Где взять металлическую пыль

Обновлено: 23.01.2025

Существующие методы получения металлических порошков можно подразделить на две группы:
1) получение порошков из металла в твердом, жидком или газообразном состоянии (механические, физико-механические и физические методы);
2) получение металлических порошков из соединений металлов (физико-химические методы).
К наиболее важным методам первой группы относятся: а) различные способы механического измельчения в порошок компактных или грубо измельченных твердых металлов; б) способы распыления в порошок расплавленных металлов.
Наиболее распространенным методом второй группы является получение порошков восстановлением окислов металлов. Менее распространены электролиз и термическое разложение карбонильных соединений металлов.

Измельчение в мельницах обычного типа. Механическое измельчение можно производить в обычного типа шаровых или молотковых мельницах. Для ковких металлов оно приводит не к дроблению, а к расплющиванию частиц, и поэтому его применяют только в случаях: а) измельчения хрупких и малопрочных скоплении (агломератов) частиц ковкого металла как заключительной операции других методов получения порошков (дробление восстановленной железной губки, измельчение хрупких электролитических осадков железа, размол спекшегося в результате довосстановления измельченного железа); б) измельчения ковких металлов с ослабленной связью между зернами; в) измельчения ковких металлов, которым искусственно придана хрупкость (например, дробление сплава железа и никеля — пермаллоя облегчается примесью незначительных количеств серы).
На рис. 1 показана схема молотковой мельницы, применяемой для дробления спекшихся кусочков железного порошка размерам 2—1 мм.
Недостатком измельчения металлов в обычного типа мельницах является также загрязнение порошков продуктами истирания стальных шаров и футеровки мельниц.

Измельчение в вихревых мельницах. Вихревая мельница (рис. 2) состоит из футерованного износоустойчивой марганцовистой сталью кожуха 1, в котором вращаются с большой скоростью (3000 об/мин) в противоположных направлениях два пропеллера 2, отлитых также из марганцовистой стали. Раздробляемый материал загружают в бункер 4 в виде грубоизмельченных кусочков (обрезков проволоки, стружки и т. п.), которые, сталкиваясь один с другим при большой скорости в вихревых потоках, дробятся на частицы размером от 0,02 до 0,4 мм. Мельница имеет приспособление 3 для воздушной сортировки порошков по размерам частиц. Кожух снабжен водяной рубашкой и охлаждается проточной водой для предохранения порошков От перегрева при измельчении. Для размола в атмосфере защитного газа имеется специальная подводка.
В более усовершенствованной конструкции вихревой мельницы поток воздуха подводится из центробежного вентилятора в кожух мельницы и разбивается билами, которые смонтированьи на одном валу с вентилятором.
В вихревой мельнице новой конструкции, разработанной Т. Окашура и К. Иганаки, встречные вихревые потоки вызываются быстрым вращением (2400 об/мин) расположенного эксцентрично к кожуху червячного вала, одна половина которого имеет правую, а другая — левую резьбу.
Основные преимущества вихревого размола: 1) порошок не загрязняется металлом дробящих тел. например стальных шаров, и 2) частицы порошка расплющиваются и теряют шероховатость в меньшей мере, чем при размоле в обычных мельницах.
Структура частиц порошков зависит от длительности вихревого размола. При кратковременном размоле (2—10 мин. иногда даже до 30—40 мин.) обрезков проволоки и стружки получают частицы преимущественно сферической формы, в табл. 1 показано влияние условий paзмола в вихревой мельнице на выход сферических частиц для случая измельчения обрезков проволоки различных металлов.
При более длительном вихревом размоле частицы ковкого металла сплющиваются и обычно имеют характерную форму тарелки с загнутыми краями (рис. 3).

Для улучшения прессуемости и снятия наклепа порошки отжигают в защитной среде (железные порошки в течение 1—2 час. при 800—1000°).
Производительность, вихревой мельницы с двигателем мощностью 20 квт около 7—10 кг/час (в зависимости от крупности порошка). Расход энергии на 1 кг порошка 2,5—3 квт*ч. Один рабочий может обслуживать одновременно несколько мельниц.
Получение железных порошков вихревым измельчением менее экономично и требует более высоких капиталовложений, чем получение распылением жидкого металла и восстановлением.

Первоначально измельчение металла в порошок распылением его в жидком состоянии применяли для сравнительно легкоплавких металлов — олова, свинца, цинка, алюминия, меди и их сплавов. За последние 15 лет в крупном производственном масштабе этими методами получают также железные порошки.

Для получения грубых порошков с частицами сферической формы размером 0,5—3 мм применяется наиболее простой способ — гранулирование при литье в воду. На рис. 4 схематически показана установка Реннерфельта — Каллинга для гранулирования малоуглеродистого чугуна с незначительным содержанием кремния. Расплавленный чугун гранулируется при литье в воду на вращающийся диск. Полученная дробь обезуглероживается при отжиге в атмосфере СО—СО2 во вращающейся печи.

