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Bornitrid-Düsen für die Zerstäubung von geschmolzenem Metall
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Bornitrid-Düsen für die Zerstäubung von geschmolzenem Metall
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Die Zerstäubung geschmolzener Metalle ist ein Verfahren, das zur Herstellung von Metallpulvern aus ihrer Schmelze verwendet wird. In einem typischen Zerstäuber wird das flüssige Metall über eine Düse in eine große Kammer gegossen, während es gleichzeitig von Hochdruckstrahlen aus Wasser, Öl oder Gas aufgesprüht wird. Dadurch trennen sich die Metalltröpfchen und kondensieren zu einem Pulver, das sich am Boden sammelt. Die Zerstäubung hat sich als eines der beliebtesten Mittel zum Pulverisieren von Metallen etabliert. Diese Pulver wiederum sind beim 3D-Druck von Metallteilen und bei der industriellen Herstellung bestimmter Verbindungen, die auf andere Weise nicht hergestellt werden können, von entscheidender Bedeutung.
Zerstäuberkammer für geschmolzenes Metall
Zerstäuberkammer für geschmolzenes Metall
Abhängig von der Art des Metalls und der Düse könnte die Kammer entweder im Hochvakuum oder in einer Niederdruckatmosphäre gehalten werden. Wasser ist das gebräuchlichste Strahlmaterial für niedrig reaktive Metalle, die unter 1600 °C schmelzen. Es hat auch die Wirkung, das Metall schnell abzuschrecken, sobald es in Tröpfchen zerfallen ist. Tatsächlich spielt der Druck des Wassers eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Endgröße der Partikel.
Ein Wasserstrahl erzeugt Metallpartikel auf vier verschiedene Arten. Ein Wassertropfen kann den Metallstrom, der einen Metalltropfen herausschleudert, kraterartig zerkratzen", das Metall zum Spritzen" bringen, ein Metallpartikel von der Oberfläche abstreifen" und schließlich einen Metalltropfen in kleinere Partikel zerplatzen lassen. Von den vier Prozessen führt das Zerplatzen zur kleinsten Partikelgröße. In einem Zerstäuber für geschmolzenes Metall laufen alle vier Prozesse gleichzeitig ab, was zu einer heterogenen Mikrostruktur mit Teilchen vieler Formen und Größen führt.
Die Zerstäubung beginnt am Ofen, wo die Metalle durch elektrische Heizelemente verflüssigt gehalten werden. Das Metall fällt durch die "Düse" in die Zerstäubungskammer, die mit hoher Perfektion und Spezifizierung konstruiert ist. Die Düse ist einer der wichtigsten Teile des Zerstäubungsprozesses - eine gebrochene oder verstopfte Düse kann dazu führen, dass der Metallfluss zum Stillstand kommt oder der Fluss erheblich zunimmt - beides kann den Pulverisierungsprozess unterbrechen.
Um dies zu verhindern, muss die Düse mechanisch widerstandsfähig sein und keinen Widerstand gegen den Fluss des flüssigen Metalls bieten. Gleichzeitig dient die Düse als Schnittstelle zwischen dem heißen Ofen oben und der viel kühleren Zerstäubungskammer unten. Sie muss daher aus einem starken feuerfesten Material bestehen, das zudem eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit aufweist.
Physikalische Prozesse, durch die Wasserstrahlen Metallpulver erzeugen
Physikalische Prozesse, durch die Wasserstrahlen Metallpulver erzeugen
Bornitrid (BN) hat sich als außergewöhnliches Düsenmaterial durchgesetzt, da es all diese Bedingungen erfüllt.
Es handelt sich um eine Keramik mit einem hohen Schmelzpunkt; sie ist zäh genug, um Risse zu verhindern; sie hat eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit; sie ist leicht zu bearbeiten. Darüber hinaus können geschmolzene Metalle die Oberfläche von Bornitrid nicht "benetzen", was bedeutet, dass sie während des Zerstäubungsprozesses nicht leicht verstopft.
Die Vereinigung dieser unterschiedlichen Eigenschaften in einem Material ist bemerkenswert und ist zu einem nicht geringen Teil auf die Kristallstruktur von Bornitrid zurückzuführen.
