1. Властивості порошків

Властивості порошків металів, сплавів і сполук багато в чому визначають їх технологічну переробку – змішування, пресування, температурні режими спікання, а в цілому – і властивості отримуваних виробів. Визначення властивостей порошків – це важливе завдання для відпрацювання оптимальних технологічних процесів отримання порошкових виробів.

Властивості порошків розподіляють на три основні групи: хімічні, фізичні, технологічні. Крім того, порошки характеризують за їх спеціальними властивостями: вибуховістю, корозійною стійкістю, кольором, абразивною здатністю, міцністю на роздавлювання та ін.

Їх хімічні властивості – це передусім хімічний склад та вміст домішок.

Фізичні властивості характеризуються формою частинок, їх середнім розміром і гранулометричним складом, питомою поверхнею, пікнометричною щільністю, мікротвердістю. Технологічні властивості характеризуються насипною щільністю, текучістю, кутом природного нахилу, густиною і об’ємом утруски, ущільненням, пресованістю та формованістю.

1.1. Хімічні властивості

Характеристикою хімічного складу порошків є вміст основного компонента в однокомпонентних порошках та вміст основного компонента і легувальних елементів у порошку сплавів. Залежно від умісту основного компонента розрізняють особливо чисті, чисті і технічно чисті порошки, вміст основного компонента у яких відповідно 99,99; 99,5 і 98,0…99,0 %.

Хімічний склад порошків перш за все залежить від методів їх отримання. Найчистіші порошки з високим умістом основного компонента можна отримати методами, в процесі яких відбувається рафінування вихідної сировини, чи під час використання його в чистому вигляді. Це карбонільний метод, електроліз водних розчинів солей металів, відновлення чистих оксидів воднем. Більшість методів дозволяє отримати чисті або технічно чисті порошки, тобто такі, що містять домішки. Вид і кількість домішок визначають методом отримання, а також за чистотою використовуваної сировини. Домішки, які вносяться в порошок під час його отримання, передусім обумовлені видом відновника. Так, для відновлення оксидів вуглецем чи газами, що містять вуглець, основною домішкою є вуглець. У порошку він може мати вільний чи зв’язаний вигляд. Однак найчастіше основна домішка – кисень, вміст якого в порошку може сягати 1,5 %. Об’єктивно домішки кисню обумовлені наявністю в порошку оксидів чи твердих розчинів, які в певних умовах не відновлюються. Воднем не відновлюються оксиди TiO₂, Al₂O₃, MnO, Cr₂O₃, SiO₂ і т.ін. Суб’єктивно домішки кисню обумовлені застосуванням технологічних режимів і умов, що не забезпечують повного відновлення в умовах скорочення часу відновлення, недостатнього газопроникнення шихти, взаємодії отриманого продукту з киснем повітря в процесі його подальшої переробки та ін. Крім того, підвищення вмісту кисню може зумовлюватись зберіганням порошків у відкритій тарі. Чим вища питома поверхня порошків, їх активність, час контакту з навколишнім середовищем, тим більший вміст кисню.

Наявність кисню у вигляді ізольованих частинок оксидів чи прошарків на поверхні частинок основного компонента утруднює процес пресування, підвищує зношення прес-форм через високу твердість оксидів. Вплив домішок оксидів на процес спікання не однозначний. Наявність важковідновлюваних оксидів ускладнює процес спікання, в той час, як наявність оксидів, що легко відновлюються, інколи сприяє йому. Вміст основного металу і домішок в порошку визначають традиційними методами хімічного аналізу чи іншими прецизійними методами. Вміст кисню у вигляді оксидів легковідновлюваних металів основи можна визначати в лабораторних чи виробничих умовах відновлюванням наважки порошку гостроосушуваним воднем. Під час відновлення маса наважки зменшується, а пари водню поглинаються фосфорним ангідридом P₂O₅, силікагелем та іншим активним поглиначем. Вміст кисню у порошку визначають за втратою маси проби, якщо масова частка вуглецю в порошку не перевищує 0,05%. Якщо вміст вуглецю більший від цього значення, необхідно враховувати його участь у відновленні оксидів.