Порошки из металлов: виды, применение и преимущества

Порошки из металлов и некоторых сплавов вынесены в отдельную категорию продукции металлургической промышленности. Они представляют собой мелкие гранулы, опилки или пудру в зависимости от способа получения. Кроме химических свойств присущих металлу / сплаву, выступившему в качестве исходного сырья, они характеризуются следующими параметрами:

• Текучесть — способность проходить через отверстия определённого диаметра;
• Уплотняемость — уровень податливости к деформационным воздействиям;
• Формируемость — способность сохранить ранее приданную под давлением форму;
• Сжимаемость — совокупность склонности к усадке и образованию твёрдого неразрушаемого тела под воздействием температуры.

Учитывая, что порошки металлов достаточно активно поглощают из окружающей среды кислород и атмосферную влагу, для их хранения и транспортировки используется специальная герметичная тара.

Технологии получения

Порошок металла может быть получен одним из следующих способов:

1. Механическое дробление. Используются дробилки различной конструкции, в которых металлическая заготовка измельчается под воздействием ударных деформаций отбойника из особо твёрдого и прочного материала;
2. Перетирание. Применяется специальное оборудование — шаровые мельницы;
3. Электролиз — металл формируется в процессе электролиза из расплава или жидких растворов, в процессе чего образуются хрупкие пластины, которые перемалываются в специальной мельнице до порошкообразного состояния;
4. Распыление. С помощью этого метода получают металлический порошок из легкоплавких металлов. Расплав металла распыляется под воздействием сильного потока воздуха после чего, на него воздействуют быстро вращающиеся диски, обеспечивающие измельчение до необходимой фракции. Одной из разновидностей данной технологии является вихревой метод, в котором отказ от использования дисков компенсируется значительным усилением воздушного потока.

Виды металлических порошков и их применение

Сейчас наиболее популярными в промышленности являются следующие типы порошков и пудр из металлов и сплавов.

Алюминиевый

При изготовлении используется технология распыления. В зависимости от величины гранул алюминиевый порошок маркируется ПА-0 / 1 / 2 / 3 / 4. Кроме того, в зависимости от исходного материала и особенности дополнительной обработки алюминиевый порошок может быть пассивированным (АП-П), вторичным (АПВ), изготовленным из первичного алюминия (ПА).

Также в металлургии востребованы алюминиевая пудра, используемая при производстве лакокрасочных материалов и крупка – используется для легирования разных сортов стали или изготовление бытовых изделий. Кроме того, для получения легированных стальных сплавов, а также вы нефтехимической и электротехнической промышленности широко используется рениевый алюминиевый порошок.

Медный

Производится электротехническим методом. Классифицируется в зависимости от состава и физико-механические характеристики. Самыми востребованными являются ультрадисперсные (ПМУ), конгломерованный (ПГ), нестабилизированный (ПМА) и стабилизированный (ПМС), а также обычный медный порошок с различной величиной дисперсией частиц (ПМР / МПВД). Характеризуется высокой частотой и состоит из 99,5% меди.

Медный порошок используется при производстве цветного металлопроката и высокоточных заготовок сложной формы с применением технологии испытания. В электротехнической промышленности служит важным компонентом для электродов, микропроволоки, при производстве электронных схем. Это один из наиболее популярных материалов в химической и фармакологической промышленности. Медная пудра применяется в качестве пигментного компонента лакокрасочных материалов и т.п.

Свинцовый

Изготавливается путём механического измельчения заготовок. Применяются установки мельничного типа. Используется в качестве основного компонента при производстве следующих изделий:

• Контактных щеток электродвигателей;
• Замазки и присадки;
• Изделия из металлокерамики;
• Краски оранжевого или коричневого цвета (сурик);
• Изготовление аккумуляторных пластин и т.п.

Цинковый

Представляет собой серый порошок или голубовато-серые гранулы. Устойчив к коррозии, однако, активно растворяется в соляной и других кислотах. Изготавливается механическим способом. И в зависимости от марки имеет в своём составе 95-98% цинка. Цинковый порошок используется в следующих областях:

• Источники электрического тока, получаемого химическим способом;
• Термодиффузное цинкование;
• Лакокрасочные покрытия с особой устойчивостью к коррозии;
• Синтез органических соединений;
• Производство лекарственных препаратов и антисептических средств.

