Способы получения и характеристики металлических порошков

Металлические порошки получают механическим или физико-химическим методами.

Механический метод предполагает измельчение ме­таллов или сплавов посредством специальных шаровых или молотковых мельниц. Так получают порошки железа, бронзы, чугуна и других хрупких металлов.

Физико-химический метод подразделяется на не­сколько разновидностей. К ним относятся восстановление металлов из окислов или других металлических соедине­ний водородом, углеродом, иногда щелочными или ще-лочно-земельными металлами (для получения порошков железа, меди, вольфрама, молибдена, титана, тантала, ниобия и др.), электролиз водных растворов солей метал­ла (для получения порошков меди, железа, свинца, олова и др.), электролиз расплавленных сред (для получения порошков редких тугоплавких металлов — тантала, нио­бия, циркония, ванадия), распыление расплавов сжатым

воздухом, газом, подачей струи жидкого металла на вра­щающийся диск или посредством литья в воду (для полу­чения порошков легкоплавких металлов).

К основным характеристикам металлических порош­ков относятся размер и форма частиц, объемная масса (вес), относительная плотность, пористость, текучесть, прессуемость и величина допустимого содержания при­месей.

Размер частиц для большинства промышленных по­рошков может быть не более десятых долей миллиметра, аих форма—самой разнообразной, что определяется методом и режимом их производства.

Объемная масса (вес) порошков характеризуется на­сыпной массой (весом) и массой (весом) утрясенного по­рошка. Насыпная масса (вес) определяется массой (ве­сом) единицы объема свободного насыпанного порошка, а масса (вес) утрясенного порошка — массой (весом) порошка, подвергнутого виброуплотнению-

Относительная плотность (отношение объемной массы (веса) к плотности материала порошка) измеряется в процентах, апористость — соответствующим коэффици­ентом.

К - ^1/п

" I—IY

где Уп — объем пор.

Текучесть (сыпучесть) характеризуется скоростью прохождения порошка через отверстие определенного диаметра и выражается отношением массы навески ко времени вытекания порошка, г/с. Текучесть зависит от размера и формы частиц, гранулометрического состава, содержания влаги и др.

Прессуемость — это способность металлических по­рошков под действием сжимающих усилий уплотняться, приобретать и удерживать нужную форму. Прессуемость зависит от размера и формы частиц, текучести, предва­рительной обработки порошков и др.

Величина допустимого содержания примесей опреде­ляется их наличием в готовой продукции. К примесям металлических порошков относятся химические элементы, имеющиеся в материале (кроме кислорода, содержание которого достигает 0,1—1,5 %)205

Aсортимент и маркировка металлических и неорганических порошков

В зависимости от исходного материала сырьевые по-оошки подразделяются на железные, из сталей и сплавов на основе железа, из цветных .металлов и сплавов, а так­же порошки металлов с неметаллами.

Железные порошки (ПЖ) по химическому составу (в зависимости от остатка нерастворимого вещества, состава и других показателей) подразделяются на 5 групп, по гранулометрическому составу — на 4 группы (К — крупные, С — средние, М — мелкие, и ОМ — очень мелкие), по насыпной массе (весу)—на 3 подгруппы. Маркировка железных порошков буквенно-цифровая. Например, ПЖ 2МЗ, где 2—группа по химическому составу, М — мелкий, 3 — подгруппа по насыпной массе (весу)'.

Порошки из сталей и сплавов на основе железа вы­пускаются широкого марочного ассортимента, что обу­словлено разнообразием химического состава применя­емых сталей и чугунов. Их маркировка буквенно-цифро­вая и включает буквы П — порошок, Ж — железо, Ч — чугун и другие буквы и цифры, значение которых анало­гично символам легированных сталей. Цифра через де­фис — группа порошка по содержанию примесей, напри­мер, ПЖЧ-25, ПХ18Н15-1.

Порошки из цветных металлов и сплавов выпускаются медные (ПМ), никелевые (ПН), свинцовые (ПС), тита­новые (ПТ), кобальтовые (ПК), вольфрамовые (ПВ), вольфрамокобальтовые (ПВК), титанотанталовые (ПТТ) и др. В зависимости от наличия примесей они подразде­ляются на марки (обозначаются цифрами), а по круп­ности — на группы (М — мелкозернистые, С — средне-зернистые и В—высокозернистые), например ПК-1М, ПН-2С.

Порошки металлов с неметаллами представляют со­бой композиции, состоящие из металлической фазы (ча­ще всего сплавы железа или тугоплавкие металлы) и до­бавок кремния, графита, окислов, карбидов, боридов или нитридов металлов.

К порошкам данной группы относятся железографит-ные (ЖГр-0,3, ЖГр-1, ЖГр-3, ЖГр-7, ЖГр-2Д-2,5), бронзографитные (БрОГр-10-2, БрОГр-10-4, БрОГр-4, БрОГр-10), никельграфитные (УПГ-1, УПГ-1к), сереб-

206

рянографитные, металлографитные, кремниевые, карби-ды бора, ванадия, вольфрама, бориды ванадия, вольфра­ма, нитриды алюминия, бора, кремния и др.

Методы получения изделий порошковой металлургии

Наиболее распространенным методом получения изде­лии порошковой металлургии являетсяхолодное прессо­вание смеси порошков соответствующего состава с после­дующим спеканием при температуре ниже точки плавле­ния хотя бы одного компонента. Перед прессованием производится подготовка шихты (очистка порошков от примесей, классификация, смешивание и гранулирова­ние). Прессование порошков совмещает их формование в изделия с уплотнением и упрочнением. В результате прессования получают полуфабрикаты (прессовки) с размерами, рассчитанными на деформацию при последу­ющем спекании и калибровке, и с прочностью, достаточ­ной, чтобы выдержать транспортирование и упаковку перед спеканием.

Спекание заключается в термической обработке прессовок для обеспечения комплекса механических и физико-химических свойств получаемых изделий. В ре­зультате спекания образуются контакты между частица­ми порошка и уменьшается пористость.

Другие методы порошковой металлургии отличаются способами уплотняющего формования и спекания. Так, в некоторых случаях вместо прессования применяют гид­ростатическое уплотнение, прокатку, неуплотняющее формирование, совмещение операций уплотнения и спе­кания.

Пригидростатическом уплотнении металлический по­рошок заключается в эластичную резиновую или метал­лическую оболочку и подвергается всестороннему обжа­тию жидкостью. При этом получают заготовки простой формы и неточных размеров.

Прокаткой металлических порошков получают прессо­ванную ленту. Это один из перспективных методов фор­мования изделий, так как не требует дорогостоящих пресс-форм, позволяет 'получать изделия относительно больших размеров при малой толщине и повышении про­изводительности труда.

Изделия порошковой металлургии могут изготавли­ваться также посредствомнеуплотняющего формования

207

(спекание порошков без их прессования), без операции спекания (производство изделий на основе композиций металлов с пластмассами или битумами) илисовмеще­нием операций уплотнения и спекания (горячее прессо­вание, сочетание прессования с вибрационным воздейст­вием ультразвуком и Др.).

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