Kapat

Atomizasyon nedir? Gaz ve Su Atomizasyonu Yöntemleri ile Nasıl Toz Üretilir?

1. Atomizasyon nedir?

Atomizasyon yöntemi, ergitme işlemi yapılmış olan tüm metallerde toz üretimi için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde; ergimiş metalin, potanın alt kısmında bulunan bir delikten akması sırasında, basınçlı gaza ya da sıvıya maruz bırakılarak, sıvı metal çok ince tanelere ayrılarak katılaştırılır. Günümüzde atomizasyon ile metal tozu üretmek çok önemli bir yere sahiptir.

Beş ana grupta atomizasyon yöntemi uygulanabilir. Bunlar;

  • Su atomizasyonu
  • Gaz atomizasyonu
  • Santrifüj atomizasyonu
  • Döner elektrot atomizasyonu
  • Vakum atomizasyonudur.

Bu atomizasyon grubu içinde en yaygın olarak su atomizasyonu yöntemi kullanılmaktadır. Akışkan atomizasyonu olarak da isimlendirilen gaz ve su atomizasyonu yöntemi ucuz ve yüksek kapasitede toz üretimi için tercih edilen yöntemlerdir. Akışkan atomizasyonu yönteminda uygulanan yüksek basınçlı su ya da gazın etkisi altında ani ve aşırı soğutulması ile 100-150 mikrondan daha küçük boyutlara sahip toz elde edilir.

2. Gaz Atomizasyonu Nedir?

Toz metalurjisi yönteminde gaz atomizasyonu işlemi tanım itibariyle sıvı metal demetinin, yüksek hızlı gaz akısı etkisi ile parçalanmasıdır. Sıvı metal damlacıkları parçalanma gerçekleştikten sonra küreselleşir, soğur ve katılaşır. Tipik tane boyutu dağılımı 1 µm’den 1 mm’ye kadar değişen metal tozları oluşur. Gaz atomizasyonu yöntemiyle üretilen küresel alaşım tozları, işlem sırasında gösterdiği hızlı katılaşma özyapısallığından dolayı üstün özelliklere sabiptir. Bu sebeple gaz atomizasyon yöntemini cazip kılmaktadır.

Bu yöntemde amaç yüksek hızda genleşen gazın, kinetik enerjisini ergimiş metale ileterek metali küçük damlacıklara ayırmaktır. Düzenli bir gaz atomizasyonu için aşağıdaki koşullar gereklidir;

  1. Yüksek gaz  kinetik enerjisi
  2. Metal akış borusu ucunda negatif basınç oluşumu
  3. Metal akış borusu ucunda radyal basınç farkı.

Atomizasyon yönteminde gaz jeti üç işlevi yerine getirir. Başlangıçta sıvı metal demetini kesip parçalamak için gerekli olan kinetik enerjiyi damlacıklara aktarır. Sonrasında damlacıkları gaz akısı içinde ivme kazandırır. En son uçuşma esnasında damlacıkların soğumasını sağlar.

Gaz atomizasyonu ile elde edilen tozların üstün özellikleri şu şekildedir;

  1. Küresel toz şekli
  2. Temizlik
  3. Bilhassa küçük çapa sahip tozlarda hızlı katılaşmış yapılar
  4. Yüksek üretim hızı

2.1. Gaz Atomizasyonu Üniteleri

Düşük sıcaklıklarda ergiyen metaller için gaz atomizasyon üniteleri yatay olarak dizayn edilir. Yatay ünitede atomize edilen tozlar, düşey olarak atomize edilen tozlara nazaran daha iridir ve bununla birlikte daha geniş aralıkta bir toz dağılımına sahiptir.

Yatay gaz atomizasyonu ünitesi

Yüksek sıcaklıklarda ergiyen metallerin atomizasyonunda, içi asal gazla doldurulan kapalı bir kuleye sahip, düşey gaz atomizasyon üniteleri kullanılır. Böylece oksidasyon oluşumu önlenir. Düşey olarak imal edilen ünitelerde metal, indüksiyon fırını ile ergime sıcaklığının üstünde bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Ergitilen metal nozul içine akıtılır. Atomizasyon kulesi damlacıkların kule çeperine çarpmadan katılaşmasını sağlayacak şekilde olmalıdır.

Düşey Gaz Atomizasyon Ünitesi

3. Su Atomizasyonu Nedir?

Atomizasyon için kullanılan en yaygın yöntemlerden biri de su atomizasyonu yöntemidir. 1600 °C’den daha düşük ergime sıcaklığına sahip az reaktif metaller için su atomizasyonu yöntemi kullanılmaktadır. Yüksek basınca sahip su jetleri ergiyik demetine yönlendirilerek parçalanıp hızla katılaşmasını sağlar. Genellikle su birden fazla jetten yönlendirilir. Bu yöntem gaz atomizasyon yöntemine benzese de parçacıklar daha yüksek hızda soğur ve bu şekilde atomizasyon sıvısını daha yüksek verimle küçük hızdaki tozlara aktarır.

Su atomizasyon ünitesi

Su atomizasyonunda ana kontrol değişkeni su basıncıdır. Yüksek orandaki su basıncı, yüksek su hızı ve küçük tane boyutu oluşturur. Su gaza nazaran çok az sıkıştırılabilirliğe ve daha yüksek yoğunluğa sahip olmasından dolayı ergiyik demetiyle su nozulu arasındaki mesafe çok önemli bir etken değildir.

Su jeti geometrileri tozun şekil ve boyutunda etkilidir. Bu yöntem ile üretilen toz malzemelerin ortalama tane boyutu ve dağılımına, suyun basıncı ve hızı, viskozitesi, yüzey gerilimi, yoğunluğu, sıvı metal akış hızının soğutma suyu akış hızına oranı gibi parametreler etki etmektedir. Tozların ortalama tane boyutu 30-1000 mikron arasında olmaktadır. Proses parametrelerinin değiştirilmesiyle toz şekilleri farklılık gösterebilir. Su atomizasyonu ile üretilen tozlar gaz atomizasyonu ile üretilen tozlara göre daha yüksek oksijen içerirler.

Kaynak:

Akpınar, İ.Ş. (2011), Atomizasyon Yöntemiyle Toz Metal Üretimi ve Tozların Karakterizasyonu, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İzmir.

Sizin için önerdiklerimiz:

Fatih Kara

Metalurji ve Malzeme Mühendisi • MalzemeBilimi.Net | Kurucu ve Yönetici • LinkedIn: @fatihkara41 • Instagram: @fatihkara41

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir