가스 분무 분말 생산 공정에서 분말 입자 크기는 주로 다음 요소에 의해 제어됩니다.
분무 매체 압력: 압력이 높을수록 분무 매체가 금속 액체 흐름에 미치는 영향이 강해지고 분쇄 효과가 좋아지며 분말이 더 미세해집니다.
금속 흐름 기둥 직경: 직경이 작을수록 금속 액체 흐름이 더 쉽게 분쇄되고 분말 입자 크기가 더 미세해집니다.
금속 용융 온도: 온도가 높을수록 금속 용융물의 점도가 낮아지고 유동성이 좋아지며 미세한 액체 방울로 부서지기 쉽습니다.
두 흐름 사이의 각도: 각도가 클수록 분무 매체가 금속 액체 흐름에 미치는 영향이 강해지고 분쇄 효과가 좋아지며 분말이 더 미세해집니다.
분무 매체 유형: 액체 분무 매체를 사용할 때 질량이 가스보다 크고 더 많은 에너지를 전달하여 더 나은 분쇄 효과와 더 미세한 분말을 생성합니다.
또한, 금속 용융물의 표면 장력 및 점도, 분무 장치의 구조적 매개변수(예: 노즐 유형, 주입 매개변수) 및 분말 수집 장치 매개변수도 분말 입자 크기에 영향을 미칩니다.
가스 분무 분말 생산을 위한 공정 매개변수의 구체적인 조정 범위는 다음과 같습니다.
분무 가스 압력: 10 - 40 기압(약 1 - 4 MPa)
금속 흐름 기둥 직경: 특정 장비 및 재료에 따라 조정해야 합니다. 직경이 작을수록 분말이 더 미세해집니다.
금속 용융 온도: 합금의 용융점에 따라 조정이 필요합니다. 일반적으로 녹는점보다 50 - 100도 더 높습니다.
2-흐름 각도: 40도 - 75도
가스 분무실 압력: 진공 상태를 유지해야 합니다. 일반적으로 1 - 10 torr(약 0.13 - 1.33 kPa) 범위 내입니다.
이러한 매개변수는 특정 합금 구성 및 분말 성능 요구 사항에 따라 정밀하게 제어되어야 합니다.
금속 용융물의 온도는 용융물의 점도와 표면 장력을 변경하여 분말의 입자 크기에 직접적인 영향을 미칩니다. 구체적으로:
1. 온도가 증가하면 점도가 감소합니다. 온도가 150도에서 300도로 상승하면 Pd-Ag-Cu 분말의 평균 입자 크기는 101μm에서 33μm로 감소합니다. 온도가 높으면 금속 액체가 미세한 물방울로 부서지기 쉽지만 임계값(예: 300도)을 초과하면 물방울이 서로 달라붙어 입자 크기가 커집니다.
2. 표면장력의 변화
고온은 표면 장력을 감소시켜 액적을 더욱 분산시킵니다. 실험에 따르면 스테인리스강 분말의 경우 과열도가 50K 증가할 때마다 평균 입자 크기가 약 5μm씩 감소합니다. 그러나 지나치게 높은 온도는 응고 시간을 연장하고 위성 분말 형성 위험을 증가시킵니다.
3. 최적 온도 창
스테인리스강: 과열도가 245K일 때 미세 분말의 생산량이 가장 높습니다.
고-엔트로피 합금: 1200도에서 가열하면 티타늄 합금의 Dv(50)가 57.3μm에 도달하며 이는 1100도에서 가열되는 것보다 1.1μm 더 높습니다. 티타늄: 원자화를 안정화하려면 온도를 1300~1400도에서 유지해야 합니다.
4. 다른 매개변수와의 시너지 효과
분무 압력(4.0 MPa), 가스 종류(헬륨이 가장 미세함) 등에 따라 조정해야 합니다. 예를 들어 아르곤으로 분무하는 경우 온도가 100도 증가할 때마다 분말 입자 크기가 15-20% 감소할 수 있습니다.
