Способы изготовления металлических порошков
Порошковая металлургия – это технология получения металлических порошков и изготовления из них изделий.
Химические, технологические, физические свойства металлических порошков, а также форма частиц зависят от способа производства. Основными способами производства металлических порошков являются:
- Механическое измельчение металлов в вибрационных, механических, шаровых и вихревых мельницах.
- Распыление жидких металлов в среде инертных газов или сжатым воздухом. Такой способ получения металлического порошка появился в 1960-х годах. К его достоинствам относятся экономичность процесса, высокая производительность, а также возможность эффективной очистки расплава от примесей.
- Восстановление окалины или руды. Такой способ получения металлического порошка является самым экономичным, более половины порошка железа получают посредством восстановления руды.
- Электрическое осаждения металлов из растворов.
- Использование сильного электрического тока, который прикладывается к стержню металла в вакууме. Такой способ изготовления используется для производства порошка из алюминия.
В промышленных условиях специальные металлические порошки получают также при помощи осаждения, термической диссоциации летучих соединений, науглероживания и другими методами.
Окалина – это смесь оксидов, которые образуются прямым действием кислорода при накаливании металла на воздухе.
История развития порошковой металлургии
Металлические порошки использовались еще в древние времена. Порошки из меди, серебра, золота использовались в красках для декоративных целей. При раскопках были найдены орудия из железа древних египтян и железный памятник в Дели. До 19 века не было известно способов получения высоких температур, необходимых для плавки железа. Упомянутые предметы были изготовлены кричным методом: сначала в горнах при температуре 1000 градусов по Цельсию, посредством восстановления железной руды углем получали крицу (рыхлое, губчатое железо), которую потом многократно проковывали в нагретом состоянии, процесс завершался нагревом в горне, для уменьшения пористости. С появлением доменного производства от крицы отказались и о порошковой металлургии забыли.
Превращение порошковой металлургии в технологический процесс является заслугой Любарского и Соболевского, которые в 1826 году разработали технологию спекания и прессования платинового порошка. В 1924 году Алексеенко-Сербин организовал первую лабораторию тугоплавких сплавов на Московском электроламповом заводе, после чего была создана целая сеть научных учреждений: НИИ твердых сплавов, НИИ Автопром, Институт титана, НИИ порошковой металлургии Белорусского политехнического института и т.п. После организации в 1923 году производства порошка вольфрама на Московском кабельном заводе и получения в 1932 году на Ленинградском механическом заводе электролитического железа, работы ученых привели к созданию оригинальных способов изготовления металлических порошков. Важными историческими событиями в развитии порошковой металлургии являются:
- Создание способа получения металлических порошков посредством комбинированного восстановления окалины сажей и газом, который был положен в основу функционирования Броварского завода порошковой металлургии в 1948-1958 годах.
- Организация производства порошков сложнолегированных сталей и сплавов посредством металлотермического восстановления в 1953-1957 годах.
- В 1926-1946 годах начались работы в области теоретических основ процессов спекания. Данные исследования позволили оптимизировать некоторые технологические режимы, а также создать новые процессы, например, активированное спекание вольфрама, спекание метллоалмазных композитов инструментального назначения, а также изготовление антифрикционных, электроконтактных и конструкционных изделий с применением пропитки расплавленными металлами.
Первыми изделиями из металлического порошка были медно-графитовые щетки. Позже было создано большое количество электроконтактных материалов на основе окиси кадмия, серебра с добавками никеля, графита и вольфрама с пропиткой меди. В 60-х годах развивались работы, связанные с созданием спеченных конструкционных материалов на основе железа, с пропиткой прессовок медью и медными сплавами, сопровождающееся введением в состав углерода в виде графита, с заполнением стеклом пор. Благодаря такому способу удалось достигнуть прочности 80 килограмм на квадратный миллиметр. Использование порошков из легированной стали в сочетании с горячей прессовкой позволило получить материалы, прочность которых превышала 20 килограмм на квадратный миллиметр. Также активно разрабатывались уплотнительные, фрикционные, инструментальные, фильтровые, магнитные и другие материалы.
