초음파 금속 원자화의 원리와 소개

초음파 분무 기술은 미세 금속 분말을 생산하는 효율적이고 저렴한 방법입니다. 이 방법을 사용하여 생산된 분말은 구형성이 우수하고 입자 크기를 제어할 수 있으며 입도 분포가 좁기 때문에 금속 분말 산업에서 유망한 기술입니다. 초음파 금속 원자화는 초음파 원자화 기술의 응용 중 하나이며 그 원리는 초음파 원자화와 유사합니다.

초음파 금속 원자화에는 용융 금속(액체)을 기상의 미세한 미스트 방울로 변환하는 과정이 포함됩니다. 고주파 초음파 진동을 용탕 표면에 가하면 초음파의 피크로 인해 액적이 표면에서 분리, 부서지게 됩니다. 초음파의 주파수가 점차 증가함에 따라 원자화된 물방울은 더 미세해집니다. 초음파 진동의 지속적인 작용으로 매우 미세한 물방울을 얻을 수 있습니다.

초음파 금속 원자화의 형태

초음파 금속 미립화는 고주파 초음파 진동을 사용하여 기상의 용융 금속에서 미세한 미스트 방울을 생성한 다음 냉각 후 금속 분말로 응고시키는 프로세스입니다.

첫 번째 형태는 용융 금속과 초음파 분무 헤드 사이의 직접 또는 간접 접촉을 포함합니다. 발생기에서 발생된 고주파 전자파는 초음파 변환기와 진폭 변조기에 의해 변환 및 증폭되어 궁극적으로 고주파 진동을 용탕 흐름에 전달합니다. 용융 금속은 초음파의 고주파 진동에 의해 원자화됩니다.

두 번째 형태는 고주파 초음파 진동으로 발생하는 에너지를 작은 공간에 집중시키고, 초음파를 직접 이용하여 용탕을 원자화하는 방식이다.

세 번째 형태는 초음파 원자화와 기존 원자화 기술을 결합하여 새로운 하이브리드 원자화 기술을 만듭니다.

초음파 원자화 메커니즘

초음파 원자화 메커니즘에는 표면 장력파 이론과 미세 충격파 이론이라는 두 가지 설명이 있습니다. 절충적인 관점에서는 두 이론 모두 초음파 원자화에서 역할을 한다고 제안합니다.

표면장력파 이론

표면 장력파의 작용으로 진동하는 액체의 진폭이 특정 값에 도달하면 물방울이 파동 피크에서 튀어 나와 안개를 형성합니다. 표면장력파는 파동 정점에서 액적을 생성하며, 액적의 크기는 표면장력파의 파장에 비례합니다. 표면 장력파의 영향으로 액체 금속은 초음파 주파수와 액적의 진동 표면에 의해 표면에서 원자화됩니다. 초음파 가스 원자화에서 용융 금속 흐름은 여러 고속 가스 펄스에 의해 영향을 받고 조각화됩니다.

미세충격파 이론

미세충격파 이론은 초음파 원자화가 용융 금속에 고주파 초음파 진동이 작용할 때 많은 수의 기포가 생성되는 캐비테이션과 관련이 있음을 시사합니다. 이 거품은 지속적으로 성장하고 붕괴됩니다. 기포가 닫히는 동안 액체에 작용하는 진동은 기포에 작용하는 일로 변환됩니다. 기포가 붕괴되면 에너지 중 일부가 열과 빛 복사로 변환되고 나머지 에너지는 미세 충격파 복사를 생성합니다. 이 이론은 액체 표면 아래의 고주파 초음파 진동으로 인한 캐비테이션이 궁극적으로 액적 형성으로 이어진다는 것을 시사합니다.

장비소개

초음파 발생기

초음파 발생기는 220V AC를 고주파 전기 진동으로 변환하여 전체 분무 장비에 충분한 전기 에너지를 제공합니다.

초음파 변환기

가장 일반적인 유형은 샌드위치형 압전 세라믹 변환기입니다. 그 기능은 고주파 전기 진동 신호를 기계적 진동으로 변환하여 전기 에너지를 고주파 진동으로 변환하는 것입니다.

진폭 변조기

초음파 집속기라고도 알려진 초음파 진폭 변조기는 기계적 진동의 변위와 속도를 증폭시켜 초음파 에너지를 더 작은 영역에 집중시킵니다.

분무 헤드

초음파 미립화 헤드는 재료와 직접 접촉하는 부품으로 일반적으로 합금으로 만들어진다. 분무된 금속의 융점은 분무 헤드의 재질에 따라 제한되므로 이 방법은 중~저융점 금속 및 합금을 준비하는 데 더 적합합니다. 변환기와 진폭 변조기는 고주파 진동을 분무 헤드에 전달하여 용융 금속에 작용하여 용융 금속을 미세한 입자 또는 분말로 변환합니다.

원자화 공정

초음파 금속 분무는 고속 초음파 진동을 사용하여 용융 금속 또는 합금 흐름에 충격을 가하고 분무하여 궁극적으로 미세한 금속 분말을 생성하는 프로세스입니다. 금속 초음파 원자화에는 발전기가 AC를 고주파 전자기파로 변환한 다음 초음파 변환기에 의해 고주파 진동으로 변환됩니다. 증폭된 진동은 최종적으로 진폭 변조기를 사용하여 도구 헤드(분무 헤드)로 전달됩니다. 초음파 분무 헤드가 용융 금속에 작용할 때 용융 금속은 고주파 진동에 따라 액체 필름으로 퍼집니다. 초음파 진폭이 특정 수준에 도달하면 용융 금속이 부서지고 조각난 물방울이 진동 표면에서 날아가서 안개를 형성합니다.

초음파 금속 원자화 과정은 크게 조각화와 응축의 두 단계로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 단계에서는 가열 및 용융된 금속 또는 합금을 분해하여 금속 방울을 생성하고 최종 금속 분말의 크기에 영향을 미치는 작업이 포함됩니다. 응축의 두 번째 단계는 최종 금속 입자의 형성을 결정하고 금속 분말의 형태에 직접적인 영향을 미치며 주로 열 전도와 관련됩니다.