שאלות נפוצות על מתכת נקבובי

 

1. למה להשתמש במתכת נקבובית לייצור מסנן?

מתכת נקבוביה היא חומר בעל מבנה ייחודי המכיל נקבוביות או חללים מחוברים בתוך המסגרת המוצקה שלו. ניתן להתאים את גודל הנקבוביות וההפצה כדי לעמוד בדרישות יישום ספציפיות, מה שהופך אותו לחומר רב-תכליתי עבור מגוון תעשיות.

 

אז בתור אותם פונקציות מיוחדות, מתכות נקבוביות משמשות בדרך כלל בייצור מסננים בגלל מספר סיבות:

1. גודל נקבוביות מבוקר:ניתן לעצב מתכות נקבוביות כך שיהיו להן גדלי נקבוביות מדויקים מאוד. זה מאפשר יצירת מסננים בעלי יכולות סינון ספציפיות, כמו הסרת חלקיקים בגודל מסוים.
2. חוזק גבוה:מסנני מתכת בעלי חוזק מכני גבוה, מה שהופך אותם לחזקים ועמידים. הם יכולים לעמוד בתנאי לחץ וטמפרטורה גבוהים שעלולים לפגוע בסוגים אחרים של מסננים.
3. עמידות כימית:מתכות עמידות לרוב בפני מגוון כימיקלים, מה שהופך אותן למתאימות לשימוש בסביבות בהן הן עלולות להיות חשופות לחומרים מאכלים.
4. שימוש חוזר:ניתן לנקות מסנני מתכת ולעשות בהם שימוש חוזר, וזה גם חסכוני וגם ידידותי לסביבה.
5. יציבות תרמית:מסננים מתכתיים יכולים להחזיק ביישומים בטמפרטורה גבוהה, מה שאולי לא המקרה עם מסננים העשויים מחומרים פולימריים.
6. חדירות:בשל אופיים הנקבובי, חומרים אלו מאפשרים רמה גבוהה של זרימת נוזלים תוך לכידה ושמירה יעילה של חלקיקים.
7. יכולת שטיפה לאחור:מסנני מתכת ניתנים לשטיפה לאחור כדי להסיר חלקיקים כלואים, מה שמאפשר שחזור חומרים יקרי ערך ומאריך את תוחלת חיי המסנן.

לפיכך, בהתאם ליישום ולסוג הנוזל שיש לסנן, מסנני מתכת נקבוביים יכולים להיות בחירה מצוינת.

 

2. איך מייצרים מתכת נקבובית?

מתכת נקבובית מיוצרת בדרך כלל באמצעות תהליך שנקרא סינטר, הכולל חימום אבקת מתכת לטמפרטורה שמתחת לנקודת ההיתוך שלה, מה שמאפשר לחלקיקים להתמזג יחד תוך שמירה על הנקבוביות הרצויה.

תהליך הכנת מתכות נקבוביות כולל יצירת חללים או נקבוביות בתוך המתכת. ישנן מספר שיטות המשמשות כדי להשיג זאת, כולל מטלורגיית אבקה, סינטר וייצור תוספים. להלן תיאור פשטני של שיטה נפוצה, מטלורגיית אבקה:

1. ייצור אבקת מתכת:השלב הראשון ביצירת מתכת נקבובית הוא ייצור אבקת מתכת. זה יכול להיעשות בכמה דרכים, כולל אטומיזציה (ריסוס זרם של מתכת מותכת לתוך תא שבו היא מתמצקת לאבקה) או כרסום מכני.
2. ערבוב ודחיסה:אבקת המתכת מעורבבת עם חומר קשירה או חומר מחזיק חלל כדי לסייע בשמירה על המבנה במהלך העיבוד. לאחר מכן, התערובת נדחסת בלחץ גבוה בתבנית ליצירת קומפקט "ירוק". צורת התבנית תקבע את הצורה הסופית של חלק המתכת הנקבובי.
3. סינטרה:לאחר מכן, הקומפקט הירוק מחומם בכבשן לטמפרטורה מתחת לנקודת ההיתוך של המתכת. תהליך זה, המכונה sintering, גורם לחלקיקי המתכת להיקשר זה לזה. הטמפרטורה הגבוהה גורמת גם לחומר הקלסר או מחזיק החלל להישרף או להתאדות, תוך השארת נקבוביות.
4. קירור וגימור:לאחר סינטר, נותנים לחלק המתכת להתקרר, ואז הוא עשוי לעבור תהליכים נוספים כמו גימור או ציפוי כדי לשפר את מאפייני פני השטח שלו.