Весьма интересен способ центробежного распыления, который совмещает распыление жидкого металла с механическим воздействием на частицы. Принципиальная схема распыления по этому способу показана на рис. 5. Тонкая струя расплавленного металла вытекает из сопля, окруженного рубашкой, в которую подается вода под давлением около 5 ат. Поток воды увлекает металл на быстро вращающийся диск (около 3000 об/мин) особой конструкции, снабженный специальными насадками для разбивания частиц порошка. Благодаря такому механическому воздействию частицы порошка получаются не гладкой сферической формы, как гранулированная дробь, а с шероховатым профилем. Размер частиц 20—400 мк. Типичный ситовый анализ железного порошка, полученного центробежным распылением, приведен ниже:

Большое распространение получило производство железного порошка распылением по методу Маннесмана (рис. 6). Исходным материалом является стальная стружка (можно с некоторым изменением схемы пользоваться также чугунной стружкой). К стружке добавляют 4% окалины для удаления кремния, 0,5% извести для удаления серы и образования шлака и 8% коксовой пыли. Расплавленную шихту распыляют сжатым воздухом в специальном агрегате с соплом. При этом железо частично окисляется в окалину, а углерод в СО2 и СО. Частицы распыленного металла собираются в водяной ванне. Порошок, содержащий около 6% О2 и 4% С, выгружают из выдвижных приемников, сушат и отжигают при 900° главным образом в «собственной» восстановительной атмосфере, образующейся в результате взаимодействия окислов И углерода, содержащихся в отжигаемом порошке. Во избежание окисления при охлаждении рекомендуется также некоторая подача защитного газа извне. Устройство камеры распыления показано на рис. 7. Сжатый воздух подается в камеру по двум каналам под давлением 4—6 ат. Из камеры воздух выходит с большой скоростью через узкую кольцеобразную щель, имеющую форму сопла Лаваля. Струя металла при 1350° вытекает через корундовое сопло в камеру распыления и разбивается сжатым воздухом.

Для чего применяется магнитная краска и как ее сделать самому?

Чтобы на плоскость стены прикрепить картинку, фотографию без рамки или аппликацию, больше нет необходимости эти декоративное украшение прибивать гвоздями, удерживать при помощи кнопок или клеить клеем. Магнитная краска, нанесенная на стены, после высыхания создаст участок поверхности, к которому легко будут притягиваться магниты. За счет этого, на окрашенных таким покрытием плоскостях различных поверхностей, можно будет крепить фото, рисунки, различные украшения на магнитной основе.

Назначение материала

Мода на съемные элементы декора, картинки и фотографии на стенах, продиктовала необходимость появления материала, способного удерживать на поверхности стен все эти интересные детали, придающие интерьеру живость и обжитой вид.

Никакого волшебства тут нет. Краски, которые наносят на участок стен, выделенный под декорирование иллюстративными материалами, рисунками детей, содержат частицы железа. Часто этот строительный материал называют также магнитным грунтом. Этот составы применяют для покрытия поверхностей:

бетона,
листов фанеры,
деревянной поверхности досок, , ДСП, ГВЛ, ГКЛ.

После нанесения железосодержащего грунта, обработанная им поверхность приобретает магнитные свойства. Благодаря этому к плоскости стен притягиваются и легко на ней удерживаются магниты.

Эту краску можно использовать для создания магнитных участков стен:

в кафе и на персональных рабочих местах в кабинетах и офисах различных организаций;
детских садах и школах (для покрытия доски, предназначенной для демонстрации наглядного учебного материала);
в домашних условиях (на кухнях, детских комнатах).

Грунтовку, имеющую магнитные свойства, можно оклеивать обоями, при этом ее свойство притягивать магниты не будет утрачено. Такие составы употребляют как основу для покрытия маркерной доски.

Положительные качества

Грунтовки с магнитными свойствами имеют целый ряд преимуществ:

эти строительные материалы совершенно лишены неприятных запахов;
не ядовиты, поэтому их допустимо использовать в лечебных и учебных учреждениях;
соответствуют нормам пожаробезопасности;
относятся к экологически чистым строительным материалам, не оказывают вредного воздействия на здоровье людей и животных;
имеют повышенную адгезию с любыми поверхностями,

У таких грунтов есть особые свойства. Краски способны приглушать электромагнитные излучения от бытовой техники:

телевизоров,
микроволновых печей,
компьютеров.

