Gasatomisaatio

Gasatomisaatio on metallipulverin valmistusmenetelmä, jossa sulanut metalli hajotetaan korkeapaineisen kaasun avulla pieniksi pisaroiksi. Pisarat jäähtyvät nopeasti ja muodostuvat pallomaisiksi, usein erittäin hyvän virtaavuuden omaaviksi rakeiksi, jotka ovat käyttökelpoisia erilaisissa pulverimenetelmissä kuten hitsaus, puristus- ja laser- tai suulakepuristusprosessit.

Periaate ja laitteet. Prosessi tapahtuu, kun sulanut metalli syötetään suuttimen kautta kaasujointiin. Yleensä käytetään inerttejä kaasuja, kuten argonia tai typpeä, oksidien muodostumisen estämiseksi. On olemassa sekä yksivaiheinen (single-fluid) että kaksivaiheinen (coaxial/two-fluid) kaasatomisaatio: kaasua ja metallisulamista johdetaan suuttimesta samassa järjestelmässä, jolloin kaasun nopeus ja virtaus koordinoidaan pisaroiden katkaisun kanssa.

Puurakenteen ja raekokojakauman osalta gasatomisoidut rakeet ovat pääosin pallomaisia ja niillä on hyvä virtaavuus ja tiivistettävä pakkaus. Raekoko, typillisesti suurin osa 20–200 mikrometrin välillä (d50–30–100 µm), riippuu prosessin parametreista kuten sulan virtaustehosta, kaasun vierintänopeudesta ja suuttimen geometriasta. Prosessi voi tuottaa pienempiä tai suurempia rakeita säätämällä näitä parametreja. Oksidointisuojauksen ansiosta pulverit voivat säilyä suhteellisen puhtaina, kun prosessi suoritetaan inertissä kaasussa.

Käyttökohteet ja materiaalit. Gasatomisoituja palloja käytetään laajasti metallipulverin tuotannossa, erityisesti lisäysvalmistuksessa (laser- ja sähködrag) sekä pulverimuottauksessa ja pinnoitusprosesseissa. Alkuaineina ja seoksina ovat yleisiä alumiini-, teräs-, titaani- ja nikkelipohjaiset superalloyt sekä kupari- ja seostetut järjestelyt. Prosessi mahdollistaa korkean tuotantonopeuden sekä suhteellisen karkeasti kontrolloidun partikkeleiden koon ja muodon, mikä parantaa sovellusten toistettavuutta ja tulostettavuutta.

Plussat ja rajoitteet. Gasatomisaatio tuottaa usein erittäin pallomaisia rakeita hyvällä virtaavuudella ja alhaisella oksidointiriskillä inertissä ympäristössä. Haasteita ovat korkeat energiakustannukset, laitteiston monimutkaisuus sekä turvallisuuteen ja kaasun hallintaan liittyvät vaatimukset.