Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Химический состав металлических порошков

01.05.2019

Химический состав порошков характеризуется содержанием основного металла или компонента и содержанием примесей или загрязнений. Химические составы порошков железа, никеля, кобальта по временным ТУ приводились нами ранее. Методы определения химического состава порошков существенно не отличаются от таковых для анализа литых материалов, поэтому описывать их мы не будем.

Содержание основного металла в металлических порошках большей частью не ниже 98—99%. Для изготовления деталей общего назначения такая чистота вполне удовлетворительна. При изготовлении магнитных и некоторых других сплавов применяются более чистые порошки. Содержание примесей и загрязнений в основном определяется чистотой исходного сырья.

Только электролитический и карбонильный методы и частично восстановление обеспечивают рафинирование в процессе изготовления. Источником примесей, помимо сырья, является загрязнение материала при размоле, окисление при хранении.

Вредными примесями для железного порошка являются примеси кремнезема, окислов алюминия и марганца. Эти компоненты затрудняют прессование порошков, увеличивают износ пресс-форм. Поэтому содержание Si, Mn, Al в чистом и связанном виде в исходном сырье (в руде, окалине, жидком чугуне) для производства железного порошка должно быть минимальным.

Вообще, наличие окислов ухудшает технологические характеристики порошка, в частности — прессуемость. Однако иногда присутствие окислов в порошке желательно в связи с хорошей спекаемостью таких порошков. Это относится к окислам, которые легко восстанавливаются водородом (окислы железа, меди, никеля, кобальта, вольфрама и молибдена). Содержание окислов в порошках этих металлов может доходить до нескольких процентов. Присутствие в порошках трудновосстанавливаемых окислов (хрома, марганца, кремния, титана, алюминия и др.) затрудняет не только прессование, но и спекание, и поэтому очень нежелательно. Однако в ряде случаев при получении определенного типа теплоустойчивых материалов присутствие окислов таких металлов, как алюминий и магний, является совершенно необходимым. Технология производства этих материалов, состоящая в прессовании, спекании и штамповке, будет освещена нами далее. Таким образом, наличие окислов в металлических порошках иногда благоприятно.

Для качественной оценки содержания окислов в железном порошке распространен метод, состоящий в измерении потери веса порции порошка при прокаливании в атмосфере водорода. Такое прокаливание принято проводить при температуре 1000—1050° в течение часа. Уменьшение веса при прокаливании преимущественно происходит вследствие восстановления окислов, а также обезуглероживания и удаления других примесей. В зависимости от метода изготовления порошков потеря веса при прокаливании железных порошков может колебаться от 0,1 до 2%. Прокаливание в водороде медных порошков проводят при температуре 870° в течение 30 мин.

Более точные химические методы определения кислорода в металлических порошках описаны Айзенкольбом.

Качественное представление о содержании окислов в порошках можно получить и на основании измерения пикнометрической плотности, которая представляет собой плотность частиц порошка. Присутствие окислов, как правило, сказывается на понижении величины пикнометрической плотности. Помимо наличия окислов, величина пикнометрической плотности зависит от количества в частицах порошка закрытых пор и от других факторов. Пикнометрическая плотность железного порошка обычно составляет 7,4—7,8 г/см3. Методы измерения пикнометрической плотности описаны ниже.

Порошки всех промышленных металлов содержат газообразные загрязнения, источником которых являются адсорбированные на поверхности частицы газа и газы, попавшие внутрь частиц в процессе изготовления. Газообразные примеси в порошках появляются также в результате разложения при нагреве загрязнений и добавляемых в шихту смазок. Основными газами, содержащимися в порошках, являются кислород, водород, окись углерода, азот. Присутствие их в порошках ухудшает прессуемость и другие свойства. Особенно ухудшается пластичность тугоплавких металлов и соединений — титана, циркония, хрома, карбидов, боридов, силицидов и др. Поэтому такие порошки после процесса изготовления часто подвергаются вакуумной обработке для отгонки газов.

Количество газов, адсорбированных на поверхности частиц, увеличивается с уменьшением размера частиц. Адсорбционная способность частиц зависит также от искаженности кристаллической решетки металлических порошков, наклепанные и вообще неравновесные порошки содержат больше газов.

Остановимся на происхождении газовых примесей в порошках. Газовые пленки на поверхности частиц образуются самопроизвольно в силу ненасыщенности силовых полей в поверхностных слоях. Поэтому пребывание порошка в какой-либо атмосфере сопровождается образованием газовых пленок на его поверхности. Так, по данным Сломана, при комнатной температуре на каждом квадратном сантиметре металла образуется воздушная пленка весом 0,6*10в-6 г, т. е. порошок с размером частиц 10 мк должен содержать около 0,05 вес.% О.

Присутствие газа внутри порошковых частиц связано с методом получения порошка. В восстановленных порошках газы-восстановители и продукты реакции могут, не успевая продиффундировать наружу, оставаться внутри частиц и находиться либо в растворенном состоянии, либо в виде пузырей. Электролитические порошки содержат большое количество водорода, который выделяется на катоде совместно с осаждаемым металлом. При распылении жидких металлов газы могут механически захватываться внутрь частиц, в их микроструктуре часто наблюдаются полости. Карбонильные порошки также содержат растворенные газы — кислород, окись и двуокись углерода.

Наличие газа в порошках увеличивает их хрупкость, затрудняет прессование; интенсивное выделение газов при нагреве может нарушать нормальный ход усадки порошковых брикетов при спекании. Содержание газов в порошках определяется в большинстве случаев методами нагрева и плавления в вакууме. Эти методы сложны в аппаратурном оформлении и используются только в исследовательских работах. В табл. 16 приведено, по данным Сломана, содержание газов в различных металлических порошках.

Нужно отметить, что указанные в таблице данные по предельному содержанию газов недостаточно точны, ибо Сломан проводил свои исследования на отдельных порциях порошков, которые не могут представлять все разнообразие технологических приемов и особенностей, присущих каждому данному методу приготовления.
Химический состав металлических порошков
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: