Порошковая металлургия.

Сущность порошковой металлургии заключается в производстве порошков и изготовлении из них изделий, покрытий или материалов многофункционального назначения по безотходной технологии. Порошки получают из металлического и неметаллического сырья, а также вторичного сырья машиностроения и металлургического производства.

Технологический процесс производства и обработки изделий и материалов методами порошковой металлургии включает получение порошков, их формование в заготовки, спекание (консолидацию) и при необходимости окончательную обработку (доводку, калибровку, уплотнение, термообработку).

Способы получения порошков.

Способы производства порошков подразделяют на механические (без изменения химического состава исходных материалов), физико-химические и комбинированные.

Механическое измельчение компактных материалов осуществляют несколькими методами:

1. Дробление и размол твердых материалов в специальных агрегатах – мельницах (вихревых, планетарных, центробежных, шаровых, вибрационных, вращающихся и т.д.). Этим методом получают порошки: Fe, Cu, Mn, Cr, Al, чугун, латунь, бронза, стали.

2 . Распыление (диспергирование) расплавленного металла струей сжатого газа (аргон, гелий) или жидкости, а также посредством вращения электрода за счет центробежных сил расплава осуществляют газовым потоком, потоком воды, под действием центробежных сил. Этим методом получают порошки:Fe, Al, Pb, Zn, латунь, бронза, сталь, чугун.

3. Грануляция расплавленного металла при литье в жидкость. Например, при подаче в емкость с проточной водой струи расплава алюминия получают дискообразные (диаметром 2…20 мм) гранулы. Материалы, из которых получают порошки: Fe, Cu, Pb, Sn, Zn.

4. Обработка компактных металлов (магния) сплавов (стали, чугун, латуни, бронзы) резанием с подбором технологического режима, обеспечивающего образование продукта в виде частиц, а не стружки.

Физико-химические методы связаны с изменением химического состава исходного материала в результате физико-химических превращений.

1. Металлические порошки получают химическим восстановлением металлов из оксидов, солей ангидридов активным веществом (водородом, магнием, алюминием, кальцием, углеродом, оксидом углерода. Восстановление осуществляют в твердом состоянии, паро-газовой фазе, из расплава, в плазме.

2. Электролиз водных растворов (например Ag₂SO₄, CuCl₂) или расплавленных солей (K₂TaF₇, TiCl₂, K₂ZrF₆) различных металлов. При электроосаждении металлические ионы разряжаются на катоде: . Из водных растворов получают порошки Cu, Ni, Fe, Ag, а из расплавов – Fe, Ta, Ti, Zr.

3. Термическая диссоциация (разложением) карбонидов металлов: . Этим методом получают высококачественные дисперсные порошки Fe, Ni, Co, Cr, Mo, W.

4. Метод межкристаллитной коррозии основан на растворении межкристаллитных прослоек в сталях и сплавах специальными растворами (например, 11% CuSO₄, 10% H2SO₄, остальное – вода). Этим методом получают порошки из хромоникелевых и других коррозионностойких сталей.

5. Конденсация испаряемого металла (цинка, магния, кадмия) на холодных поверхностях в виде порошка. Получают тонкодисперсный металлический порошок, содержащий большое количество оксидов.

6. Термодиффузионное насыщение порошков с целью их легирования и получения на них покрытий осуществляют посредством нагрева смеси или чередующихся слоев порошков разнородных металлов до температуры, обеспечивающей их активное взаимодействие. Этим методом получают порошки из латуни, сплавов на основе хрома и др.