2.5. Методи отримання і властивості металевих порошків

Поведінка порошків під час пресування і спікання визначається властивостями вихідного матеріалу, які залежать від різних факторів, і в першу чергу від методів його отримання. У залежності від цього знаходяться не лише характеристики кінцевих виробів, але нерідко й можливості застосування для їх отримання конкретних технологічних прийомів. Розглядаючи характеристики вихідних порошків, які вибираються, головну увагу слід приділяти їхнім фізичним і технологічним властивостям, хімічному складу, разом з тим і вмісту газів.

Властивості металевих порошків

Хімічний склад порошків характеризується вмістом в матеріалі основного металу, легуючих елементів, домішок чи забруднень, оксидів і газів. Для отримання виробів із порошкових матеріалів можуть застосовуватись попередньо леговані порошки, хімічний склад кожної частинки яких відповідає хімічному складу матеріалів готових виробів. Таким чином, у даному випадку йдеться про отримання виробів із сплавів. Дуже часто застосовуються механічні суміші порошків чистих металів, малолегованих сплавів і тугоплавких наповнювачів (карбідів, нітридів, оксидів і т. ін.).

Промислові порошки усіх металів і сплавів вміщують газоподібні домішки. Це - гази, адсорбовані иа поверхні частинок, і такі, що потрапили всередину їх у процесі виробництва.

Основними газами, які вміщуються в порошках, є кисень, азот, водень, оксиди вуглецю (СО, С0₂). Газоподібні домішки в порошках можуть з’являтися і як наслідок розкладу забруднень і залишків мастил, що є в шихті, підчас термічної обробки.

Наявність газів всередині частинок пов'язана з методами отримання порошків. Наприклад, у порошках, отриманих шляхом відновлювання оксидів, гази-відновлювачі і продукти реакції можуть не встигнути продифундувати з об'єму частинки за той час, протягом якого відбувається процес, і залишаються в газонаповнених порах або в розчиненому стані.

Електролітичні порошки вміщують багато водню, який виділяється під час осадження металів на електроді. У процесі розпилення розплавів металів гази захоплюються рідкими краплииами і зберігаються в об'ємі

закристалізованих частинок. Карбонільні порошки мають підвищений вміст кисню і оксидів вуглецю. Особливе значення не лише з огляду на властивості спеченого матеріалу, але й порошків має, звичайно, вміст кисню. Так, наявність оксидних плівок на поверхні частинок погіршує показники пресування і спікання порошків, але в той же час присутність легковідновлюваних оксидів підвищує активність матеріалу під час спікання завдяки утворенню нснасичених металевих зв'язків. Особливо погіршуються показники пресування, пластичності та інших властивостей у присутності газів у порошках при отриманні виробів із тугоплавких металів і сполук Ті, Zr, Mo, W, Сг, карбідів, боридів.

Існує ряд методів визначення вмісту газів у порошках, головний з них - нагрівання і плавлення у вакуумі.

При отриманні спеціальних теплостійких матеріалів присутність тугоплавких оксидів, наприклад А1₂0₃, MgO, Ті0₂ та інших, є не тільки бажаною, але й необхідною.

До фізичних властивостей порошків належить гранулометричний склад (розмір частинок і розподіл їх за фракціями), форма частинок, їхня питома поверхня, пікнометрична густина, мікротвердість, мікроструктура, а також викривлення кристалічної решітки.

Якісна оцінка вмісту оксидів у порошку іноді виконується шляхом зважування певної порції до і після прожарювання її в атмосфері водню за температури 1000...1050 °С протягом години. Зменшення ваги після прожарювання відбувається переважно внаслідок відновлення оксидів воднем, а також позбавлення вуглецю і видалення інших домішок. Втрати маси звичайно становлять 0,1...2 %.

Таку саму уяву можна отримати на підставі оцінки пікнометричної густини, котра знижується у присутності оксидів. Щоправда, зниження цієї густини може викликатися наявністю закритих пор у частинках та іншими факторами. Наприклад, для залізних порошків вона становить (7,4...7,8) 103 кг/м³.

Кількість газів, адсорбованих на поверхні частинок, разом зі зменшенням їхнього розміру збільшується. Адсорбційна здатність частинок залежить також від викривлень кристалічної решітки порошків. Так, наклепані і нерівноважні порошки вміщують більше газів.

Для зменшення вмісту газів після процесу виготовлення порошків їх нерідко піддають вакуумній обробці. Постачання більшості порошків здійснюється у запаяній металевій тарі.