ステンレスパウダーの作り方

工業分野では、ステンレス鋼粉末製造の核心技術は「噴霧化」の一言に尽きる。

簡単に言えば、溶鋼を噴霧し、高圧ガス（ガスアトマイズ、球状粉末を作るのに使用）や高圧水（水アトマイズ、不定形粉末を作るのに使用）を媒体として、金属流を微細な液滴に粉砕し、冷却固化して粉末にする。もちろん、プラズマ回転電極（PREP）のように、超高純度の球状粉末を作るために特別に使用される、より特殊なプロセスもあります。私たちがこれらのプロセスを設計する場合、その目的は非常に明確である。

主要な工業用霧化法

ステンレス鋼粉末の製造方法を本当に理解するには、特定の噴霧化技術を区別する必要がある。プロセスの選択は、粉末の形態と純度を直接決定し、それが最終的に積層造形に適しているか、従来の焼結に適しているかを決定する。

ガス噴霧

これが現在主流となっている高品質のパウダーを製造する方法であり、私が最も日常的に接している工程でもある。

工程ステンレス鋼の原料は、まず誘導炉で溶解される。溶融金属が特殊ノズルを通過する際、不活性ガス（通常は窒素またはアルゴン）の高速流に遭遇します。ガスの運動エネルギーが金属流にぶつかり、金属を微細な液滴に破砕する。

キーポイントなぜそれが重要なのか？液滴は不活性雰囲気中で冷却されるため、凝固する前に完全な球形に収縮するのに十分な時間がある。さらに、不活性ガスの保護により酸化が効果的に防止されるため、低酸素含有量を制御するのに不可欠です。

用途球状粉末は流動性に優れ、積層造形（AM）や金属射出成形（MIM）の業界標準となっている。

水の霧化

水の霧化の理屈はガスの霧化の理屈と似ているが、媒体が変わると結果は大きく異なる。

プロセスステンレス鋼の流れに噴射するガスの代わりに高圧水鉄砲を使用する。水の比熱容量はガスの比熱容量よりもはるかに大きいため、溶けた液滴が水に触れると瞬時に「急冷」する。

結果：この極端な冷却により、液滴がボール状に収縮するのが遅くなり、最終的に不規則な形状の粒子が形成される。水との接触により酸素含有量が若干高くなる可能性はあるが、この方法の生産効率は非常に高く、歩行量に適している。

用途不定形粉末は、プレスされたときに良好なインターロッキング特性を発揮するため、コストに敏感な従来の「プレス焼結」プロセスでは第一の選択肢となる。

プラズマ回転電極法(PREP)

顧客が清浄度を極端に要求する場合、通常の霧化では不十分である。この時は、PREPによります。

プロセス標準的なアトマイズ溶鋼と異なり、PREPでは電極として固体のステンレス棒を使用する。プラズマガンが回転棒の先端を溶かし、棒が高速で回転すると遠心力で溶滴が表面から投げ出される。

結果全工程において、金属はセラミックるつぼにもガイドノズルにも接触せず、セラミック介在物の危険性は完全に排除された。その結果、超高純度の球状粉末が得られた。

用途このハイエンド・パウダーは通常、材料不良が絶対に許されない重要な高性能部品にのみ使用される。

ステップ・バイ・ステップのワークフロー

ガスであろうと水であろうと、ステンレス鋼粉末の工業生産の根底にある論理は同じである。合金原料から最終製品に至るまで、次の順序を厳守しなければならない：

ステップ1：溶解

全ては炉（通常は誘導炉）から始まる。ステンレス合金は溶融状態まで加熱される。温度管理は非常に重要で、アトマイズ段階でのその後のメタルフローの安定性に直接影響します。

ステップ2：噴霧化

これが炉心変態段階である。金属流はアトマイジングチャンバーに注入され、アトマイジング媒体と出会う。高圧ガスであれば、流体はボール状に砕かれ、高速水流であれば、流体は不規則な形状に粉砕される。

ステップ3：固化

金属流は液滴に分解された後、凝固しなければならない。エアロゾル化では、液滴は巨大な噴霧塔の中で落下しながら固化する。水噴霧化では、冷却は水との接触でほぼ瞬時に行われる。

ステップ4：収集と後処理

最後の工程はパウダーを収穫することだ。

脱水と乾燥：水アトマイズされたパウダーの場合、錆を防ぐために水分を除去するこのステップは迅速でなければならない。

ふるいにかける：粉末をふるいに通し、粒度別に分類する。この工程がうまく行われないと、製品が3Dプリントや焼結の特定の仕様に適合するかどうかに直接影響する。

著者： デビッド・チェン

私は粉末冶金を専門とするシニア材料エンジニアです。工業用アトマイズを中心に、次のような見識を共有している。 ステンレス粉の作り方 ガス、水、PREP技術を使用し、積層造形アプリケーションの高純度を保証します。