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Ugelli al nitruro di boro per l'atomizzazione del metallo fuso

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Ugelli al nitruro di boro per l'atomizzazione del metallo fuso

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L'atomizzazione del metallo fuso è un processo che viene utilizzato per fabbricare polveri di metalli dalla loro fusione. In un tipico atomizzatore, il metallo liquido viene versato in un ugello in una grande camera, mentre viene spruzzato simultaneamente da getti ad alta pressione di acqua, olio o gas. Questo fa sì che le goccioline di metallo si separino e si condensino in una polvere che si raccoglie sul fondo. L'atomizzazione si è affermata come uno dei mezzi più popolari per la polverizzazione dei metalli. A sua volta, queste polveri sono cruciali per la stampa 3D di parti metalliche e nella produzione industriale di alcuni composti che non possono essere realizzati in nessun altro modo.

Una camera di atomizzazione in metallo fuso

Una camera di atomizzazione in metallo fuso

A seconda della natura del metallo e dell'ugello, la camera può essere tenuta in un alto vuoto o in un'atmosfera a bassa pressione. L'acqua è il materiale a getto più comune per i metalli a bassa reattività che fondono sotto i 1600 °C. Ha anche l'effetto di estinguere rapidamente il metallo una volta che viene scomposto in goccioline. Infatti, la pressione dell'acqua gioca un ruolo cruciale nel determinare la dimensione finale delle particelle.

Un getto d'acqua crea particelle metalliche in quattro modi diversi. Una goccia d'acqua può 'craterizzare' il flusso di metallo che dà origine a una goccia di metallo, può causare lo 'splash' del metallo, può 'spogliare' una particella metallica dalla superficie e, infine, può causare lo scoppio di una goccia di metallo in particelle più piccole. Dei quattro processi, lo scoppio ha come risultato la dimensione delle particelle più piccole. In un nebulizzatore di metallo fuso, tutti e quattro i processi avvengono simultaneamente, dando luogo ad una microstruttura eterogenea con particelle di molte forme e dimensioni.

L'atomizzazione inizia nel forno dove i metalli vengono mantenuti liquefatti da resistenze elettriche. Il metallo cade nella camera di atomizzazione attraverso l'"ugello" - che è progettato ad alta perfezione e specifica. L'ugello è una delle parti più importanti del processo di atomizzazione - un ugello rotto o bloccato può causare l'arresto del flusso di metallo o l'aumento sostanziale del flusso - uno dei due fattori che possono interrompere il processo di polverizzazione.

Per evitare ciò, l'ugello deve essere meccanicamente forte e non deve opporre alcuna resistenza al flusso del metallo liquido. Allo stesso tempo, l'ugello funge da interfaccia tra il forno caldo nella parte superiore e la camera di atomizzazione molto più fredda nella parte inferiore. Esso, quindi, deve essere fatto di un materiale refrattario forte che sia anche resistente agli urti ad alta temperatura.

Processi fisici attraverso i quali i getti d'acqua creano polveri metalliche

Processi fisici attraverso i quali i getti d'acqua creano polveri metalliche

Il nitruro di boro (BN) è ormai riconosciuto come un materiale per ugelli eccezionale in quanto soddisfa tutte queste condizioni.

È una ceramica con un alto punto di fusione; è abbastanza resistente da prevenire le cricche; ha un'elevata resistenza agli shock termici; è facilmente lavorabile a macchina. Inoltre, i metalli fusi non possono 'bagnare' la superficie del nitruro di boro, il che significa che non è facilmente intasabile durante il processo di atomizzazione.

L'unione di queste varie proprietà in un unico materiale è notevole e non è in minima parte dovuta alla struttura cristallina del nitruro di boro.

Come la grafite, il nitruro di boro è costituito da una serie di strati esagonali o "fiocchi" sovrapposti. Mentre il legame tra boro e azoto all'interno di ogni strato è eccezionalmente forte, le forze che tengono insieme i 'fiocchi' sono deboli. Questi singoli strati scorrono uno sopra l'altro quando vengono sollecitati, rendendo il nitruro di boro un eccellente lubrificante.

Sotto alto vuoto, il nitruro di boro può sopravvivere fino a 1800 °C. Un'atmosfera gassosa può spingerlo ancora di più fino a 2100 °C. Ciò significa che il nitruro di boro rimarrà solido attraverso la fusione della maggior parte dei metalli. La struttura stratificata della grafite gli conferisce anche forti proprietà termiche di conduzione termica e di resistenza agli urti - la conducibilità termica del BN è di 35 W/mK a temperatura ambiente.

Il nitruro di boro ha una dilatazione termica molto bassa. Insieme all'elevata conducibilità termica, questo assicura che il materiale abbia una resistenza agli urti molto elevata. Può facilmente resistere alle rapide gradazioni di temperatura all'interno dell'atomizzatore. Non si rompe o si incrina sotto sollecitazioni termiche.

Il nitruro di boro, tuttavia, ha una maggiore durata meccanica rispetto alla grafite. Questo si può vedere nei valori di resistenza alla compressione e alla flessione di questi materiali:

Nitruro di boro Grafite

Resistenza alla compressione 45 MPa a 20 °C 17 MPa a 20 °C

Resistenza alla flessione 18 MPa a 20 °C 13 MPa a 20 °C

Il nitruro di boro è quindi in grado di resistere alle elevate sollecitazioni meccaniche e termiche di un atomizzatore, senza rompersi o screpolarsi.

Ugelli al nitruro di boro per l'atomizzazione del metallo fuso

Ugelli al nitruro di boro

E' anche altamente lavorabile, permettendoci di realizzare piccoli filetti, fori e altri dettagli più fini con alta precisione e tolleranza. Gli ugelli realizzati in nitruro di boro possono essere facilmente personalizzati, permettendo geometrie limitate e libere.

Inoltre, il nitruro di boro non può essere 'bagnato' da metalli fusi. Ciò significa che una goccia di metalli liquidi crea un angolo ottuso con la superficie BN. La tensione superficiale all'interfaccia gocciolina-BN crea un'azione di rotolamento, costringendo i liquidi a scivolare via. L'opposto di questa reazione sarebbe una goccia di metallo che si attacca alla superficie, dove alla fine si raffredderebbe e bloccherebbe tutto il successivo flusso di metallo. Fortunatamente, il nitruro di boro assicura che l'atomizzatore funzioni in modo regolare ed efficiente.

Gli ugelli al nitruro di boro di Innovacera sono tra i migliori del settore. Sono usati abitualmente per l'atomizzazione di oro, argento, platino, ecc. Innovacera permette di personalizzare gli ugelli BN per ogni applicazione, mantenendo l'elevata conducibilità termica, la resistenza agli shock termici e la non bagnabilità del materiale.

Innovacera è un nome di fiducia nella ceramica tecnica con un vasto repertorio di ceramiche al nitruro di boro. La nostra competenza, insieme alle invidiabili proprietà di BN, crea i migliori ugelli atomizzatori del settore.

Innovacera è in grado di fornire una vasta gamma di ceramica e ceramica al nitruro di boro come componenti finiti. Le nostre capacità vanno dai microcomponenti di precisione su misura con caratteristiche di tolleranza molto elevate ai grandi componenti per impieghi gravosi utilizzati in applicazioni industriali. Inoltre, forme semilavorate standard come tubi, barre, barre, piastre, crogioli e sfere sono spesso disponibili dal nostro ampio inventario.

Contattateci con tutti i dettagli delle vostre esigenze, inclusi i disegni, se disponibili, e vi risponderemo con un preventivo il prima possibile.