TECHNOLOGIA SPIEKÓW
advertisement
TECHNOLOGIA SPIEKÓW. Polega na konsolidacji czyli szeregu procesów fizykochemicznych i mechanicznych prowadzących do otrzymania z luźnego zbioru cząstek proszku lub włókien, trwale związanego układu. Najważniejszym procesem w tym cyklu jest spiekanie. Polega ono na wygrzewaniu proszku w temp w której zachodzi tworzenie i rozbudowa trwałych złączy (zazwyczaj krystalicznych) między stykającymi się cząstkami materiału. Podczas spiekania nie jest przekraczana temp przeważającego lub jednego składnika, a dominującymi mechanizmami transportu masy w spiekanym zbiorze cząstek są różne rodzaje dyfuzji w stanie stałym. PROSZEK – jest to materiał sypki, składający się z cząstek o wymiarach liniowych, zazwyczaj nie większych od 1mm.WŁÓKNO METALICZNE – jest to silnie wydłużona cząstka metalu, której przekrój poprzeczny ma wymiary wielkości cząstek (ziarna) proszków. RODZAJE STRUKTUR CZĄSTEK PROSZKÓW: monokrystaliczna, polikrystaliczna, porowata, warstwa pełna i pusta, dyspersyjna. INNE PARAMETRY: gęstość nasypowa proszku, powierzchnia właściwa proszku, sypkość proszku, zagęszczenie proszku, formowalność proszku, stopień powierzchniowego utlenienia cząstek oraz ilość zaobserwowanych gazów. ETAPY PROCESU WYTWARZANIA PROSZKÓW: wytwarzanie proszku, przygotowanie proszku, formowanie proszku, spiekanie, wykończenie spieku. METODY WYTWARZANIA: I) metody mechaniczne, II) metody fizykochemiczne. I) 1)z fazy stałej – zdzieranie, frezowanie, ścieranie, tłuczenie, rozbijanie. 2)granulacje, rozpylanie - tylko rozpylanie, rozpylanie + rozdrabnianie mechaniczne. II) 1)z fazy gazowej – kondensacja, karbonylkowa, inne. 2)elektrolityczne – elektroliza stopów, elektroliza roztworów wodnych – rozpuszczalne anody, nierozpuszczalne anody. 3)redukcja – roztwór wodnych soli, stopów soli, cieplna związków. 4)inne. METODA KARBONYLKOWA – ma ona w składzie CO. Surowiec metalonośny (ruda, złom) poddaje się działaniu CO w specjalnych reaktorach. W odpowiedniej temp i przy odp ciśnieniu następuje redukcja chemiczna – powstają karbonylki. Najczęściej są to karbonylek żelaza ○ Fe(CO) - wrze w 103 C, rozpada się na Fe i CO. 5 Karbonylek niklu Ni(CO) 4 - wrze w 43○C rozpada się na Ni i CO. Rozkład przeprowadza się w specjalnych urządzeniach, a metal osadza się w schłodzonych zbiornikach. Powstający CO wraca do obiegu zamkniętego. Do produkcji materiałów magnetycznych, bardzo drogich, jak i sama metoda. Struktura warstwowa (kulista postać). METODA ELEKTROLIZY – wydzielanie proszku na katodzie, może być uważane za graniczny przypadek krystalizacja. Elementy – wanna (może być jedną z elektrod), elektrody (dostawcą metalu jest wtedy elektrolit), elektrolit. Kształt proszku dendrytyczny. Parametry procesu – napięcie między elektrodami (V), gęstość prądu katodowa i anodowa (A/dm2). 3 możliwości uzyskania proszku metalu: wytworzenie gotowego proszku metalu, wytworzenie gąbki metalu, wytworzenie kruchego osadu katodowego. METODA REDUKCJI – 1)redukcja związków metali przy podwyższonej temp (cieplna związków). 2)redukcja roztworów wodnych i soli. AD1: Dotyczy redukcji tlenków. Parametry procesu: temp, czas, atmosfera. Redukcja w wznosie (fluizydacja) – proszę unoszony jest przez strumień gazu redukującego (wodór) – bardzo dokładnie zetknięcie reduktora z proszkiem, nie występuje aglomeracja, zlepianie. AD2: Metoda wytracania i selektywnej redukcji. I)otrzymywanie proszku Cu przez wytracanie metalami stojącymi niżej w elektrochemicznym szeregu napięciowym. II)wytrącenie Cu, Ni, CO wodorem – temp 130 - 230○C, ciśnienie wodoru o kilku do kilkunastu MPa. Kształt proszku – strzępiasto – gąbczasty. Można