1. Химические свойства.

Оценивая пригодность порошка для изготовления из него материалов и изделий, прежде всего интересуются содержанием основного металла, примесей, загрязнений и газов. Химический анализ производится по методикам в соответствии с ГОСТами или утвержденной в установленном порядке нормативно-технической документацией. Содержание основного металла в порошке составляет обычно более 98-99 %.Наличие в порошке трудновосстанавливаемых оксидов хрома, марганца, кремния, титана, алюминия и других крайне нежелательно, т.к. они затрудняют в последующем и прессование порошка, и спекание получаемых заготовок. Оксиды могут быть удалены при спекании. Часть примесей в виде оксидов SiO₂ и MnО, находящихся в порошках железа, полученного из окалины, при спекании формовок не восстанавливается. В большинстве порошков допускается сравнительно высокое содержание кислорода (0,2-1,5 %), что соответствует содержанию оксидов 1-10 %.

Химический анализ металлических порошков проводят по методикам, аналогичным общему анализу металлов. Исключением является лишь определение кислорода.

Определение кислорода в порошках может быть качественным (по ГОСТ 18897-73 определяют потерю массы порции порошка при ее прокаливании в атмосфере сухого водорода) или количественным (навеску порошка восстанавливают чистым и хорошо осушенным водородом, улавливают образующиеся пары воды оксидом кальция или каким-либо другим активным поглотителем и рассчитывают количество кислорода по привесу поглотителя). Таблица 1.

Таблица 1 Условия прокаливания металлических порошков при их анализе на содержание кислорода

Порошок	Т прокаливания, °С	Продолжительность, мин
Cu	900±15	40
Fe	1000±15	60
Ni	950±15	60
W	1000±15	60

Газообразные примеси в порошках определяются также в результате разложения при нагреве загрязнений и добавляемых смазок или связок.

Внутрь частиц газы попадают различными путями:

• при восстановлении – газ-восстановитель;

• электролиз – порошки содержат водород;

• карбонильный метод – в порошках присутствует растворенный кислород и оксиды углерода;

• распыленные – газы, механически захваченные внутрь.

Большое количество растворенных газов увеличивает хрупкость частиц порошков и затрудняет формование. Интенсивное газовыделение при спекании может нарушить процессы, приводящие к формированию свойств изделий. Газосодержание порошков определяют с использованием сложных методов, основанных на нагреве и плавлении анализируемых проб в вакууме.

Влажность порошка при содержании влаги до 0,1% определяют высушиванием его навески до установления постоянной массы в электрическом сушильном шкафу.

Химический состав можно определить в соответствии с ГОСТ 9849-86 на железные порошки. В соответствии с ГОСТом железный порошок маркируют - ПЖР1.160.28

По химическому составу выделяют 5 классов порошков.

Марка	Железо	Массовая доля, % не более
		C	Si	Mn	S	P	O2	Остаток не раств.
ПЖВ1	Основа	0,02	0,08	0,1	0,015	0,015	0,15	0,2
ПЖВ2	Основа	0,02	0,1	0,35	0,02	0,02	0,25	0,3
ПЖВ3	Основа	0,05	0,15	0,4	0,02	0,02	0,5	0,4
ПЖВ4	Основа	0,12	0,15	0,45	0,03	0,03	1,1	0,5
ПЖВ5	Основа	0,25	0,25	0,45	0,05	0,05	2,0	-
ПЖР2	Основа	0,02	0,05	0,15	0,02	0,02	0,2	0,25
ПЖР3	Основа	0,05	0,08	0,2	0,02	0,02	0,5	0,3
ПЖР5	Основа	0,1	0,1	0,3	0,03	0,03	1,6	-

По грануметрическому составу выделяют: 450, 160, 71 мкм.

по насыпной плотности 5 группы: 22, 24, 26, 28 и 32.

Воспламеняемость порошка.

Пожароопасность порошка связана с его способностью к самовозгоранию при соприкосновении с окружающей атмосферой, которая при относительно невысоких температурах может привести к воспламенению порошка и даже взрыву. Зависит от хим. природы металла, степени дисперсности, формы частиц, состояния поверхности частиц. Оксидные пленки уменьшают пожароопасность порошка, а шероховатость усиливает её. Воспламенение порошков приводит к устойчивому горению. Внешний источник тепла для воспламенения порошка иногда не нужен, если при экзотермической реакции выделяется большое количество энергии.

Многие высокодисперсные порошки обладают большой удельной поверхностью и способны к самопроизвольному возгоранию при комнатной температуре. Это свойство называют пирофорностью.

Пирофорность – способность порошков самовозгораться при соприкосновении с воздухом.

Тонкие порошки железа, кобальта, алюминия, циркония весьма опасны, т.к. при соприкосновении с воздухом легко возгораются. Для карбонильных железных порошков с размером < 50 мкм температура воспламенения = 350ºС. Для Та=420-630 ºС, W=620-780ºС.

Температура воспламенения – наименьшая температура порошка, при которой от постороннего источника тепла в порошке происходит резкое увеличение температуры за счет экзотермического процесса, заканчивающегося самопроизвольным возникновением пламени. Для ее определения к слою порошка прижимают нагретое тело, температуру которого и принимают за минимальную температуру воспламенения

Температура тления – наименьшая температура порошка, при которой в результате самонагревания возникает тление, т.е. свечение без пламени. Её измеряют на порошке, помещенном в нагревательное устройство, в момент фиксируемого визуально возникновения тления.

Взрываемость порошков.

Сверхвысокие скорости химического взаимодействия порошка с кислородом приводят к почти мгновенному выделению энергии, которое сопровождается образованием и распространением взрывной волны – происходит взрыв. Металлические порошки, располагающиеся слоем (аэрогели), не способны взрываться. Склонны к взрываемости взвеси металлических частиц в газе (аэрозоли)

Показатели взрываемости порошка:

• температура воспламенения;

• нижний концентрационный предел (НКП);

• верхний концентрационный предел (ВКП);

• давление взрыва и скорость его нарастания.

Обычно воспламеняются и взрываются во взвешенном состоянии порошки крупностью частиц до 150-200 мкм. Пример, НКПВ – 40 г/м³ для циркония, 25 г/м³ для титана, 10 г/м³ для магния, 66 г/м³ для восстановленного железа. Степень окисленности частиц сильно влияет на взрывоопасность порошка, особенно активны и опасны свежеприготовленные порошки.

Токсичность порошка

Практически пыль (размер частиц до 4 мкм) любого из металлов воздействует на человека и может вызвать патологические изменения в организме и аллергические заболевания; канцерогенны бериллий и его соединения. ПДК аэрозолей металлов и их соединений в атмосфере : 0,001 мг/м³ для бериллия; 0,5 мг/м³ – для оксида меди; 6- мг/м³ для металлического железа.

Степень опасности для здоровья человека металлических пылей зависит от:

• химического состава;

• степени окисленности;

• размера частиц и их концентрации;

• длительности воздействия на организм.