חומרים נקבוביים ממתכת מורכבים ממספר רב של חורים כיווניים או אקראיים המפוזרים בכל החומר. חורים אלה משתנים בקוטר, הנעים בין 2 מיקרומטר ל-3 מילימטרים. העיצוב של חורים אלה יכול ללבוש צורות שונות, כגון קצף, לוטוס או סוגים של חלת דבש. בהתאם לצורת החורים, ניתן לסווג חומרי מתכת נקבוביים לשתי קטגוריות: סוג חור עצמאי וסוג חור רציף.
לסוג החור העצמאי יש מספר מאפיינים מועילים, לרבות משקל סגולי נמוך, קשיחות מעולה, חוזק ספציפי גבוה, בלימת רעידות יעילה וספיגת קול. מצד שני, חומרים מסוג חורים רציפים לא רק בעלי המאפיינים שהוזכרו לעיל, אלא גם מציגים חדירות ואוורור טובים. בשל תכונותיהם המבניות והתפקודיות, חומרי מתכת נקבוביים מוצאים יישומים נרחבים בתחומים שונים, כולל תעופה וחלל, תחבורה, הנדסת בנייה, הנדסת מכונות, הנדסה אלקטרוכימית והנדסת הגנת הסביבה.
חומרים נקבוביים מוצנעים באבקה
חומר נקבובי רשת תיל
חומר נקבובי מחוטא בסיבי מתכת
-
ישנם סיווגים שונים של חומרים נקבוביים ממתכת, לרבות חומרים נקבוביים מושחתים באבקה, חומרים נקבוביים מרותקים בסיבי מתכת, חומרים נקבוביים ברשת תיל וחומרי מתכת מוקצף. בין אלה, חומרים נקבוביים מרוסקים באבקה נוצרים על ידי שימוש באבקת מתכת או סגסוגת כחומר גלם. התהליך כולל יצירת האבקה למבנה קשיח וסינטרה בטמפרטורות גבוהות. כתוצאה מכך נוצר חומר נקבובי עם מספר משמעותי של נקבוביות מחוברות זו לזו או חצי מחוברות. מבנה הנקבוביות נוצר על ידי ערימת חלקיקי אבקה רגילים ולא סדירים, כאשר גודל ופיזור הנקבוביות והנקבוביות תלויים בהרכב גודל החלקיקים ובתהליך ההכנה.
-
חומרים בשימוש נפוץ לחומרים נקבוביים באבקה כוללים ברונזה, נירוסטה, ברזל, ניקל, טיטניום, טונגסטן, מוליבדן ותרכובות מתכת עקשן. תהליכי הכנה מסורתיים לחומרים אלו כוללים יציקת דחיסה וסינטר, לחיצה איזוסטטית, סינטה רופפת, גלגול אבקה, שחול פלסטיק של אבקה ויציקת החלקה. בנוסף, טכנולוגיות הכנה חדשות כגון שיקוע צנטריפוגלי, הזרקה, הדפסת תלת מימד, יצירת אב טיפוס מהיר בלייזר ואב-טיפוס מהיר של קרן אלקטרונים מציעות שיטות חלופיות ליצירת חומרים נקבוביים עם אבקה. -
טכנולוגיית שיקוע צנטריפוגלי משתמשת בצינור מתכת נקבובי עם גדלי נקבוביות גדולים כמבנה תמיכה. התהליך מתחיל בהכנת תמיסה של אבקת מתכת, אשר מוכנסת לאחר מכן לתוך צינור התמיכה ונתונה לסיבוב במהירות גבוהה. בהשפעת הכוח הצנטריפוגלי, חלקיקי האבקה בתרחיץ מדורגים ומופקדים על הדופן הפנימית של צינור התמיכה, וכתוצאה מכך נוצר מבנה סרט שיפוע. ייבוש, סינטר וטיפולים אחרים לאחר מכן מניבים צינור קרום נקבובי. טכניקה זו מתאימה לייצור סרטי מתכת מיקרו-נקביים באמצעות אבקות כגון טיטניום, סגסוגות טיטניום, נירוסטה, ניקל וסגסוגות ניקל. על ידי שימוש בגדלים של חלקיקים תת-מיקרוניים ובקנה מידה ננו, ניתן ליצור סרטי מתכת מיקרו-נקביים עם גדלי נקבוביות תואמים. -
הזרקת מתכת (MIM) היא שיטה נוספת להכנת חומרים נקבוביים עם אבקה. בתהליך זה מערבבים את האבקה עם קלסר אורגני ויוצרים באמצעות מכונת הזרקה. לאחר מכן מסירים את הקלסר מהריק שנוצר, והמוצר המתקבל מסודר כדי להשיג את התכונות הסופיות הרצויות. טכנולוגיית MIM מציעה דיוק גבוה, מבנה אחיד, ביצועים מצוינים וחסכוניות, מה שהופך אותה למתאים לייצור חומרים נקבוביים מברונזה, נירוסטה, טיטניום, ניקל וסגסוגותיהם. -
תהליך:
התהליכים המסורתיים הם יציקת דחיסה וסינטר, לחיצה איזוסטטית, סינטר רופף, גלגול אבקה, שחול פלסטי אבקה, יציקת החלקה וכו'.
מסנן נחושת
מסנן נירוסטה
גיליון טיטניום נקבובי