uzyskać dokładny skład chemiczny proszku, jest to bardzo droga metoda. WŁÓKNA METALICZNE – podział włókien metalicznych ze względu na średnicę: pręty – kilka mm, druty – 250um do 1mm, włókna – 10 do 250um, wiskery – mniejsze od 1um. Im cieńsze włókno tym lepsze właściwości, ale wyższy stopień przetwarzania. Tworzenie włókien metalicznych: wytłaczanie, przeciąganie, formowanie ze stopu, schładzanie strumienia metalu na wirującej tarczy, wytłaczanie metalu na strumień gazu nośnego, wyciskanie roztworu, krzepniecie włókien ciekłego metalu na chłodzonej taśmie. Zalety włókien metalicznych: dobre właściwości mechaniczne, plastyczność, własności elektryczne i magnetyczne, niska cena. Wady włókien: wysoka gęstość, duży współczynnik rozpuszczalności, duża reaktywność, przemiany fazowe. Dzięki tej metodzie, można uzyskać bardzo cienki włókna w stosunkowo dużych ilościach. FORMOWANIEM, nazywamy nadanie masie proszku pożądanego kształtu. PRASOWANIE – jest to kształtowanie, zgniatanie itp. przedmiotów przez wytwarzanie nacisku na prasach. Wykonanie: nasypanie proszku do matrycy, prasowanie, wypychanie proszku. W czasie prasowania zachodzi: adhezja, powielenie pow styku, mechaniczne zazębianie, usuwanie powłok tlenowych. TECHNOLOGIA SPIEKÓW. Polega na konsolidacji czyli szeregu procesów fizykochemicznych i mechanicznych prowadzących do otrzymania z luźnego zbioru cząstek proszku lub włókien, trwale związanego układu. Najważniejszym procesem w tym cyklu jest spiekanie. Polega ono na wygrzewaniu proszku w temp w której zachodzi tworzenie i rozbudowa trwałych złączy (zazwyczaj krystalicznych) między stykającymi się cząstkami materiału. Podczas spiekania nie jest przekraczana temp przeważającego lub jednego składnika, a dominującymi mechanizmami transportu masy w spiekanym zbiorze cząstek są różne rodzaje dyfuzji w stanie stałym. PROSZEK – jest to materiał sypki, składający się z cząstek o wymiarach liniowych, zazwyczaj nie większych od 1mm.WŁÓKNO METALICZNE – jest to silnie wydłużona cząstka metalu, której przekrój poprzeczny ma wymiary wielkości cząstek (ziarna) proszków. RODZAJE STRUKTUR CZĄSTEK PROSZKÓW: monokrystaliczna, polikrystaliczna, porowata, warstwa pełna i pusta, dyspersyjna. INNE PARAMETRY: gęstość nasypowa proszku, powierzchnia właściwa proszku, sypkość proszku, zagęszczenie proszku, formowalność proszku, stopień powierzchniowego utlenienia cząstek oraz ilość zaobserwowanych gazów. ETAPY PROCESU WYTWARZANIA PROSZKÓW: wytwarzanie proszku, przygotowanie proszku, formowanie proszku, spiekanie, wykończenie spieku. METODY WYTWARZANIA: I) metody mechaniczne, II) metody fizykochemiczne. I) 1)z fazy stałej – zdzieranie, frezowanie, ścieranie, tłuczenie, rozbijanie. 2)granulacje, rozpylanie - tylko rozpylanie, rozpylanie + rozdrabnianie mechaniczne. II) 1)z fazy gazowej – kondensacja, karbonylkowa, inne. 2)elektrolityczne – elektroliza stopów, elektroliza roztworów wodnych – rozpuszczalne anody, nierozpuszczalne anody. 3)redukcja – roztwór wodnych soli, stopów soli, cieplna związków. 4)inne. METODA KARBONYLKOWA – ma ona w składzie CO. Surowiec metalonośny (ruda, złom) poddaje się działaniu CO w specjalnych reaktorach. W odpowiedniej temp i przy odp ciśnieniu następuje redukcja chemiczna – powstają karbonylki. Najczęściej są to karbonylek żelaza ○ Fe(CO) - wrze w 103 C, rozpada się na Fe i CO. 5 Karbonylek niklu Ni(CO) 4 - wrze w 43○C rozpada się na Ni i CO. Rozkład przeprowadza się w specjalnych urządzeniach, a metal osadza się w schłodzonych zbiornikach. Powstający CO wraca do obiegu zamkniętego. Do produkcji materiałów magnetycznych, bardzo drogich, jak i sama metoda. Struktura warstwowa (kulista postać). METODA ELEKTROLIZY – wydzielanie proszku na katodzie, może być uważane za graniczny przypadek krystalizacja. Elementy – wanna (może być jedną z elektrod), elektrody (dostawcą metalu jest wtedy elektrolit), elektrolit. Kształt proszku dendrytyczny. Parametry procesu – napięcie między elektrodami (V), gęstość prądu katodowa i anodowa (A/dm2). 