Медный порошок: производство, назначение и применение
Порошки из разного рода металлов человек использует с давних времен. К примеру, измельченные золото и серебро когда-то применялись для украшения керамики. Также такие материалы использовались и в живописи. В настоящее время в промышленности нашел широкое применение медный порошок.
Что собой представляет
В большинстве случаев такой порошок на 99.5% состоит из меди. Также в его состав могут входить в небольшом количестве разного рода примеси других металлов. Чаще всего - это свинец, олово и железо. По-другому такой материал называют также медной пудрой.
Как производится
Занимаются изготовлением этого продукта предприятия химической отрасли цветной металлургии. Основных способов производства медного порошка существует два:
-
механический;
-
физико-химический.
При использовании первой технологии получается порошок практически с неизмененным химическим составом. Второй способ считается несколько более сложным. При его применении исходный материал существенно изменяет первоначальные свойства.
Механический способ получения
Медь в данном случае для изготовления порошка может использоваться как твердая, так и расплавленная. Сам этот продукт получают путем механического воздействия на нее. Для твердого материала это может быть измельчение, истирание, размол, дробление.
Расплавленную медь превращают в порошок путем дробления ее струи газом или водой. Этот способ позволяет получать достаточно чистый однородный продукт. Кроме того, при использовании такой методики можно изготавливать порошок с заданным количеством частиц определенных размеров и формы.
Физико-химический метод
При использовании такой технологии сырье подвергается глубоким физико-химическим превращениям. Чаще всего это процесс растворения с последующим восстановлением, называемый цементацией. Обычно при применении такой методики медный порошок осаждают с использованием менее ценных металлов, к примеру, железа.
При автоклавном способе производства Cu восстанавливают из раствора его соли водородом. Протекает такая реакция на предприятии при этом при повышенных температурах и давлении.
Часто для производства медного порошка используется и гидроэлектрометаллургический метод. В этом случае продукт получают путем электролиза сернокислых водных растворов меди при использовании растворимых анодов (при определенных условиях). Выполняют такую процедуру в ваннах бункерного типа с нижней разгрузкой порошка. Поверхности таких емкостей футерованы кислотостойкими материалами.
Основные сферы применения
Производимый современной промышленностью порошок в большинстве случаев не токсичен, не радиоактивен, не взрывоопасен и даже не пожароопасен. Поэтому сфера его применения достаточно широка. Чаще всего этот продукт цветной металлургии используют в порошковой металлургии.
Также такой материал достаточно широко применяется:
-
в лакокрасочной промышленности;
-
в химической промышленности;
-
в обычной металлургии;
-
в электроугольной промышленности;
-
в микроэлектронике;
-
в автомобильной промышленности;
-
в авиационной отрасли;
-
в нанотехнологиях;
-
в приборостроении.
При изготовлении разного рода красок медный порошок используется в качестве пигмента. В металлургической промышленности его применяют для напылительных процессов. Также этот материал используется при производстве угольных электродов.
В автомобильной промышленности металлический порошок применяется, к примеру, при изготовлении покрышек, а также противоизносных деталей.
В порошковой металлургии такой материал используется в первую очередь для производства разного рода спеченных изделий. Это могут быть, к примеру, всевозможные кольца, втулки и пр.
Классификация порошков
Современной промышленностью изготавливается несколько марок медного порошка. На настоящий момент в продаже можно встретить продукты этого типа:
-
МА и ПМ — нестабилизированные.
-
ПМС-К — конопаточные стабилизированные.
-
ПМС-А, ПМС-11, ПМС-1, ПМС-В — обычные стабилизированные.
-
ПМУ — медный порошок ультрадисперсный.
-
ПМР, ПМВД — продукт высокодиспресный.
При изготовлении порошка из меди, как и любого другого материала, предприятия в России, конечно же, должны соблюдать определенные стандарты и нормы.
ГОСТ 4960 для электролитических порошков: примеси
Основным производителем такой продукции у нас в стране на данный момент является АО «Уралэлектромедь». Разумеется, электролитические медные порошки на этом заводе производятся также с точным соблюдением нормативов, предусмотренных госстандартами. Регулирует выпуск такой продукции сегодня в России ГОСТ 4960. Этот документ, помимо всего прочего, регламентирует количество примесей в материале той или иной марки.
