7.2.3. Прессуемость

Прессуемость объединяет два понятия: уплотняемость и формуемость порошка.

Уплотняемость определяется путем построения диаграмм прессования - зависимости плотности спрессованных брикетов от давления прессования.

Формуемость - это способность сохранять форму после прессо­вания. Для ее оценки используют определение минимального дав­ления прессования, при котором спрессованный образец не рассы­пается и кромки его устойчивы.

Хуже уплотняются порошки наклепанные и неотожженные, окислен­ные и газонасыщенные, а также тонкие. Однако и такие порошки, и с развитой формой частиц характеризуются хорошей формуемостью. Но порошки с хорошей формуемостью обладают невысокой уплотня- емостью и наоборот. Чем выше насыпной вес порошка, тем ниже его формуемость.

Так, для получения устойчивых форм из восстановленных порошков требуется давление 2...5 т/см², соответственно. Перед запус­ком в производство порошки проверяются по этим показателям.

7.3. Производство порошков

Существуют следующие основные способы получения металли­ческих порошков:

- восстановление оксидов металлов или их солей;

- электролитическое осаждение;

- механическое дробление;

- распыление струи расплавленного металла;

- термическая диссоциация;

- специальные методы.

7.3.1. Метод восстановления

Получение металлических порошков восстановлением оксидов или солей является одним из самых древних и распространенных методов. Он наиболее экономичен при условии использования в качестве исходных дешевых видов сырья: непосредственно руд, от­ходов металлургических производств и др.

В промышленности этот метод широко применяется для получения порошков таких металлов, как железо, медь, никель, кобальт, вольфрам, молибден, а для некоторых из них, например для вольфрама и молибдена, является единственным. Восстановленные порошки хорошо прессуются и спекаются. Восстановителями могут быть водород, СО, природный газ; твердые вещества - сажа, кокс, древесный уголь, щелочные металлы.

Недостатком метода является то, что полученные с его помощью порошки содержат много примесей, в том числе оксиды, карбиды.

7.3.1.1. Физико–химические

ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Под восстановлением понимают превращение оксида или соли в элемент или низший оксид (низшую соль). Согласно адсорбцион- но-автокаталитической теории, процесс восстановления складыва­ется из следующих этапов:

- адсорбция газа-восстановителя на поверхности оксидной пленки;

- разрушение кристаллической решетки оксида;

- образование новых оксидных фаз;

- десорбция газообразных продуктов с поверхности частиц.

В общем виде реакцию восстановления можно записать как:

MeO_n + mX ↔ Me + X_mO_n,

где МеО - оксид металла; X - восстановитель; mиn- стехиометри­ческие коэффициенты.

Для смещения процесса вправо, т. е. для восстановления, необ­ходимо, чтобы химическое сродство элемента X к кислороду было больше, чем у металла М. За меру химического сродства к кислоро­ду обычно принимают изменение изобарного термодинамического потенциала ʌG(энергия Гиббса):

ʌG= -A =R T ln Kρ,

где ʌG- максимальная работа реакции при постоянном давлении; R - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура; К_ρ - константа равновесия.

Чтобы оценить направление реакции, необходимо определить величины ʌG для МеО и ХО. В соответствии с выражением для ʌG запишем:

2Ме + О₂ → 2МеО ʌG₁= 4,575 lg (Ро₂) МеО

2Х + О₂ → 2X0 ʌG₁= 4,575 lg (Ро₂) ХО,

Где (Ро₂) _Ме0 и (Ро₂) _хо - упругости диссоциации оксидов МеО и ХО.

Чем выше сродство к кислороду, тем больше понижение термоди­намического потенциала, т. е. условием реакции восстановления ме­талла будет ʌG₂<ʌG₁ или по абсолютной величине |ʌG₂| >|ʌG₁|.

Металл, у которого сродство с кислородом больше, может восстанавливать металлы с меньшим сродством. Различают вос­становление газами, углеродом и металлами.