in

Plazma Atomizasyonu

Plazma Atomizasyonu nedir?

Plazma atomizasyonu, ince ve küresel toz üretmek için geliştirilmiştir. Plazma torçlarının ucuna metal tellerin beslenmesiyle metal erir ve tek aşamada toz haline gelir. Bu proses reaktif metallerden yaklaşık 40 μm toz boyutunda küresel toz üretmek için eşsiz bir yetenek sunmaktadır. Bu uygulamada plazma kullanmanın genel avantajları, yüksek verim ve inert gaz atmosferine ek olarak yüksek entalpi ve sıcaklıktır. İkinci bir avantajı ise vakum ve inert gaz atmosferi sayesinde reaktif metallerin üretilmesini sağlamaktadır .

Plazma atomizasyon prosesi

Plazma atomizasyonunda temel amaç, bir plazma torcuna sağlanan elektrik enerjisini kinetik enerjiye dönüştürmektir. Plazma tarafından üretilen ve atomizasyon işlemi için gerekli olan yüksek kinetik enerji, plazma torcu çıkışında maksimuma ulaşır. Atomizasyon sırasında üretilecek malzemeler ile ortam reaksiyonunu önlemek için inert gaz gereklidir. Bunun için çoklu argon plazmaları kullanılmaktadır. Kullanılan plazma torçları dikey olarak yaklaşık 30 °’lik  bir açı ile konumlandırılmaktadır. Hammadde veya besleyici olarak genellikle tel kullanılır. Plazma atomizasyonunda üretilen tozların küreselliği yüksektir, uydulaşma içermez ve istenilen düzeyde toz boyut dağılımı sağlanabilir. Genellikle 25-250 μm aralığında küresel toz üretimi gerçekleştirilmektedir.

Gaz atomizasyonu, hızlı katılaştırma, dönen elektrod yöntemi gibi diğer atomizasyon yöntemleri ile sadece belirli bir parçacık boyut ve dağılımında toz üretme yapılabilirken plazma atomizasyonu ile istenilen toz boyutunda, dağılımında, toz morfolojisinde, mikroyapısında ve kirlilik olmaksızın yüksek küresellikte toz üretilebilmektedir. Ayrıca, bu yöntem ile üretilen tozlar toz metalürjisi ve termal püskürtme için kolayca sınıflandırılabilmektedir. Çeşitli teknikler ile üretilen tozların boyut ve dağılımında aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.

Boyut Hızlı
katılaştırma
Dönen
elektrod
Gaz
atomizasyonu
Plazma
atomizasyonu
d10 (μm) 40 70 30 15
d90 (μm) 90 200 500 70
Ortalama toz boyutu (d50) (μm) 65 150 80 40

Bu yöntemle üretilen tozların ortalama toz boyut ve dağılımı, plazma torcu çıkışındaki plazma jet hızının bir fonksiyonudur. Yani plazma jeti hızının yüksek olması, erimiş metal üzerindeki çarpma hızını arttırmasından dolayı daha ince toz boyutu elde edilmektedir. Tüm atomizasyon işlemlerinde ortalama toz boyutu ve dağılımı kontrol edilmek istenmektedir. Plazma atomizasyonunda üretilecek tozun, ortalama toz boyutu eritilecek metal telin kalınlığı ile kısmi olarak ayarlanabilmektedir. Tel çapının azalması ile ortalama parçacık boyutu azalmaktadır. Tel çapının azalması ile ortalama toz boyut dağılımı ise sabit kalmaktadır.

Tel üzerine yakınlaşan plazma torçları, üç argon plazması.

Diğer hiçbir atomizasyon yöntemi ile küresel titanyum tozu elde edilemezken, plazma atomizasyonu ile yaklaşık 40 μm ortalama parçacık boyutunda tamamen küresel titanyum tozu elde edilebilmiştir. Plazma atomizasyonu, reaktif metallerin küresel olarak üretilebilmesi için oldukça verimlidir.

Diğer atomizasyon yöntemlerine göre daha yeni bir toz üretim yöntemi olan plazma atomizasyonu da hızlı katılaştırma yöntemleri arasında sayılabilmektedir. Literatürde titanyum tozu için katılaşma hızı 105 K/s ye kadar ulaşabilmektedir. Sonuç olarak, bu işlemle üretilen tozlardan, mekanik, elektriksel ve ısıl özelliklerin yanı sıra korozyon direncinin yüksek olduğu toz metalurjisi parçaları üretebilir .

Kaynak https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2FBF03222969.pdf

What do you think?

Metal Köpükler’ in Kullanım Alanları

Gümüş – Alüminyum (Ag-Al) Faz Diyagramı