3 możliwości uzyskania proszku metalu: wytworzenie gotowego proszku metalu, wytworzenie gąbki metalu, wytworzenie kruchego osadu katodowego. METODA REDUKCJI – 1)redukcja związków metali przy podwyższonej temp (cieplna związków). 2)redukcja roztworów wodnych i soli. AD1: Dotyczy redukcji tlenków. Parametry procesu: temp, czas, atmosfera. Redukcja w wznosie (fluizydacja) – proszę unoszony jest przez strumień gazu redukującego (wodór) – bardzo dokładnie zetknięcie reduktora z proszkiem, nie występuje aglomeracja, zlepianie. AD2: Metoda wytracania i selektywnej redukcji. I)otrzymywanie proszku Cu przez wytracanie metalami stojącymi niżej w elektrochemicznym szeregu napięciowym. II)wytrącenie Cu, Ni, CO wodorem – temp 130 - 230○C, ciśnienie wodoru o kilku do kilkunastu MPa. Kształt proszku – strzępiasto – gąbczasty. Można uzyskać dokładny skład chemiczny proszku, jest to bardzo droga metoda. WŁÓKNA METALICZNE – podział włókien metalicznych ze względu na średnicę: pręty – kilka mm, druty – 250um do 1mm, włókna – 10 do 250um, wiskery – mniejsze od 1um. Im cieńsze włókno tym lepsze właściwości, ale wyższy stopień przetwarzania. Tworzenie włókien metalicznych: wytłaczanie, przeciąganie, formowanie ze stopu, schładzanie strumienia metalu na wirującej tarczy, wytłaczanie metalu na strumień gazu nośnego, wyciskanie roztworu, krzepniecie włókien ciekłego metalu na chłodzonej taśmie. Zalety włókien metalicznych: dobre właściwości mechaniczne, plastyczność, własności elektryczne i magnetyczne, niska cena. Wady włókien: wysoka gęstość, duży współczynnik rozpuszczalności, duża reaktywność, przemiany fazowe. Dzięki tej metodzie, można uzyskać bardzo cienki włókna w stosunkowo dużych ilościach. FORMOWANIEM, nazywamy nadanie masie proszku pożądanego kształtu. PRASOWANIE – jest to kształtowanie, zgniatanie itp. przedmiotów przez wytwarzanie nacisku na prasach. Wykonanie: nasypanie proszku do matrycy, prasowanie, wypychanie proszku. W czasie prasowania zachodzi: adhezja, powielenie pow styku, mechaniczne zazębianie, usuwanie powłok tlenowych. TECHNOLOGIA SPIEKÓW. Polega na konsolidacji czyli szeregu procesów fizykochemicznych i mechanicznych prowadzących do otrzymania z luźnego zbioru cząstek proszku lub włókien, trwale związanego układu. Najważniejszym procesem w tym cyklu jest spiekanie. Polega ono na wygrzewaniu proszku w temp w której zachodzi tworzenie i rozbudowa trwałych złączy (zazwyczaj krystalicznych) między stykającymi się cząstkami materiału. Podczas spiekania nie jest przekraczana temp przeważającego lub jednego składnika, a dominującymi mechanizmami transportu masy w spiekanym zbiorze cząstek są różne rodzaje dyfuzji w stanie stałym. PROSZEK – jest to materiał sypki, składający się z cząstek o wymiarach liniowych, zazwyczaj nie większych od 1mm.WŁÓKNO METALICZNE – jest to silnie wydłużona cząstka metalu, której przekrój poprzeczny ma wymiary wielkości cząstek (ziarna) proszków. RODZAJE STRUKTUR CZĄSTEK PROSZKÓW: monokrystaliczna, polikrystaliczna, porowata, warstwa pełna i pusta, dyspersyjna. INNE PARAMETRY: gęstość nasypowa proszku, powierzchnia właściwa proszku, sypkość proszku, zagęszczenie proszku, formowalność proszku, stopień powierzchniowego utlenienia cząstek oraz ilość zaobserwowanych gazów. ETAPY PROCESU WYTWARZANIA PROSZKÓW: wytwarzanie proszku, przygotowanie proszku, formowanie proszku, spiekanie, wykończenie spieku. METODY WYTWARZANIA: I) metody mechaniczne, II) metody fizykochemiczne. I) 1)z fazy stałej – zdzieranie, frezowanie, ścieranie, tłuczenie, rozbijanie. 