MIM金属粉末の分類と製法の基本原理

MIM金属粉末の分類と製法の基本原理

金属粉末の調製方法：

1.1 物理化学的方法:

1.1.1 削減方法:

金属酸化物および塩の還元は、粉末の調製に広く使用されている方法です。 鉄粉とタングステン粉は固体炭素で還元でき、タングステン、モリブデン、鉄、銅、コバルト、ニッケルなどの粉は水素またはアンモニア分解で製造できます。 鉄粉は転換天然ガスや石炭ガスから、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、トリウム、ウランなどのレアメタル粉はナトリウム、カルシウム、マグネシウムを還元剤として製造することができます。 金属酸化物および塩の還元方法の基本原理は、酸素に使用される還元剤の親和性が、酸素に使用される酸化物および塩中の対応する金属の親和性よりも大きいため、金属酸化物または塩中の酸素が捕獲することができ、金属を減らすことができます。 異なる金属元素は酸素に対して異なる影響を与えるため、酸化物形成の安定性は同じではありません。 酸化物の安定性は、酸化反応過程での△Gの大きさで特徴付けることができます。 反応過程での△G値が小さいほど、酸化物の安定性が高い、つまり酸素との親和性が高いことを意味します。

その利点は、操作が簡単で、プロセスパラメーターを簡単に制御でき、生産効率が高く、コストが低く、工業生産に適していることです。 欠点は、水素と反応しやすく、水素を吸収すると脆く壊れやすい金属材料にしか適用できないことです。

1.1.2 金属の熱還元と還元方法:

金属の熱還元とは、還元された原料が固体、気体、または溶融塩である可能性があることです。 後者の 2 つは、気相還元と液相沈殿の特性を持っています。 金属熱還元剤法は、業界で一般的に使用されています。TiO2、ThO2、UO2 などをカルシウムで還元します。 TiCl4、ZrCl4、TaCl5などをマグネシウムで還元。 TiCl4、ZrCl4、K2ZrF6、K2TaF7などをナトリウムで還元。 ニッケル クロム ステンレス鋼粉末は、水素化カルシウム (CaH2) による酸化クロムと酸化ニッケルの共還元によって調製されました。

還元法とは、炭素、炭化ホウ素、シリコン、窒素、および高融点金属酸化物を反応させて、炭化物およびホウ化物を生成することを指します。 窒化法。

1.1.3 電気分解法:

電解とは、電解溶融塩や塩水溶液により陰極に金属粉を析出させる方法です。 ほとんどすべての金属粉、特に銅粉、銀粉、スズ粉は電気分解で製造できます。 電解粉砕は、水溶液電解、有機電解質電解、溶融塩電解、液体金属陰極電解にも分けられます。

利点は、調製された金属粉末の純度が高く、一般的な元素粉末の純度が99.7パーセント以上に達することができることです。 また、電解法は粉末の粒度制御が良く、微粉末の製造が可能です。 しかし、電解粉末製造の消費電力は大きく、粉末製造のコストは高い。 電解水溶液は、Cu、Ni、Fe、Ag、Sn、Fe-Niなどの金属（合金）粉末を生成でき、電解溶融塩は、Zr、Ta、Ti、Nbなどの金属粉末を生成できます。

1.1.4 ヒドロキシル法:

一部の金属（鉄、ニッケルなど）と一酸化炭素は金属カルボニル化合物に合成され、再加熱により金属粉末と一酸化炭素に分解されます。 このようにして調製された粉末は非常に細かく、高純度ですが、コストが高くなります。 産業界では、主にニッケルと鉄の微粉末および超微粉末、ならびに Fe-Ni、Fe-Co、Ni-Co およびその他の合金粉末の製造に使用されます。

1.1.5 化学置換法:

化学置換法は、金属の活性に基づいています。 金属塩溶液から活性の強い金属を用いて活性の低い金属を置換し、置換によって得られた金属（金属粉末）を別の方法でさらに精製します。 この方法は、主に Cu、Ag、Au などの不活性金属粉末の調製に適用されます。