К примеру, в порошке медном ПМС-В должно содержаться:
-
железа — не более 0.018%;
-
мышьяка — 0.003%;
-
свинца — 0.05%;
-
кислорода — 0.10%;
-
соединений серно-кислых металлов (пересчет на сульфат-ион) — 0.01%;
-
прокаленного остатка при использовании для обработки азотной кислоты — 0.04%.
Точно такие же требования соблюдаются и при производстве медного порошка ПМС-1, 11, А (за исключением процента входящего в состав кислорода).
В продукте марок ПМС-Н и ПМС-К должно содержаться не более:
-
железа — 0.06%;
-
свинца — 0.05%;
-
сурьмы — 0.005%;
-
мышьяка — 0.003%;
-
составов серно-кислых — 0.01%;
-
кислорода — 0.5%;
-
прокаленного остатка — 0.05%.
Массовая доля меди, как уже упоминалось, согласно стандартам, во всех марках электролитического порошка должна составлять минимум 99.5%.
Другие характеристики
Согласно ГОСТ 4960, предприятия, помимо всего прочего, должны соблюдать и гранулометрический состав выпускаемой ими продукции, а также ее насыпную плотность. Оба этих показателя определяются по специальным таблицам.
Насыпная плотность у медных порошков должна быть такой:
-
ПМС-В — 2.4-2.7.
-
ПМС-К — 2.5-3.5.
-
1 — 1.25-2.0.
-
А — 1.3-1.5.
-
ПМС-11 — 1.25-1.9.
Также ГОСТ регулирует, конечно же, и другие параметры порошков:
-
для марки ПМС-В прочность прессовки сырой не должна быть меньше 60 кгс/см2;
-
по текучести порошок ПМС-В должен характеризоваться минимум 36 с.
Помимо этого, продукт марки ПМС-А:
-
должен отличаться удельной поверхностью частиц 1000 до 1700 см/г;
-
не должен иметь удельное электросопротивление выше 20·10 Ом·м;
-
должен содержать в своем составе частицы диаметром не более 10 мкм от 25 до 60%.
Наличия комков или каких-либо посторонних включений в медном порошке ПМУ, ПМС и пр., по правилам ГОСТ, не допускается. Форма всех частиц такого продукта при этом должна быть дендридной.
Какие еще нормативы регулируют
Основным документом, регламентирующим выпуск порошков из меди, является ГОСТ 4960. Однако в некоторых случаях при изготовлении подобного материала производители могут руководствоваться и другими нормативными документами.
К примеру, ультрадисперсный порошок ПМУ часто изготавливается в соответствии с правилами ТУ 1793-001-50316079-2004. Согласно этому документу, такой продукт должен иметь химическую чистоту не менее 99,999%. Чистота изотопная его при этом должна составлять Cu65-30,91+Cu63-69,09.
Регламентирует ТУ и форму частиц порошка ПМУ. Согласно этому документу, она у них должна быть сферической. При этом сам порошок не должен иметь слоистую структуру. Разумеется, в нем, помимо всего прочего, не должно присутствовать посторонних включений.
Упаковка
Поставляется на рынок медный порошок для промышленного использования чаще всего в специальных стальных барабанах, проложенных полиэтиленовым мешком. Объем таких емкостей обычно равен 25.45 дм3. Для сохранности продукта при его транспортировке и хранении полиэтиленовые мешки скрепляют двойной увязкой.
В некоторых случаях порошок медный ПМС-1, А, В и пр., может поставляться на рынок и в полипропиленовых мягких специальных контейнерах. В таких емкостях также предусматриваются полиэтиленовые вкладыши. Упаковка такого типа, однако, может использоваться производителем только по предварительной договоренности с потребителем.
К классу опасности порошок из меди относится к четвертому. Колебания температур или повышенная влажность никакого особого негативного влияния на него не оказывают. Поэтому перевозить такой материал допускается любыми видами транспорта.