Wie Graphit wird Bornitrid aus einer Reihe von hexagonalen Schichten oder "Flocken" hergestellt, die übereinander gestapelt sind. Während die Bindung zwischen Bor und Stickstoff innerhalb jeder Schicht außergewöhnlich stark ist, sind die Kräfte, die die "Flocken" zusammenhalten, schwach. Diese einzelnen Schichten gleiten aufeinander, wenn auf sie Spannungen einwirken, was Bornitrid zu einem ausgezeichneten Schmiermittel macht.
Im Hochvakuum kann Bornitrid bis zu 1800 °C überleben. Eine Gasatmosphäre kann diese sogar noch weiter auf 2100 °C drücken. Das bedeutet, dass Bornitrid durch das Schmelzen der meisten Metalle fest bleibt. Der Schichtgraphitaufbau verleiht ihm auch starke thermische Wärmeleitungs- und Schockbeständigkeitseigenschaften - die Wärmeleitfähigkeit von BN beträgt 35 W/mK bei Raumtemperatur.
Bornitrid hat eine sehr geringe thermische Ausdehnung. Zusammen mit der hohen Wärmeleitfähigkeit sorgt dies für eine sehr hohe Stoßfestigkeit des Materials. Es kann den schnellen Temperaturabstufungen im Inneren des Zerstäubers problemlos standhalten. Es bricht oder reißt nicht unter thermischen Spannungen.
Bornitrid hat jedoch eine höhere mechanische Beständigkeit als Graphit. Dies lässt sich an den Werten der Druck- und Biegefestigkeit dieser Werkstoffe ablesen:
Bornitrid-Graphit
Druckfestigkeit 45 MPa bei 20 °C 17 MPa bei 20 °C
Biegefestigkeit 18 MPa bei 20 °C 13 MPa bei 20 °C
Bornitrid ist daher in der Lage, den hohen mechanischen und thermischen Belastungen in einem Zerstäuber standzuhalten, ohne zu brechen oder zu reißen.
Bornitrid-Düsen für die Zerstäubung von geschmolzenem Metall
Bornitrid-Düsen
Außerdem ist es in hohem Maße maschinell bearbeitbar, so dass wir kleine Gewinde, Löcher und andere feinere Details mit hoher Präzision und Toleranz herstellen können. Düsen aus Bornitrid lassen sich leicht anpassen, so dass sowohl enge als auch freie Geometrien möglich sind.
Darüber hinaus kann Bornitrid nicht von geschmolzenen Metallen "benetzt" werden. Das bedeutet, dass ein Tropfen flüssiger Metalle einen stumpfen Winkel mit der BN-Oberfläche bildet. Die Oberflächenspannung an der Tropfen-BN-Grenzfläche erzeugt eine Rollbewegung, die die Flüssigkeiten zum Weggleiten zwingt. Das Gegenteil dieser Reaktion wäre ein Metalltropfen, der an der Oberfläche haftet, wo er schließlich abkühlen und den gesamten nachfolgenden Metallfluss blockieren würde. Glücklicherweise sorgt Bornitrid dafür, dass der Zerstäuber reibungslos und effizient läuft.
Die Bornitrid-Düsen von Innovacera gehören zu den besten in der Branche. Sie werden routinemäßig für die Zerstäubung von Gold, Silber, Platin usw. eingesetzt. Innovacera ermöglicht es, BN-Düsen für jede Anwendung maßzuschneidern und gleichzeitig die hohe Wärmeleitfähigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Nicht-Benetzbarkeit des Materials beizubehalten.
Innovacera ist ein vertrauter Name in der technischen Keramik mit einem großen Repertoire an Bornitrid-Keramiken. Wir verfügen über das Know-how, zusammen mit den beneidenswerten Eigenschaften von BN die besten Zerstäuberdüsen der Branche herzustellen.
Innovacera ist in der Lage, eine breite Palette von Keramik- und Bornitridkeramiken als fertige Komponenten zu liefern. Unsere Möglichkeiten reichen von maßgeschneiderten Präzisions-Mikrokomponenten mit sehr hohen Toleranzmerkmalen bis hin zu großen Hochleistungskomponenten, die in industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind oft Standard-Halbfertigteile wie Rohre, Stäbe, Stangen, Platten, Tiegel und Kugeln aus unserem umfangreichen Lagerbestand erhältlich.
Bitte kontaktieren Sie uns mit allen Einzelheiten Ihrer Anforderungen, einschließlich Zeichnungen, wo verfügbar, und wir werden diese überprüfen und Ihnen so schnell wie möglich ein Angebot unterbreiten.