Применение материала

Нанесение магнитного материала на выбранный участок поверхности необходимо производить в последовательности:

Очистить стену (или любую другую поверхность) от всех видов загрязнений. Если ее поверхность загрязнена остатками старого отслаивающегося лака или краски, то частицы красящего слоя нужно очистить при помощи растворителя.
Затем металлическую / деревянную плоскость либо изделие можно помыть, используя любые подходящие моющие средства. Теперь необходимо дать поверхности высохнуть.
Если на стенах или доске имеются неровности или дефекты, их необходимо тщательно отремонтировать и зашпаклевать. Качественно подготовленная поверхность должна быть идеально гладкой.
После просушки очищенную поверхность покрывают грунтовками глубокого проникновения. Для этого материал необходимо тщательно перемешать перед употреблением.
Грунты, способные проникать глубоко в поры основного материала, наносят в два-три слоя, обязательно давая прогрунтованным стенам высохнуть после каждого покрытия.
Железосодержащая краска наносится на последний слой грунта глубокого проникновения.

Как сделать в домашних условиях грунт с магнитными свойствами

Чтобы изготовить своими руками магнитно-грифельный мольберт для своих детей или маркерную доску для кабинета, детской или кухни, можно сделать самостоятельно железосодержащий грунт.

Сделать это не так сложно, как может показаться, поскольку в его основе содержится акриловая грунтовка, в которую добавлены мелкие частицы металла.

Чтобы сделать краску с магнитными свойствами своими руками, нужно подготовить:

акриловую краску любого цвета (количество зависит от площади поверхности, для изготовления одной магнитно-маркерной доски хватит 250 мл);
цемент, не содержащий песок (2 столовые ложки);
металлическая пыль;
емкость для соединения ингредиентов;
венчик для перемешивания краски (за неимением такового может подойти большая ложка)

Рецепт краски с содержанием частиц железа

В миске, маленькой кастрюле или банке необходимо смешать 2 столовые ложки цемента, столько же металлической пыли и один стакан краски. Все тщательно перемешать до получения однородного состояния массы. На этом процесс изготовления грунтовки с магнитными свойствами окончен.

Где взять металлическую пыль? Ее всегда можно найти на предприятиях, занимающихся производством запчастей и деталей для техники. Со стальной пылью работать нужно крайне осторожно, не допуская, чтобы острые частицы металла повредили кожные покровы или глаза.

После этого следует приступить к изготовлению своими руками магнитно-грифельной доски для обучения детей:

Подготовленную поверхность доски покрывают слоем грунта.
После того, как все слои грунта окончательно высохнут (необходимое количество времени составляет одни сутки), при помощи валика или кисти наносится краска с магнитными свойствами.
Что бы поверхность легко вытиралась после рисования, на нее можно нанести специальную маркерную краску.

Так просто изготавливается своими руками бюджетная доска для рисования маркерами или фломастерами, имеющая магнитные свойства. Она поможет не только в решении маленьких учебных проблем, но и в ежедневном планировании мероприятий и дел.

Мастера рекомендуют

Магниты будут лучше крепиться к поверхности доски, если количество слоев грунта будет больше двух. Идеально, если таких слоев будет 3 или даже 4. Такой метод грунтования поможет достичь самых лучших магнитных свойств поверхности.
Чтобы грунт не запачкал края, во время проведения окрашивания поверхности доски, необходимо оклеить ее по краям бумагой или бумажным скотчем. После полного высыхания грунтовки бумага просто удаляется.
Перед тем как использовать грунты глубокого проникновения, их следует тщательно перемешать, чтобы осевшие на дно тары частицы состава распределились равномерно.
Наносить железосодержащую краску следует при помощи длинноворсовых валиков, имеющих ворс от 6 до 9 мм.
После того как состав нанесен на поверхность стен, его следует пригладить шпателем.
После каждого нанесения следующего слоя нужно давать поверхности высохнуть. Каждый новый слой краски наносят только поверх хорошо просушенного предыдущего.
Финишная окраска производится через сутки после нанесения всех слоев грунтовки и краски.

Создав поверхность стены или маркерную доску с магнитящими свойствами, можно реализовать не одну смелую дизайнерскую идею. Такие участки плоскости могут использоваться для наклеивания различных декоративных элементов, фотографий (к примеру, в фотоателье и парикмахерской). В детской такая стена позволит оставлять ребенку записки с ежедневными рекомендациями.

Металлический порошок

Металлический порошок можно получить из различных металлов и сплавов. Область его применения достаточно разнообразна. Он используется для изготовления особо прочных красок, устойчивых к атмосферным воздействиям. Кроме того, металлические порошки востребованы в 3D-печати, а также в производстве металлокерамических изделий.

Примечательно, что получение металлических порошков, по сути, делает их изготовление безотходным, что позволяет говорить о невысокой цене материала. И потому порошковая металлургия представляет собой активно развивающуюся область. Об особенностях такого производства мы поговорим далее.

