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金屬粉末制備及金屬粉末輸送過(guò)程氣氛氧含量在線監(jiān)測(cè)的必要性

來(lái)源:西安諾科儀器有限責(zé)任公司   2024年07月24日 15:38  

        金屬粉末是指尺寸小于1mm的金屬顆粒群。包括單一金屬粉末、合金粉末以及具有金屬性質(zhì)的某些難熔化合物粉末,是粉末冶金的主要原材        料。應(yīng)用于微細(xì)不銹鋼、鐵合金、鎳合金、銅合金、磁性材料、儲(chǔ)氫材料、3D打印等領(lǐng)域。

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金屬粉末制備方法:

        粉末制備技術(shù)是現(xiàn)代粉末冶金學(xué)和產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ),目前制備金屬粉末的主要方法有霧化法、氣流沖擊法、機(jī)械粉碎法、旋轉(zhuǎn)電極法、電化腐蝕法、還原法等。

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        氣霧化法,其原理是利用高速惰性氣體沖擊金屬熔體,通過(guò)碰撞將氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為金屬熔體的表面能,使熔融金屬流被擊碎成細(xì)小液滴,然后在氣流氛圍中快速冷卻凝固形成粉末。

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        還有一種就是氣流沖擊法(惰性氣體保護(hù)氣流粉碎系統(tǒng)),其原理是通過(guò)高壓氣體(可達(dá)音速或超音速)與物料在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行高速撞擊、摩擦和剪切,從而實(shí)現(xiàn)物料的迅速破碎;一般采用的是N?、Ar、He、CO?等作為粉碎氣源。進(jìn)料、粉碎、分級(jí)、輸送、分離及包裝等整個(gè)過(guò)程中物料均在惰性氣體保護(hù)下完成,從而滿足了安全、防爆、環(huán)保、節(jié)能等生產(chǎn)要求。

為什么要測(cè)氧含量:

        目前,不管是霧化法還是氣流沖擊法,都是在真空或惰性氣體作為保護(hù)氣的環(huán)境下進(jìn)行的,以此來(lái)降低粉末中的氧(元素)含量及雜質(zhì)含量,提高粉末的純度。有研究表明,粉末中的氧(元素)基本上是熔煉過(guò)程中帶入的。所以,不管是在母合金制備還是霧化過(guò)程中都要保持真空或惰性氣體環(huán)境。

        氧作為一種化學(xué)性質(zhì)活潑的元素,極易和其他元素發(fā)生氧化反應(yīng),從而影響粉末產(chǎn)品的物理性質(zhì)進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。如果是易燃易爆的鎂粉、鋁粉,氧氣含量超標(biāo)不僅會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量還會(huì)存在爆燃的安全風(fēng)險(xiǎn)。

        除了制備過(guò)程,金屬粉末輸送過(guò)程也需要監(jiān)測(cè)氧氣含量,粉末輸送一般采用氣力輸送系統(tǒng),即使用壓縮空氣或惰性氣體作為動(dòng)力源,精確控制氣體的速度和壓力,使金屬粉末在管道內(nèi)處于懸浮狀態(tài),向目標(biāo)位置輸送。輸送過(guò)程中如果管道存在泄漏點(diǎn)或密閉性有問(wèn)題,導(dǎo)致空氣進(jìn)入輸送管道,也會(huì)導(dǎo)致氧含量上升,進(jìn)而影響粉末品質(zhì)或造成安全風(fēng)險(xiǎn)。

金屬粉末制備及輸送過(guò)程的氧氣含量測(cè)量主要有以下幾個(gè)原因:

  1. 控制產(chǎn)品質(zhì)量:氧氣含量高可能會(huì)影響金屬粉末最終的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。

  2. 控制工藝過(guò)程:在金屬粉末的生產(chǎn)和處理過(guò)程中,過(guò)高的氧氣含量可能指示了原材料的質(zhì)量問(wèn)題或加工過(guò)程中的缺陷,需要調(diào)整工藝條件來(lái)確保產(chǎn)品質(zhì)量。

  3. 確保生產(chǎn)安全:易燃易爆金屬粉末制備及輸送過(guò)程,氧氣含量超標(biāo)會(huì)影響工藝安全。

        總體來(lái)說(shuō),測(cè)量金屬粉末中的氧氣含量是為了確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,并優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝的穩(wěn)定性,以下是相關(guān)

工藝監(jiān)測(cè)點(diǎn):

  1. 保護(hù)氣置換后氧含量:在粉末制備開(kāi)始前,檢測(cè)惰性氣體置換后微量氧氣含量,以確保其符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

  2. 反應(yīng)過(guò)程的氧氣含量:在反應(yīng)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氧氣含量,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工藝過(guò)程。

  3. 粉末輸送管道的氣氛監(jiān)測(cè):在粉末輸送過(guò)程中,監(jiān)測(cè)輸送管道中的氣體成分,確保氣體環(huán)境適合粉末的穩(wěn)定性。

  4. 密封系統(tǒng)的氧氣含量:確保存儲(chǔ)和輸送系統(tǒng)的密封性良好,防止外部氧氣滲入。


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