2)granulacje, rozpylanie - tylko rozpylanie, rozpylanie + rozdrabnianie mechaniczne. II) 1)z fazy gazowej – kondensacja, karbonylkowa, inne. 2)elektrolityczne – elektroliza stopów, elektroliza roztworów wodnych – rozpuszczalne anody, nierozpuszczalne anody. 3)redukcja – roztwór wodnych soli, stopów soli, cieplna związków. 4)inne. METODA KARBONYLKOWA – ma ona w składzie CO. Surowiec metalonośny (ruda, złom) poddaje się działaniu CO w specjalnych reaktorach. W odpowiedniej temp i przy odp ciśnieniu następuje redukcja chemiczna – powstają karbonylki. Najczęściej są to karbonylek żelaza ○ Fe(CO) - wrze w 103 C, rozpada się na Fe i CO. 5 Karbonylek niklu Ni(CO) 4 - wrze w 43○C rozpada się na Ni i CO. Rozkład przeprowadza się w specjalnych urządzeniach, a metal osadza się w schłodzonych zbiornikach. Powstający CO wraca do obiegu zamkniętego. Do produkcji materiałów magnetycznych, bardzo drogich, jak i sama metoda. Struktura warstwowa (kulista postać). METODA ELEKTROLIZY – wydzielanie proszku na katodzie, może być uważane za graniczny przypadek krystalizacja. Elementy – wanna (może być jedną z elektrod), elektrody (dostawcą metalu jest wtedy elektrolit), elektrolit. Kształt proszku dendrytyczny. Parametry procesu – napięcie między elektrodami (V), gęstość prądu katodowa i anodowa (A/dm2). 3 możliwości uzyskania proszku metalu: wytworzenie gotowego proszku metalu, wytworzenie gąbki metalu, wytworzenie kruchego osadu katodowego. METODA REDUKCJI – 1)redukcja związków metali przy podwyższonej temp (cieplna związków). 2)redukcja roztworów wodnych i soli. AD1: Dotyczy redukcji tlenków. Parametry procesu: temp, czas, atmosfera. Redukcja w wznosie (fluizydacja) – proszę unoszony jest przez strumień gazu redukującego (wodór) – bardzo dokładnie zetknięcie reduktora z proszkiem, nie występuje aglomeracja, zlepianie. AD2: Metoda wytracania i selektywnej redukcji. I)otrzymywanie proszku Cu przez wytracanie metalami stojącymi niżej w elektrochemicznym szeregu napięciowym. II)wytrącenie Cu, Ni, CO wodorem – temp 130 - 230○C, ciśnienie wodoru o kilku do kilkunastu MPa. Kształt proszku – strzępiasto – gąbczasty. Można uzyskać dokładny skład chemiczny proszku, jest to bardzo droga metoda. WŁÓKNA METALICZNE – podział włókien metalicznych ze względu na średnicę: pręty – kilka mm, druty – 250um do 1mm, włókna – 10 do 250um, wiskery – mniejsze od 1um. Im cieńsze włókno tym lepsze właściwości, ale wyższy stopień przetwarzania. Tworzenie włókien metalicznych: wytłaczanie, przeciąganie, formowanie ze stopu, schładzanie strumienia metalu na wirującej tarczy, wytłaczanie metalu na strumień gazu nośnego, wyciskanie roztworu, krzepniecie włókien ciekłego metalu na chłodzonej taśmie. Zalety włókien metalicznych: dobre właściwości mechaniczne, plastyczność, własności elektryczne i magnetyczne, niska cena. Wady włókien: wysoka gęstość, duży współczynnik rozpuszczalności, duża reaktywność, przemiany fazowe. Dzięki tej metodzie, można uzyskać bardzo cienki włókna w stosunkowo dużych ilościach. FORMOWANIEM, nazywamy nadanie masie proszku pożądanego kształtu. PRASOWANIE – jest to kształtowanie, zgniatanie itp. przedmiotów przez wytwarzanie nacisku na prasach. Wykonanie: nasypanie proszku do matrycy, prasowanie, wypychanie proszku. W czasie prasowania zachodzi: adhezja, powielenie pow styku, mechaniczne zazębianie, usuwanie powłok tlenowych.