Химические, физические и технологические свойства металлических порошков

В процессе изготовления металлическим порошкам придают определенный набор химических, физических, технологических характеристик:

Химические свойства

В металлических порошках присутствует азот, водород и другие газы, попавшие в сырье и адсорбированные с поверхности. Если говорить точнее, то в электролитических порошках есть водород, в карбонильных – примесь кислорода и двуокиси углерода, а в распыленных – газообразные вещества, участвующие в процессе производства.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Прежде чем подвергнуть готовый порошок прессованию, из него удаляют лишние газы методом вакуумирования. Это необходимо, чтоб защитить будущие изделия от появления трещин в ходе спекания.

Физические свойства

Зависят от формы, размеров, плотности частиц и прочих показателей. Каждой технологии получения металлического порошка свойственна своя форма частиц:

карбонильная технология – сферическая форма;
восстановительная – губчатая;
измельчение мельницей – осколочная;
вихревое дробление – тарельчатая;
электролиз – дендритная;
распыление – каплевидная.

Частицы могут иметь размеры от долей микрометра до десятых долей миллиметра. Наибольший разброс данного показателя встречается в порошках, при производстве которых был использован метод электролиза или восстановления.

На плотность влияют дефекты, присутствующие в кристаллической решетке, примеси в закрытых порах. Данную характеристику оценивают при помощи пикнометра.

Микротвердость определяется наличием и характером примесей. От данного показателя зависит возможность деформирования частиц порошка.

Технологические свойства

Такие характеристики связаны с текучестью, формуемостью, насыпной плотностью, прессуемостью.

Под первой понимают скорость, с которой условная единица объема заполняется порошком. Текучесть влияет на уровень производительности при прессовании.

Прессуемость – это способность металлического порошка приобретать необходимую плотность при прессовании. А благодаря формуемости он сохраняет определенную форму.

Способы изготовления металлических порошков

Все используемые при производстве металлического порошка подходы объединены такими характеристиками:

Экономичность, поскольку в роли сырья выступают отходы металлургической промышленности, например, окалина. Сейчас она задействуется только в данной сфере.
Высокая точность форм – изготавливаемые по этой технологии изделия имеют геометрические формы, которые не требуют последующей доработки. Таким образом удается сократить долю отходов производства.
Высокая износостойкость поверхности, обеспечиваемая мелкозернистой структурой, большой твердостью, прочностью изделий.
Относительно низкий уровень сложности технологий порошковой металлургии.

Применяемые на данный момент методы в данной сфере можно разделить на две категории:

Физико-механические. Предполагают измельчение сырья, благодаря чему удается получить частицы небольших размеров. А именно: на металл оказывают воздействие при помощи различной комбинируемой нагрузки.
Химико-металлургические. Позволяют изменить фазовое состояние сырья. Например, к таким технологиям относится восстановление солей, окислов и иных соединений металлов.

Для изготовления металлического порошка используют такие подходы:

При шаровом способе в шаровой мельнице тщательно дробят металлические обрезки, получая в результате мелкозернистый порошок.
Вихревой способ предполагает использование мельницы другого типа, формирующей сильный воздушный поток. Находящиеся в нем крупные частицы сталкиваются, превращаясь в металлический порошок мелкой фракции.
В основе действия дробилки лежит ударная нагрузка, иными словами, груз большой массы падает на сырье с определенной периодичностью.
Распыление сырья требует доведения металла до жидкого состояния и последующее его распыление под воздействием сжатого воздуха. Получившийся хрупкий состав попадает в специальное оборудование, где перемалывается до порошкообразного состояния.
Электролизом называют восстановление металла из жидкого состава при помощи тока. Поскольку таким образом повышается хрупкость материала, потом его можно быстро перемолоть в дробилках. Готовое зерно имеет дендритную форму.

Некоторые описанные методы активно используются современными предприятиями, например, при производстве металлического порошка для краски, так как отличаются высокой производительностью и эффективностью. Другие предполагают повышение стоимости получаемого сырья, поэтому сегодня практически не используются.

Сферы применения металлического порошка

Изготовление и обработка металлов порошковым способом включает в себя множество технологий, что позволяет производить детали с необходимым составом и характеристиками.

Металлический порошок нашел применения в таких сферах:

Изготовление элементов узлов трения

Металлокерамические изделия имеют пористую структуру, благодаря которой хорошо удерживают смазочные материалы. Поэтому из порошков производят детали, подверженные трению в процессе эксплуатации. А именно: подшипники скольжения, направляющие втулки, вкладыши, щетки электродвигателей.

С пропитанного маслом подшипника смазка попадает на трущиеся поверхности, поэтому подобные подшипники называют самосмазывающимися. Подобные детали из металлического порошка имеют ряд преимуществ:

Экономичность, ведь с их помощью удается снизить расход масла.
Повышенная стойкость к износу.
Экономия на материале, так как в этом случае железо используется вместо дорогостоящей бронзы и баббита.

