Herstellung von feinem Metallpulver mit BN-verstärkter Zerstäubung

Einführung

Metallmikropulver sind in verschiedensten Industriebereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil, Medizintechnik und vielen anderen von wesentlicher Bedeutung. Die Zerstäubungsmethode ist eine der effektivsten Techniken, um hochreine Metallpulver mit homogener Zusammensetzung herzustellen. Dieser Prozess umfasst das Versprühen von geschmolzenen Metallen durch Düsen oder Tiegel in einen hochgeschwindigkeits-Gas- oder Flüssigkeitsstrom, um Tropfen zu bilden, die anschließend zu dem gewünschten Pulver erstarren. Die Eigenschaften des hergestellten Pulvers wie Partikelgrößenverteilung, Morphologie und chemische Zusammensetzung hängen stark von den Zerstäubungsbedingungen und der Materialauswahl ab. Eine Schlüsselkomponente in diesem Prozess ist die Düse oder der Tiegel, die eine entscheidende Rolle für die Qualität des resultierenden Pulvers spielen.

Bornitrid als Material für Zerstäubungsdüsen oder -tiegel

Bornitrid ist ein einzigartiges Material, das eine hervorragende thermische und chemische Beständigkeit sowie außergewöhnliche mechanische Eigenschaften aufweist. Es ist ein ideales Material für Anwendungen, die hohe Temperaturumgebungen erfordern, da es eine hohe Wärmeleitfähigkeit, elektrische Isolationsfähigkeit und chemische Inerheit besitzt (1). Bornitrid zeigt einen hohen Korrosionsschutz und kann wiederholte thermische Zyklen ohne Beeinträchtigung aushalten (2). Seine große Bandlücke macht es zu einem elektrisch isolierenden Material, wodurch eine minimale Verunreinigung durch Verunreinigungen bei hochtemperaturprozessen gewährleistet ist.

Bornitrid-Material

Düsenauswahl und deren Auswirkung auf die Pulverqualität

Die Geometrie und das Material der Düse spielen eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Metallmikropulvern durch Zerstäubungsverfahren. Der Düsendurchmesser, die Form und der Winkel beeinflussen die Tröpfchenbildung, -geschwindigkeit und -flugbahn, was sich wiederum auf die Größenverteilung und Morphologie des resultierenden Pulvers auswirkt. Daher ist die Auswahl der richtigen Düsengestaltung entscheidend, um eine spezifische Partikelgrößenverteilung für eine bestimmte Anwendung zu erreichen. Darüber hinaus ist die Verschleißfestigkeit des Düsenmaterials wichtig, um Partikelverunreinigungen zu vermeiden und die Lebensdauer der Ausrüstung zu erhöhen. Nichtoxidkeramiken weisen eine deutlich höhere Beständigkeit, Festigkeit und Temperaturbeständigkeit auf als andere, üblicherweise in der Herstellung von Zerstäubungsdüsen verwendete Materialien wie Graphit und Aluminiumoxid.

Tiegelauswahl und deren Auswirkung auf die Pulverqualität

Auch die Eigenschaften der im Zerstäubungsprozess verwendeten Tiegel haben einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des resultierenden Metallmikropulvers. Ähnlich wie bei der Materialauswahl für die Düsengestaltung muss das Material des Tiegels bestimmte Anforderungen in Bezug auf Hochtemperatur, chemische Beständigkeit, Nicht-Reaktivität und Haltbarkeit erfüllen. Korrosionsbeständigkeit ist entscheidend, da während des Zerstäubungsprozesses Kontakt mit den geschmolzenen Metallen auftritt. Bornitrid ist aufgrund seiner starken kovalenten Bindungen und chemischen Inerheit gegenüber verschiedenen Materialien ein optimales Material, da es das Risiko von Verunreinigungen minimiert. Darüber hinaus besitzt Bornitrid hervorragende thermische Eigenschaften, die im Vergleich zu anderen Materialien eine größere Präzision und Konsistenz während des Zerstäubungsprozesses ermöglichen (2).

Vorteile der Verwendung von Bornitrid im Zerstäubungsprozess

Der Einsatz von Bornitrid-Materialien für die Herstellung von Düsen oder Tiegeln bietet mehrere Verbesserungen gegenüber herkömmlichen Materialien. Die Verwendung von bornitridhaltigen Komponenten erhöht die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Zerstäubungsprozesses aufgrund der einzigartigen Zusammensetzung. Es weist eine überlegene Erosionsbeständigkeit auf, was zu einer langen Betriebslebensdauer und einem größeren Potenzial für eine genauere Kontrolle der Partikelgrößenverteilung und Morphologie führt. Darüber hinaus ist die geometrische Toleranz von Bornitrid-Komponenten äußerst hoch, was weitere Verbesserungen in der Gleichmäßigkeit der durch Zerstäubung erzeugten Partikelgrößen ermöglicht.

Anwendungen von Metallmikropulvern, die durch Bornitrid-Düsen-Zerstäubung hergestellt werden

Aufgrund ihrer einzigartigen Oberflächeneigenschaften, ihres hohen Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnisses und ihrer homogenen chemischen Zusammensetzung sind Mikropulver, die aus Bornitrid-Düsen-Zerstäubung gewonnen werden, in mehreren Branchen und Anwendungen wie Metallklebeverbindungen, additive Fertigung, Beschichtungen, Biomedizinische Implantate und andere Anwendungen, die eine kontrollierte oder schnelle Materialdispersion erfordern, nützlich.

Composite-Bornitrid-Düse

QSAM ist einer der wichtigsten Anbieter von Bornitridkeramik. Unser reguläres reines BN99 hat die größten Rohlinge, um alle Arten von Teilen herzustellen. Unser TPBN, eine der besten kommerziell erhältlichen hochreinen BN-maschinbaren Keramiken, hat einen Reinheitsgrad von 99,9%. Darüber hinaus haben wir auch verschiedene Arten von verstärkten Bornitridmaterialien, zusammengesetzt mit Aluminiumnitrid, Zirkonium oder anderen Materialien, um deren mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu erhöhen.

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Zerstäubungsverfahren eine leistungsfähige Methode ist, um Metallmikropulver mit hoher Reinheit und Homogenität herzustellen. Die Verwendung von Bornitrid für die Herstellung von Düsen oder Tiegeln in diesem Prozess bietet zahlreiche Vorteile, wie minimale Verunreinigungskontamination, hervorragende thermische Stabilität und außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Bornitridmaterialien eine kontrollierte und gleichmäßigere Methode zur Ableitung von Pulvern im Vergleich zu herkömmlichen Materialien. Die Anwendung von Bornitridmaterial in Zerstäubungstechniken kann verschiedene Industrieanwendungen, einschließlich der Medizintechnik und der Elektronikindustrie für Luft- und Wasserfiltrationssysteme sowie die Ammoniakproduktion, verbessern. Es ist zunehmend wahrscheinlich, dass diese Materialien in den kommenden Jahren verstärkt für die Herstellung hochqualitativer Pulver eingesetzt werden.

Referenzen:

Kevan Westcott M., Purcell S.T. (2008). Bornitrid: Eigenschaften, Synthese und Anwendungen. Anorganische Materialien: Eine Reihe von Monographien über anorganische Chemie, Band 42.

Williams, P., & Choong, G. (2017). Metallpulverherstellung durch Gasatmung und Sprühgießen. Journal of Materials Engineering and Performance, 26(3), 914-928.