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变压吸附制氮在粉末冶金中的应用

分类:
新闻资讯
发布时间:
2022/06/23 13:47
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粉末冶金是一种以金属粉末(包括有非金属粉末混入状况)为原料,用于成形——制造烧结金属摩擦材料和制品的工艺技术。粉末冶金生产的材料、零件具有质优、价廉、节能和省材等特点,被广泛应用于汽车、电子、仪器仪表、机械制造、原子反应堆、特种高性能合金制造等工业领域,用途愈来愈广泛。粉末冶金材料的产品结构大体可以归结为5类:(1)粉末冶金机械零件;(2)铁氧体磁性材料,包括永磁铁磁性材料和软磁铁磁性材料;(3)硬质合金材料和制品;(4)高熔点金属材料和难熔性金属材料;(5)精细陶瓷材料和制品

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1、 粉末冶金工艺生产过程

  粉末冶金工艺生产的材料虽各有差异,但其生产工艺过程大同小异。典型的生产过程是:(1)首先将元素或合金金属粉末与添加剂混合后通过热压或冷压手段挤压成形,在真空或保护性气体气氛下进行烧结。(2)然后进一步将烧结的租材进行精整、复压一复烧、锻造、温压、整形、金属熔渗等(任选的制造工序)。(3)通过热处理、精饰、镀覆、切削加工、蒸气处理等(任选的制造工序)制成 *终的粉末冶金成品。

  其中,烧结是粉末冶金制品生产过程中的一个非常关键的工序,烧结工序控制的好坏直接影响成品质量,而烧结的保护性气氛是决定烧结压胚性能的 *重要的因素。在保护性气体气氛中,粉末压模件通过加热发生原子转移,使烧结过程中发生扩散、合金化、渗碳、氮化等一系列变化,常规烧结的温度一般在1100--1150℃之间。

2、 氮气在粉末冶金工艺中的应用

  在粉末冶金工业上应用的各种气氛主要分为:还原型气体气氛、真空和惰性气体气氛以及氧化性气氛几大类。使用 *广泛的是吸热或放热性煤气、氨分解气体、氢气以及氯气、氯基气氛气体、真空等方式。采用各种气氛的 *终目的是为了改变金属材料的化学成分和金属材料的磁性,同时改善加工材料的表面光洁度和强度。

3、 变压吸附制氮工艺特征

  变压吸附制氮有两种分离工艺:分别采用沸石分子筛(ZMS)和碳分子筛(CMS)作为吸附剂,使用沸石分子筛(ZMS)制氮是依据N2和O2的平衡吸附量之差来进行分离。该过程包括高压产品吹洗步骤和真空变压吸附(VSA)。

4、 变压吸附制氮技术在粉末冶金行业的应用前景

  以上3种供氮方式,装置的特点和发展历程各异。根据我们长期对市场的跟踪,发现粉末冶金工业对供氮系统规模的要求一般在1500Nm3/h以下,供氮需求方便、快捷,同时需要提供成熟、可靠的稳定气源,要求任何时候都能迅速满足氮气的供应。氮气供气纯度在99.5%—99.9995%,根据炉型和防护要求,供气压力一般要求在0.1—0.3MPa之间。

  变压吸附制氮技术在粉末冶金工艺上的应用前景较为广阔。不论从氮气的供气压还是氮气供应的快捷、灵活多变的要求,以及其低廉的运行成本而言。变压吸附制氮都不失为一种非常理想粉末冶金行业的氮气供给方式,这正是由变压吸附制氮的技术特点所决定的,随着粉末冶金新型炉型的开发利用,变压吸附氮作为机动灵活、低能耗的一种制氮方式将被更多地广泛采用。目前,也出现了变压吸附制氮与液氮备用系统相配用的方式,主体由变压吸附连续提供产品氮气,液氮系统作为维修和检查需要短期备用。

我国粉末冶金厂家已开始广泛采用变压吸附制氮技术,尤其在高纯度的氮气应用方面变压吸附制氮已占有较大的优势。应用装置在150—500Nm3/h,纯度在99.9995%,低氢含量要求在5x10-6以下的工业规模居多。由于变压吸附制氮技术的常压解析和制氮精制技术的日趋成熟,并有多种成熟的工艺线路可供选择,使中小型低成本的直接气态供氮方式变得非常容易而且高效。继续开发、提高碳分子筛的技术性能以及完善优化吸附塔设计、装填的方式,将是变压吸附制氮装置整体技术进一步发展的关键。应该看到,随着我国国民经济的迅速发展,变压吸附制氮技术进一步发展,由于其可靠的性能、成熟的工艺、较低的运行成本而愈来愈令人瞩目,具有十分广阔的应用前景。国内产品市场扩大的趋势十分明显,特别是在粉末冶金行业的磁性材料工艺上的应用已显出强劲的生命力。据了解,目前国内在建的磁性材料项目基本上均倾向选择采用变压吸附制氮装置相配套,为工业化应用的变压吸附制氮的大量应用开辟了一条新的途径。