На производствах могут усиливать пористость металлокерамических деталей, добавляя в их состав графит. А данный материал широко известен своими высокими смазывающими свойствами, поэтому подшипники с увеличенной долей данного компонента используются без дополнительного масла.

Производство композитных материалов

Современная высокотехнологичная техника не может обойтись без изделий из композитных материалов. Стоит пояснить, что композиты превосходят сплавы тем, что обеспечивают прочные соединения разнородных металлических и неметаллических элементов.

При выплавке традиционным способом с использованием металлургических печей невозможно создать растворы, например, вольфрама и меди. Однако с появлением композитных материалов эту проблему удалось решить.

Чтобы добиться необходимого эффекта, компоненты, в том числе металлический порошок, соединяют, придают смеси форму на прессе и спекают.

Получение твердых сплавов

Для этой цели применяют методы металлокерамики. Повышенная твердость обеспечивается посредством добавления в смесь карбидных включений, ведь с ростом доли углерода растет твердость основного металла.

Кроме того, благодаря карбидным соединениям достигается высокая вязкость, но остаются неизменными прочностные характеристики металлического порошка.

Металлокерамические элементы применяются в тех сферах, где основным качеством изделий является высокая износостойкость. Обычно это касается режущего инструмента, твердосплавных матриц, пуансонов для листовой штамповки.

Изготовление изделий из электроконтактных материалов

Электрические контакты, используемые в электронике и радиотехнике, также состоят из металлических, а именно ферромагнитных порошков.

Прочие сферы, в которых применяются порошки

Они отличаются жаростойкостью, поэтому могут использоваться как материал для элементов тормозных систем. При необходимости данное качество металлокерамики повышают, внося в ее состав хром, никель, вольфрам.

В изготовлении большинства магнитных деталей сегодня используется металлический порошок. Благодаря технологии порошковой металлургии удается соединять железо с силикатами.

Также металлокерамические изделия участвуют в фильтрации газов, горючих веществ.

Применение металлических порошков для печати на 3D-принтере

3D-печать металлами позволяет производить изделия практически из любых сплавов, что является главным достоинством этой технологии. Используются не только стандартные металлы, но и широкая номенклатура специальных сплавов.

Речь идет об уникальных высокотехнологичных материалах, которые создаются в соответствии с целями конкретного клиента.

Самым современным и распространенным способом использования металлических порошков в 3Д-принтерах является селективное лазерное плавление (SLM/DMP). В его рамках происходит последовательное послойное сплавление смесей под действием мощного излучения иттербиевого лазера.

Плюсы такого метода 3D-печати:

обеспечение плотности, в 1,5 раза превосходящей аналогичный показатель литья;
возможность изготовления объектов наибольших размеров, имеющих сложные геометрические или другие неповторимые формы в виде закрытых бионических структур;
большой выбор стандартных и специальных металлических сплавов;
меньшее количество циклов производства, благодаря чему сокращаются временные затраты на получение готовой продукции.

Использование металлических порошков позволяет восполнять потребности таких сфер, как:

авиакосмическая индустрия;
машиностроение;
автомобилестроение;
нефтегазовая отрасль;
электроника;
медицина;
пищевая промышленность;
экспериментальные работы и исследовательская деятельность, осуществляемая в конструкторских бюро, научных, учебных центрах.

На предприятиях порошкам для 3D-печати сообщают набор характеристик, необходимых для решения конкретных задач. Это нужно учитывать, если вы хотите купить металлический порошок для 3D-принтера. Поскольку подавляющее большинство металлов можно распылить, сегодня существует огромный выбор материалов для подобной печати.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Чистое железо

Чистое железо найти невозможно. Даже в железной руде присутствуют различные примеси. И потому профессор В. С. Меськин в труде о производстве высококачественной стали утверждал, что мы до сих пор не знаем до конца все технические свойства чистого железа, ведь даже в лабораторных условиях его еще ни разу не получали.

И действительно, большинство данных были получены на недостаточно чистых образцах, поэтому в современных условиях эти сведения устарели. Потому мы можем достоверно говорить лишь о технически чистом железе. При этом востребованность стали особой чистоты в отдельных отраслях подразумевает более пристальный интерес к получению этого материала. Но возможно ли это?

История изучения чистого железа в природе

Коммерческий словарь, переведенный с французского Василием Левшиным в конце XVIII века, упоминает о самородном железе, чистота которого позволяет выковать из него готовые изделия, не переплавляя. Металл, о котором идет речь, был привезен из Сенегала, где его находили в виде больших глыб. В России, по словам авторов словаря, местом находок подобного «чистого» железа (как на фото) часто служила Сибирь.

В 1870 г. Норденшельд открыл большие залежи самородного железа на острове Диско (Гренландия). Металл нашли в базальтовой породе среди залежей каменного угля. Это были как мелкие зерна и блестки, так и крупные самородки. Встречались такие виды, как природное «сварочное железо» или «натуральная сталь».

