Шликерное литье металлических порошков
Процесс формования металлических порошков может быть осуществлен и без приложения внешнего давления.
В этом случае порошковая шихта суспензируется и жидкая пульпа выливается в гипсовую форму, которая адсорбирует жидкость. Подсохшая заготовка извлекается затем из формы и подвергается окончательной сушке. Этот метод, называемый шликерным литьем, широко используется в керамической промышленности и начинает применяться в порошковой металлургии. Особенно эффективно шликерное литье по отношению к таким плохо прессуемым хрупким порошкам, как порошки карбидов, нитридов, силицидов, хрома, кремния и др.
В качестве жидкости для приготовления суспензии используют воду с небольшими добавками соляной кислоты, алгината аммония, хлорного железа и др. Роль добавок сводится к препятствию образования скопления частиц, созданию устойчивых коллоидных суспензий и улучшению условий смачивания. Для приготовления шликера предпочтительно выбирать тонкие порошки, ибо грубые частицы не дают хорошей суспензии. Обычно размер частиц составляет не более 5—10 мк. В работе весовое содержание различных металлических порошков в суспензиях составляло 40—70%.
Свойства шликера определяются характеристиками жидкости (ее плотностью, вязкостью, температурой, кислотностью), содержанием порошка, видом и количеством добавок, наличием воздуха, попавшего в пульпу. Применительно к объектам порошковой металлургии влияние этих факторов изучено пока недостаточно и рецепты составления шликеров носят в основном частный характер.
Суспензия готовится смешиванием порошка с водой и добавками вручную или механически. Заливка шликера в формы может осуществляться через воронку, форме при этом целесообразно придавать вибрацию. Применяется также центробежное литье. Весьма ответственным моментом в технологии шликерного литья является сушка и извлечение изделия из формы. В процессе сушки обожженный гипс (CaSO4*2Н2О) активно поглощает из пульпы влагу и частицы порошка образуют брикет, относительная плотность которого может составлять 30—60%. Связь между частицами в таком брикете обусловлена в основном механическим зацеплением. Прочность сырых изделий зависит также в значительной степени от их влажности и содержания связующих агентов в шликере. По данным Хауснера, существует некоторый оптимум влажности, при котором следует вынимать изделия из форм. Сушка изделий в формах может продолжаться несколько часов.
Для предотвращения прилипания изделия к форме применяются разные обмазки, которые, не препятствуя поглощению влаги формой, устраняют прилипание. В работе рекомендуется использовать опрыскивание стенок формы 0,2%-ным раствором алгината натрия.
Извлеченные из формы образцы подвергаются окончательной сушке и поступают на спекание. В связи с большой начальной пористостью изделий и наличием остатков влаги нагрев до температуры спекания проводится очень медленно.
Плотность изделий, полученных методом шликерного литья, однородна; в случае использования частиц разных размеров, оседающих с неодинаковой скоростью, плотность может быть неоднородной. С другой стороны, такие изделия с градиентом пористости и размеров пор могут найти применение в фильтровальной и другой технике.
Шликерным литьем могут изготавливаться тигли, цилиндрические и прямоугольные заготовки, турбинные лопатки и т.д.
В последнее время получил распространение и другой метод формования пористых тел без использования давления — изготовление металлического войлока из суспензии металлического волокна в жидкости. Принципиальная схема этого процесса показана на рис. 112. Жидкая пульпа, содержащая обрезки тонкой проволоки (диаметр 0,2—0,5 мм, длина 0,7—25 мм), выливается в сосуд, который через пористое дно соединен с вакуумной системой. В результате отсоса жидкости металлические волокна, обычно имеющие одинаковые размеры, равномерно оседают на дне и образуют заготовку, напоминающую войлок. Пористость таких заготовок может составлять 80% и более.
Заготовки подвергаются прессованию и спеканию с дополнительной механической обработкой (допрессовка, гибка, вытяжка и т. д.) Изготовленные таким методом изделия обладают равномерной пористостью и высокой проницаемостью. Они используются в качестве фильтровых материалов и для других целей. Отмечается также перспективность изготовления таким методом заготовок для армированных материалов (металлопластмасс и др.).
Сырьем для описанного метода формования пористых тел являются либо обрезки обычной тонкой проволоки, либо полученные из жидкого металла тонкие металлические волокна.
Материалы из металлического волокна изготавливаются из свинца, алюминия, меди, железа, никеля, молибдена, нержавеющей стали. В качестве жидкости для образования суспензий часто используют глицерин.