1.2 機械的方法:

1.2.1 噴霧方法:

アトマイズ法は、機械的粉砕法に属します。 液体の金属や合金、価値のある粉末を直接粉砕する方法です。 広く使用されており、その規模は縮小法に次ぐものです。 スプレー法とも呼ばれるアトマイズ法は、鉛、スズ、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄などの金属粉末の製造に使用でき、青銅、真鍮、炭素鋼、合金などの合金粉末の製造にも使用できます。鋼。

アトマイズ法は、一般に高圧ガス、高圧液体、または高速回転翼を使用して、高温高圧で溶融した金属または合金を小さな液滴に分割し、コレクターで凝縮して超微細な金属粉末を取得します。 このプロセスには化学変化はありません。 噴霧化は、金属および合金粉末を製造する主要な方法の 1 つです。 デュアルフロー噴霧、遠心噴霧、多段噴霧、超音波噴霧技術、密結合噴霧技術、高圧ガス噴霧、層流噴霧、超音波密結合噴霧、高温ガス噴霧など、多くの噴霧方法があります。

アトマイズ粉末は、真球度が高く、粒子サイズを制御でき、酸素含有量が少なく、製造コストが低く、さまざまな金属粉末の製造に適応できるという利点があります。 これは、高性能特殊合金粉末調製技術の主な開発方向となっています。 しかし、アトマイズ法は、生産効率が低く、超微粉の収率が低く、エネルギー消費量が比較的大きいという欠点があります。

1.2.2 機械的破砕方法:

固体金属の機械的粉砕は、独立した粉砕方法であり、そのメカニズムの発達は、固体の歪みの状態と、粉砕におけるクラックの形成と拡大に密接に関係しています。 同時に、一部の製粉方法では必須の補助工程でもあります。 例えば、電解粉砕によって得られる硬くて脆い陰極堆積物、粉砕還元によって得られるスポンジ状の金属ブロックなどです。したがって、機械的粉砕法は粉末製造において重要な役割を果たします。

材料の特性と必要な研削精度が異なるため、研削方法も異なります。 外力を適用するさまざまな方法によると、材料の破砕は通常、押し出し、衝撃、粉砕、分割によって行われ、さまざまな破砕装置の動作原理は主にこれらの原則に基づいています。

その中で、ボールミリング法は、主に転動ボール法と振動ボールミリング法に分けられます。 この方法は、異なるひずみ速度での変形により、金属粒子が壊れて微細化するメカニズムを利用しています。 材料の選択性が低く、連続運転、生産効率が高く、乾式および湿式粉砕に適しているという利点があり、さまざまな金属や合金の粉末調製に使用できます。 欠点は、粉末調製の過程で等級付けが難しいことです。

1.2.3 研削方法:

粉砕方法は、特殊なノズルを通過した後、粉砕領域に圧縮ガスを噴霧することです。これにより、粉砕領域内の材料が互いに衝突し、粉末に摩擦されます。 空気膨張後、材料は分級エリアに上昇し、必要な粒子サイズの材料がタービン分級機によって分離されます。 残りの粗粉は粉砕エリアに戻り、必要な粒子サイズになるまで粉砕を続けます。 粉砕法は乾式法で製造されるため、材料の脱水、乾燥などの工程が省かれます。 その製品は、高純度、高活性、良好な分散性、微細な粒子サイズと狭い分布、および滑らかな粒子表面を備えています。 非金属、化学原料、顔料、研磨剤、ヘルスケア医薬品、その他の産業の超微粉砕に広く使用されています。 しかし、研削法には、設備の製造コストが高いというデメリットもあります。 金属粉末の製造工程では、圧縮ガス源として不活性ガスまたは窒素を連続的に使用する必要があります。 ガス消費量が多く、脆い金属や合金の破砕や粉砕にのみ適しています。