Также природное железо нашли у Касселя в Германии и во французской Оверни. Обнаруженная в Коннектикуте (США) и пролегавшая в слюдяных сланцах жила имела около 5 см в толщину.

Крайне редко встречающееся самородное железо, которое ошибочно считать чистым, не имеет какой-либо промышленной ценности. Также очень редко его находят в сплавах аварюста и жозефинита.

От метеоритного самородное железо отличает относительно низкое содержание никеля, достигающее 2 %. Содержание кобальта доходит до 0,3 %, меди – до 0,4 % и платины – до 0,1 %. Также металл отличает низкая углеродистость.

В случаях, когда руда в природе контактирует с углеродом при экстремальных температурах, из сплава может образовываться самородный чугун. В начале прошлого века на острове Русский геологом Александром Иностранцевым были открыты пласты самородного чугуна. Они залегали в нескольких десятках метров от поверхности в скальной породе на берегу моря. При бурении из скважины извлекли образцы природного сплава с содержанием 3,2 % углерода, 1,55 % кремния и 0,6 % марганца.

В земной коре самородное железо образуется в процессе застывания магмы. Восстановительные процессы с участием углерода приводят к его выделению из оксидов и сульфитов. По этой причине в полученных образцах металл нередко соседствует с когенитом – железоникелевым карбидом (Fe, Ni, Co)3C. Иностранцев предполагал, что к образованию чугуна привело соприкосновение расплавленной горной породы или кварцевого порфира с содержащим прослойки железной руды каменным углем.

Присутствие природной шихты, экстремальная температура и отсутствие контакта с воздухом привели к выделению оксида углерода и углеводородов, воздействие которых и превратило руду в самородки чугуна.

Уже давно люди стали искать ответ на вопрос о том, как получить чистое железо, и неплохо продвинулись в решении этой задачи. Какой же степени чистоты железа удалось достигнуть на современном производстве, ржавеет чистое железо или нет? Особо чистое карбонильное железо, полученное в наши дни, содержит мизерные 0,00016 % примесей, что в 4,5 тысячи раз ниже этого показателя в знаменитом Делийском столбе с содержанием примесей 0,28 %.

Первое, что поражало людей в колонне, сотни лет стоящей в Дели, ее устойчивость к коррозии во влажном климате. Получается, что сделать чистое железо человек пытался еще 1 600 лет назад.

Свойства технически чистого железа

Первым делом следует определить само понятие технической чистоты. Сегодня технически чистое железо является наиболее свободным от примесей.

Технически чистой принято называть низкоуглеродистую сталь, не содержащую легирующих добавок. Общее содержание примесей, включая углерод (не более 0,02 %), в таком металле не должно превышать 0,008–0,1 %. Это и есть ответ на вопрос о том, чистым ли веществом является такое железо или же смесью.

Технически чистое железо, или ARMCO Pure Iron, очень пластично, хорошо проводит электрический ток и отличается высокой коррозионной стойкостью. Этот металл нашел широкое применение в металлургии, приборостроении, электротехнике, медицине и многих других областях.

Благодаря низкому удельному сопротивлению, высокой индуктивности при намагничивании и высокой устойчивости к размагничиванию технически чистое железо используют при изготовлении компонентов магнитопроводов, реле, сердечников и проволоки для обмотки катушек электродвигателей, генераторов и другой электротехники.

ТЧЖ – наиболее чистый металл, полученный в современной металлургии, с содержанием железа до 99,92 % отличается:

малой коэрцитивной силой,
отличными магнитными свойствами,
высокой проводимостью,
стойкостью к коррозии,
пластичностью,
хорошей свариваемостью.

Сталь ARMCO Pure Iron, проходящая при выплавке очистку, отличается максимальной однородностью, крайне низким содержанием кислорода, полным отделением шлаков. Для того чтобы улучшить магнитные свойства ТЧЖ, его отжигают при +900 °С и постепенно охлаждают при +600 °С. Термообработка в вакуумной печи или защитной среде из инертного газа дает возможность предотвратить окисление металла.

Отжиг уменьшает внутреннее термическое напряжение, укрупняет зерна в структуре металла и снижает их суммарную площадь, что позволяет избежать образования микродефектов. Кроме того, термообработка облегчает дальнейшие работы с металлом и замедляет структурное старение.

Применение технически чистого железа ARMCO

ТЧЖ ARMCO Pure Iron, впервые полученное более века назад, в наши дни по-прежнему служит базовым компонентом в металлургии. Без него не обходится большинство сортов нержавеющей, кислотостойкой и жаростойкой стали и магнитных сплавов. Технически чистое железо служит шихтой при выплавке многих видов легированной стали, материалом для заготовок монет.