גישה חלופית היא שימוש בייצור תוסף (המכונה בדרך כלל הדפסת תלת מימד), שבו אבקת מתכת נמסה באופן סלקטיבי שכבה אחר שכבה על בסיס מודל דיגיטלי. זה יכול ליצור צורות מורכבות ומבני נקבוביות פנימיים שיהיה קשה או בלתי אפשרי להשיג בשיטות מסורתיות.

ניתן לשלוט בגודל הנקבוביות, בפיזור ובקישוריות במידה רבה במהלך תהליך הייצור, מה שהופך מתכות נקבוביות למתאימות למגוון רחב של יישומים, כולל סינון.

 

 

3. מהם היתרונות של מתכות נקבוביות?

היתרונות של מתכות נקבוביות כוללים יחס גבוה בין שטח פנים לנפח, חוזק מכני, מוליכות תרמית וחשמלית, והיכולת להתאים את גודל הנקבוביות ופיזורן. תכונות אלו הופכות אותו לשימושי ביישומים כגון קטליזה, סינון ואחסון אנרגיה.

 

4. מהן המגבלות של מתכות נקבוביות?

למתכות נקבוביות עשויות להיות חוזק תפזורת נמוך יותר בהשוואה למתכות שאינן נקבוביות בשל נוכחותם של חללים בתוך החומר. בנוסף, תהליך הייצור יכול להיות מורכב ויקר.

 

5. מה ההבדל בין מתכות נקבוביות בתאים פתוחים לתאים סגורים?

למתכות נקבוביות תאים פתוחים יש נקבוביות מחוברות הנגישות מפני השטח של החומר, בעוד למתכות נקבוביות תאים סגורים יש נקבוביות אטומות שאינן נגישות מפני השטח.

 

6. באילו סוגי מתכות ניתן לייצר מתכות נקבוביות?

ניתן לייצר מתכות נקבוביות ממגוון מתכות, כולל אלומיניום, טיטניום, ניקל, נחושת ופלדת אל חלד, בין היתר.

 

7. מהם היישומים של מתכות נקבוביות?

למתכות נקבוביות יש יישומים בתעשיות כגון תעופה וחלל, הנדסה ביו-רפואית, עיבוד כימי ואחסון אנרגיה, בין היתר.

 

8. מהם האתגרים הקשורים לייצור מתכות נקבוביות?

האתגרים הקשורים לייצור מתכות נקבוביות כוללים שמירה על הנקבוביות הרצויה, הבטחת תכונות מכניות טובות ושליטה בגודל הנקבוביות ופיזורן.

 

9. מהי הנקבוביות של מתכות נקבוביות?

הנקבוביות של מתכות נקבוביות יכולה לנוע בין אחוזים בודדים ל-90% ומעלה, בהתאם לדרישות היישום.

 

10. מהי המשמעות של גודל הנקבוביות והפיזור במתכות נקבוביות?

גודל הנקבוביות והפיזור במתכות נקבוביות הם קריטיים לקביעת תכונות החומר, כגון חדירות, חוזק מכני ושטח פנים. הסיבה לכך היא שגודל הנקבוביות משפיע על כמה בקלות נוזלים יכולים לזרום דרך החומר וכמה שטח פנים זמין להתרחשות תגובות.

 

11. האם ניתן להתאים מתכות נקבוביות ליישומים ספציפיים?

כן, ניתן להתאים מתכות נקבוביות עבור יישומים ספציפיים על ידי התאמת גודל הנקבוביות ופיזור, כמו גם את סוג המתכת המשמשת.

 

12. מה אורך החיים של מתכות נקבוביות?

אורך החיים של מתכות נקבוביות תלוי ביישום ובחומר הספציפי המשמש. בדרך כלל, למתכות נקבוביות תוחלת חיים ארוכה הודות לעמידותן הגבוהה ועמידותן בפני קורוזיה.

 

13. האם ניתן למחזר מתכות נקבוביות?

כן, ניתן למחזר מתכות נקבוביות על ידי המסת החומר ושימוש חוזר בו ביישומים חדשים.

 

14. האם מתכות נקבוביות בטוחות לשימוש ביישומים ביו-רפואיים?

סוגים מסוימים של מתכות נקבוביות, כגון טיטניום וטנטלום, תואמים ביו וניתן להשתמש בהם בבטחה ביישומים ביו-רפואיים. המבנה הנקבובי יכול לעודד צמיחת עצם ולשפר אינטגרציה עם הרקמה הסובבת.

 

15. כיצד ניתן לבדוק מתכות נקבוביות על תכונותיהן?

ניתן לבדוק מתכות נקבוביות עבור מאפיינים כגון נקבוביות, חדירות וחוזק מכני באמצעות טכניקות כגון מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM), בדיקות חדירות גז ובדיקות דחיסה.