Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения

Федорченко И.М., Францевич И.Н., Радомысельский И.Д. и др.

Наукова думка, 1985 г.

Введение

Металлические порошки и порошки металлических сплавов являются основным сырьем для производства изделий методами порошковой металлургии: конструкционных, антифрикционных, пористых, уплотнительных, электротехнического назначения, коррозионностойких, жаропрочных и др. Металлические порошки (под этим названием здесь и далее понимаются и порошки металлических сплавов) используют также для нанесения на поверхность деталей износостойких и коррозионностойких покрытий. Порошки служат сырьем в сварочной технологии. Их прокатывают в ленту, которая используется для наплавки. Железный порошок вводят в обмазку электродов для увеличения производительности процесса сварки и ликвидации токсичных выделений при использовании ферромарганца. Порошки металлов применяются в различных отраслях народного хозяйства: в медицине, где восстановленный железный порошок используется в качестве лекарства; в сельском хозяйстве — для машинной сепарации семян; в полиграфии — для -специальных видов печати; в машиностроении — для создания магнитных порошковых муфт и др.

Производство и применение металлических порошков было начато в далекой древности. Методы получения порошков драгоценных металлов (серебро, золото) описаны в древнеегипетских рукописях за 3000 лет до н. э. Так, в записях, найденных в гробнице Тутанхамона, указывается, что рукоятки кинжалов украшены порошковым золотом. Найдены украшения (раковины), изготовленные из золотого порошка со сферической формой частиц. Инки еще задолго до открытия Америки использовали порошки драгоценных металлов для изготовления изделий. В 1826 г, русский горный инженер П. Г. Соболевский разработал способ получения монет и медалей из порошков платины.

Производство металлических порошков в СССР началось в 1923 г. с получения порошков вольфрама. Первый порошок электролитического железа получен в 1932 г. Промышленное производсгво восстановленных железных порошков освоено в 1942 г.

Одним из самых ранних способов получения металлических порошков является метод восстановления металлов из их оксидов. Еще тысячи лет назад изготавливали металлические изделия из железа, минуя стадию их расплавления. Основой производства были восстановленные порошки либо спекшаяся порошковая губка. Железный век начался с разработки методов получения порошковой губки восстановлением железа из его оксидов. В настоящем разделе приведены сведения о способах производства, физико-биологических характеристиках и областях применения металлических порошков и методов контроля их свойств.

Основные методы производства металлических порошков

Основными промышленными методами получения металлических порошков являются: восстановление оксидов твердыми восстановителями и газами; распыление жидких металлов о помощью воздуха, газов, центробежных сил, ударных воздействий с последующим низкотемпературным восстановлением; электролиз водных растворов или расплавленных сред; диффузионное насыщение из точечных источников; синтез их элементов; метод обменных химических процессов диссоциация карбонилов; метод испарения и конденсации. Известны также многие другие методы, которые не нашли широкого применения, в попетому здесь не приводятся.

Восстановление металлов из их оксидов — один из наиболее распространенных методов получения металлических порошков. Этим методом производятся порошки железа, меди, никеля, вольфрама и других металлов, а также порошки сталей, металлических сплавов — легированных и нержавеющих сталей, нихрома, инвара и др.

Методы восстановления оксидов классифицируются по применяемому восстановителю и агрегатам, виду шихты и методу ее подачи в зону восстановления, давлению восстановительных газов и температуре процесса (рис. 1Л). Характеристики основных промышленных методов производства порошков приведены в табл. 1.1.