Этот металл используют в электротехнической промышленности, из него изготавливают:

Сердечники, полюсные наконечники и якоря в машинах постоянного тока.
Защитные экраны МРТ и рентгеновских аппаратов.
Детали асинхронных двигателей.
Провода обмоток электромагнитов, электродвигателей, катушек индуктивности, реле постоянного тока и т. д.
Магнитные устройства.

Из ТЧЖ также производят специальную химически стойкую посуду, антикоррозионные шайбы для клемм, уплотнители и прокладки для работающих в агрессивной среде устройств.

Как получают самое чистое железо на производстве

По технологии выработки различают карбонильное и электролитическое технически чистое железо:

Для получения карбонильного железа пентакарбонил железа подвергают температурному разложению с последующим восстановлением в водороде.
Изготовление электролитического железа происходит путем очистки в расплаве солей. Его выпускают в виде порошка или кусков. Марки 005 и 008 ЖР изготавливают с применением продуктов прямого восстановления руды.

В отличие от карбонильного ТЧЖ, содержащего относительно большое количество углерода, в состав чистого железа, полученного с помощью электролиза, входит не более 0,05 % примесей.

При сравнительном химическом анализе ТЧЖ, полученного перечисленными выше способами, получаем следующие усредненные показатели:

Изделия из металлических порошков

Для производства высококачественных деталей, предназначенных для машиностроения, радиоэлектроники и прочих областей промышленности, используются изделия из металлических порошков. Технология дает возможность формировать заготовки, спекать и окончательно обрабатывать изделия (включая калибровку, доуплотнение, выполнение чистовой механической обработки, термообработки и т. п.). Для готовых деталей, получаемых таким способом, характерны высокая прочность, соответствие заданным размерам и конфигурации. В этой статье подробнее остановимся на качествах металлопорошковых изделий.

Что собой представляет порошковая металлургия и в чем ее плюсы

Порошковая металлургия используется в том случае, когда отсутствует возможность создания нужных деталей или материалов при помощи традиционных методов металлообработки либо металлопорошковый способ производства оказывается экономически более целесообразным. Металлопорошковая технология помогает в создании композиционных материалов, имеющих риботехническое (речь о подшипниках скольжения, фрикционных накладках и дисках), электротехническое (контакты, магнитотвердые и магнитомягкие изделия) и инструментальное (твердые сплавы) назначение, а также конструкционных деталей (втулок, колец, храповиков, шестерней, крышек подшипников, кулачков и др.) и т. п.

Среди преимуществ создания изделий из металлических порошков следует отметить:

Снижение затрат на финальную обработку заготовки. В большинстве случаев изделия из металлических порошков имеют окончательные размеры и не требуют дополнительной механической обработки либо нуждаются в минимальной чистовой отделке, позволяющей добиться высокой точности изделий. Такая технология особо эффективна при создании деталей, имеющих сложную геометрическую форму.
Возможность изготовления деталей, обладающих регулируемой пористостью (фильтров, катализаторов, глушителей шума и пр.).
Возможность создания градиентных и композиционных материалов, получение которых при использовании традиционных технологий невозможно.

Основными сферами, в которых нашли применение изделия из механических порошков, являются автомобильная промышленность (на которую приходится примерно 70 % всего объема продукции), области приборостроения, производство бытовой техники.

В 1999-2000 гг. Европейская Ассоциация порошковой металлургии провела статистические исследования и, проанализировав собранные данные, сделала вывод о том, что изготовление 1 000 тонн изделий из металлических порошков позволяет сэкономить 1 500–2 000 тонн металла, высвободить 50 металлорежущих станков, на 120 000 нормочасов снизить трудоемкость работ, более чем в 1,5 раза повысить производительность труда. Еще одним преимуществом порошковых деталей является их себестоимость, которая в среднем в 2-2,5 раза ниже, чем себестоимость изделий из металлического проката.

В 2000 году металлообрабатывающими предприятиями всего мира (за исключением предприятий стран СНГ) было выпущено более 700 000 тонн изделий из металлических порошков. Расширился ассортимент создаваемых по данной технологии деталей, стало возможным производство из металлокерамики шатунов двигателей, крышек подшипников, колец синхронизаторов КПП, роторомасляных насосов, седел клапанов, кулачков распределительных валов, узлов АКПП и т. п.

Рекомендуем статьи по металлообработке

С развитием этой металлообрабатывающей отрасли повышается качество исходных материалов, благодаря чему улучшается плотность и прочность готовых изделий и материалов; усложняются формы и увеличивается размерная точность деталей; повышаются механические и функциональные характеристики готовой продукции.

Решению поставленных перед отраслью задач способствует создание оборудования, обладающего высокой формовочной точностью и повышенной производительностью, открытие новых технологических процессов производства изделий из металлических порошков.

