2. Получение металлических порошков

Металлические порошки, применяемые в порошковой металлургии, состоят из очень большого количества (не­сколько миллиардов в 1 см³) очень малых (0,5— 500 мкм) частиц. Частицы порошка могут быть волок­нистые, плоские, равноосные и состоять из отдельных кристаллических зерен или нескольких кристаллитов.

Для получения металлических порошков используют физико-механические и физико-химические методы.

Физико-механическими методами порошки получают путем измельчения твердых или жидких металлов и сплавов без изменения химического состава. Для из­мельчения твердых хрупких материалов применяют ша­ровые, вихревые и вибрационные мельницы. Измельче­ние производят ударным, скалывающим и истирающим действием размалывающих шаров (стальных, твердо­сплавных или чугунных) и обрабатываемого материа­ла. Шаровая мельница состоит из стального барабана диаметром 250—1500 мм, в который загружают разма^ лывающие шары и обрабатываемый материал. Частицы порошка, полученного в шаровых мельницах, имеют вид неправильных многогранников размерами 100— 3000 мкм. Недостатком метода является загрязнение по­рошков продуктами истирания шаров. Размол в вихре­вых мельницах более интенсивен, чем в шаровых. В ка­мере вихревой мельницы имеется два пропеллера, кото­рые, вращаясь в противоположные стороны со скоро­стью 3000 об/мин, создают пересекающиеся воздушные потоки. Материал (рубленая проволока, стружка, обрез­ки и другие мелкие кусочки), загруженный в камеру, захватывается воздушными потоками и за счет взаим­ного соударения дробится на частицы размером от 50 до 200 мкм. Полученные частицы имеют тарельчатую форму и шероховатую поверхность. Для получения тон­ких порошков из карбидов металлов и окислов приме­няют вибрационные мельницы. Вибромельницы наибо­лее производительны, их работа основана на высокоча­стотном воздействии на измельчаемый материал сталь­ных шаров и цилиндров за счет совершения барабаном мельницы круговых колебший высокой частоты. Часто­та барабана 1500—3000 колебаний в минуту, амплитуда 2—3 мм. Интенсивность размола повышается в присут­ствии воды, бензола, ацетона, бензина и др. В мельни­цах в процессе измельчения частицы металла наклепы­ваются, поэтому полученные порошки подвергают опе­рации отжига в защитной атмосфере.

Для получения порошков из олова, свинца, алюми­ния, меди, а также из железа и стали применяют распы­ление струи жидкого металла кинетической энергией воздуха, воды, пара или инертных газов. Полученные частицы порошка имеют размеры 50—350 мкм и форму, близкую к сферической. В процессе распыления части­цы окисляются, что требует последующего восставительного отжига.

3. Получение неметаллических порошков

При получении порошков физико-химическими мето­дами происходят изменения химического состава и свойств исходного материала. Основными физико-хими­ческими методами являются химическое восстановление металлов из окислов, электролиз расплавленных солей, карбонильный метод и метод гидрогенизации.

Химический состав порошков характеризуется содер­жанием основного металла и содержанием примесей. Основной металл обычно составляет 94—39%, осталь­ное—примеси, которые, как правило, ухудшают качество порошка. Наиболее вредными примесями являются трудновосстанавливаемые окислы алюминия и кремния, которые затрудняют процесс формообразования и резко снижают пластические свойства порошка. В металличе­ских порошках также содержится значительное количе­ство кислорода, водорода, окиси углерода, азота, ухуд­шающих прессуемость и качество изделий. Для получе­ния изделий с высокими механическими свойствами по­рошок дегазируют в вакууме. Порошки, полученные физико-химическими методами, являются наиболее чи­стыми и тонкодисперсными. Физические свойства по­рошков характеризуются формой частиц, удельной по­верхностью, микротвердостыо и гранулометрическим составом. В зависимости от размера частиц металличе­ские порошки классифицируют на ультратонкие (до 0,5 мкм), очень тонкие (0,5—10 мкм), тонкие (10— 40 мкм), средней тонкости (40—150 мкм) и крупные (150—500 мкм).

К технологическим свойствам порошков относятся ха­рактеристики насыпной массы, текучести, прессуемости и формуемости.

Для приготовления шихты дозированные порции- по­рошков определенного химического и гранулометрическо­го состава и технологических свойств смешивают в ба­рабанах, мельницах и других смешивающих устройст­вах. При необходимости особо тщательного и равномер­ного перемешивания шихты применяют добавки спирта, бензина, глицерина и дистиллированной воды. Иногда в процессе смешивания вводят технологические присад­ки различного назначения: пластификаторы, облегчаю­щие прессование (парафин, стеарин, глицерин и др.), легкоплавкие присадки, летучие вещества, позволяющие получать изделия с заданной пористостью.