Оловянный

Имеет достаточно высокую частоту 98-99%. Изготавливается из олова марок О1/2. Используется в следующих случаях:

• В качестве антикоррозионного покрытия;
• Химической промышленности;
• При изготовлении металлокерамики;
• Паяльные пасты и проволока.

Никелевый

При производстве никелевого порошка используется или технологии восстановления, или распыления расплава электролитическим / карбонильным методом. Небольшое количество добавок в составе (цинк, фосфор, мышьяк, сурьма и т.п.). Порошок характеризуется высокой жаростойкостью и устойчивостью к коррозии, в том числе при повышении температуры. Область применения:

• Легирование сталей;
• Восстановление металлические детали методом наплавки;
• Краситель;
• Катализатор при производстве аккумуляторов, магнитов, фильтрующих элементов.

Магниевый

Маркировка магнитного порошка МПФ 1 — 4, где цифра определяет размер гранул от наиболее крупных (1) до пылевидных (4). Этот металл характеризуется достаточно высокой пластичностью, поэтому используется в технологиях изготовления методом прессования и прокатывания. Область применения следующая:

• Пиротехнические изделия;
• Обезвоживание органики;
• Легирование сплавов.

Железный

Изготавливается из окалины, концентрата порошковой руды методом восстановления. Характеризуется достаточно высокой прессуемостью, текучестью и формируемостью поэтому это один из основных элементов в порошковой металлургии. Таким образом, изготавливаются различные детали для автомобилей и тракторной техники подвергающиеся особо высокому износу.

Титановый

Массовая доля титана в порошке составляет не менее 60%. Также, в состав входят железо, никель, азот, кальций и хлор, и некоторые другие вещества. Их количество варьируется в широком диапазоне в зависимости от марки порошка и технологии изготовления. Область применения:

• Коррозионностойкие регенерируемые фильтры в системах для очистки воды;
• Изготовление медицинских имплантов;
• Технологии микроплазменного напыления;
• Добавка для повышения тугоплавкости металлов;
• Изделия и детали, получаемые путём порошковой металлургии.

Также в порошковой металлургии довольно часто применяется вольфрамовый, молибденовый, ниобиевый, гафниевый, циркониевый, танталовый порошки. А при изготовлении ювелирных украшений порошки драгоценных металлов.

Нормативная база

Основные рабочие параметры, физико-механические и химические характеристики порошковых металлов описывают следующие нормативы:

Металл порошка	ГОСТ
Алюминий	6058-73
Медь	4960-2009
Свинец	16138-78 19151-73
Титановый	ТУ 14-22-57-92
Цинковый	ТУ 2611-006-79949262-2012
Магний	6001-79
Никель	ТУ 1-595-16-1513-2015
Олово	9723-73
Железный	9849-86

Преимущества применения

Порошки из редкоземельных металлов чаще всего используются для легирования стали с целью получения сплава с более высокими эксплуатационными характеристиками. Их применение наиболее целесообразно, когда базовый металл и легирующий элемент имеют очень большую разницу в температуре плавления. В этом случае используется максимально измельченная металлическая пудра.

Это основное сырьё порошковой металлургии. Благодаря высокой текучести и структуре исходного сырья они могут быть использованы для получения разных металлоизделий сложной формы методом прессования. Такой подход к изготовлению металлических изделий обеспечивает три важных преимущества:

1. Высокие эксплуатационные характеристики и полное соответствие рабочих химических и физико-механических показателей продукции расчётным параметрам;
2. Высокая точность изготовления, снижающая или полностью исключающая потребность в дальнейшей обработке;
3. Точный расчёт затрат материалов и возможность использования таких типов вторсырья как окалина, отходы обработки металлических изделий оптимизирует стоимость, поэтому цена на изделие порошковой металлургии, при всех их преимуществах вполне приемлема.