La metallurgia delle polveri è un processo che prevede la conversione della polvere in un oggetto solido. Di solito, la polvere è un tipo di metallo, come il ferro, e l’oggetto da realizzare è solitamente modellato con uno stampo o una colata. Per formare e fabbricare oggetti metallici attraverso la metallurgia delle polveri, sono richieste pressioni e temperature estremamente elevate. La sinterizzazione, un processo di riscaldamento e lo stampaggio a iniezione di metalli sono tecniche comunemente utilizzate nella metallurgia delle polveri.
Il primo passo nella metallurgia delle polveri è convertire la materia prima in una forma in polvere. La frantumazione, la macinazione e l’utilizzo di reazioni chimiche sono modi comuni per produrre polvere. L’atomizzazione è una tecnica in cui il materiale viene fuso in un liquido fuso e forzato attraverso un piccolo ugello o tubo ad alta velocità. Ciò fa sì che il liquido si separi in singole goccioline mentre esce dal tubo. Le goccioline vengono raccolte e lasciate indurire, risultando in particelle fini e di dimensioni granulari.
Una volta prodotta la polvere, viene compattata in uno stampo ad alta pressione. Di solito, la polvere viene versata nello stampo e una piastra di pressione viene abbassata per comprimerla. L’oggetto risultante viene espulso dallo stampo. Tipicamente, la pressione varia da 80 a 1,000 psi.
Un altro metodo per comprimere la polvere è chiamato compattazione isostatica della polvere. Questa tecnica utilizza uno stampo flessibile che si trova all’interno di uno stampo a pressione. La polvere viene posta nello stampo flessibile, mentre una macchina fornisce liquido o gas pressurizzato allo stampo a pressione. La pressione varia da 15,000 psi a 40,000 psi. Questo metodo non richiede lubrificanti quando la polvere viene compattata, ma la compattazione standard degli stampi lo fa. Successivamente, l’oggetto viene rinforzato mediante sinterizzazione.
La sinterizzazione è un processo di riscaldamento che lega insieme le singole particelle di polvere metallica. Di solito avviene in un forno di sinterizzazione, dove la temperatura è impostata appena al di sotto del punto di fusione del metallo. Questo metodo è comunemente usato nella produzione di ceramiche. Il processo è stato brevettato da AG Bloxam nel 1906, ma ci sono prove che la pratica di fondere polveri metalliche in oggetti solidi ha origini antichissime.
Alcuni metodi combinano la compattazione della polvere e il processo di sinterizzazione, come la pressatura isostatica a caldo. Il processo prevede in genere l’uso di gas argon pressurizzato e temperature comprese tra 900°F (480°C) e 2250°F (1230°C). La polvere viene contemporaneamente compattata e sinterizzata, risparmiando tempo e materiale. Questo metodo produce anche pareti più sottili e parti più grandi rispetto ai metodi di compressione della polvere standard.