На сегодняшний день эта отрасль металлообработки позволяет не только экономить ресурсы, но эффективно создавать материалы, обладающие уникальными свойствами, что невозможно при использовании традиционных способов работы с металлами.

Свойства металлических порошков

Технологическая пригодность металлических порошков, как и любых других материалов, определяется их стандартными характеристиками, среди которых:

пикнометрическая плотность, зависящая от химической чистоты и уровня пористости порошка;
насыпная плотность, под которой понимают массу порошка, получаемую при свободном наполнении емкости заданного объема;
текучесть порошков, определяемая в зависимости от скорости наполнения емкости определенного объема (этот параметр имеет существенное значение, поскольку влияет на производительность последующего прессования);
пластичность, под которой понимают свойство порошка принимать и сохранять определенную форму.

Независимо от того, каким способом получен металлический порошок, его дальнейшая обработка выполняется за счет давления и применения специальных пресс-форм.

Форма изделиям из металлических порошков придается при помощи прессования с использованием пресс-форм, прокатки и шликерной формовки.

Технология шликерной формовки аналогична формовочному литью, с ее помощью изготавливают втулки, оси, штуцеры, валики и др.

Технологический процесс производства металлических порошков

Прежде чем приступить к производству металлокерамических деталей, необходимо изготовить порошки. Различия во фракциях и размерах готовых измельченных частиц обусловлено разными способами производства.

Методы получения порошков делятся на две большие группы:

В основе физико-механических методов изготовления металлических порошков лежит измельчение твердых или жидких частиц металла механическим способом. Эта группа технологий сочетает в себе обработку за счет статических и ударных нагрузок.
При использовании химико-металлургических методов изменяют фазовое состояние исходного материала. Модификация достигается за счет восстановления окислов и солей, электролиза, термической диссоциации карбонильных соединений.

Получение металлических порошков возможно одним из следующих способов:

Шаровым. При этом происходит дробление и перетирание металлических обрезков и стружки при помощи шаровой мельницы.
Вихревым. В этом случае в специальных мельницах насосами нагнетается воздушный поток, под воздействием которого металлические частицы сталкиваются друг с другом. Зерна готового порошка имеют блюдцеобразную форму. Качество готового материала весьма высокое.
При помощи специальных дробилок, измельчающих частицы металла за счет ударного воздействия падающего груза.
Распылением. Этот способ подходит для работы с легкоплавкими металлами. Жидкий сплав распыляют за счет потока сжатого воздуха, а затем измельчают при помощи быстровращающегося диска.
Электролизом. Для восстановления металла используется электрический ток. В результате хрупкость металла повышается, что позволяет измельчать его в мельнице до порошкообразного состояния. Готовые зерна имеют дендритную форму.

1. Физико-механические методы.

Для получения порошка с нужными фракциями используются центробежные мельницы.

Промежуточным этапом является первичное измельчение, для которого используются конусные и валковые дробилки, позволяющие измельчить металл до частиц размером не более 1 см.

В зависимости от используемой технологии процесс занимает от одного часа до трех-четырех суток. При необходимости ускорения производства прибегают к помощи вибрационных мельниц.

Процесс измельчения при помощи таких мельниц отличается большей интенсивностью, поскольку прилагаются режущие усилия, а также создается переменное напряжение. Размер получаемых зерен варьируется от 0,009 до 1 мм.

Повышению производительности процесса измельчения металлических частиц способствует жидкостное воздействие, благодаря которому металл не распыляется. При этом объем используемой жидкости составляет около 40 % от массы обрабатываемого вещества.

Твердосплавные частицы измельчаются при помощи центробежных мельниц. К недостаткам этого типа мельниц относится периодичность работы.

При помощи физико-механических методов нельзя измельчать высокопластичные цветные металлы. Для работы с пластичными материалами используются вихревые мельницы, измельчающие частицы за счет ударов друг о друга.

2. Химико-металлургические методы.

Наиболее распространенным способом изготовления металлических порошков является восстановление железа, выполняемое при помощи рудных окислов или окалины, которая является продуктом горячей прокатки. При этом важное значение имеет количество газообразных соединений в порошке.

Если их количество будет выше допустимой нормы, то готовый порошок будет излишне хрупким, что не позволит его в дальнейшем прессовать. Если превышение нормы все же произошло, излишняя часть газов удаляется при помощи вакуумной обработки.

Наиболее простым и дешевым способом является тот, в основе которого лежат распыление и грануляция. Для измельчения металла используются струи расплава либо инертного газа, распыляемые при помощи форсунок. Температуру и давление газового потока можно регулировать, для охлаждения используется вода.

Медные порошки с высокой степенью чистоты чаще всего получают за счет электролиза.

Какие изделия производят из металлических порошков

Технологические методы, позволяющие получать порошки, весьма многочисленны и разнообразны. Благодаря этому возможно изготовление изделий из металлических порошков, обладающих нужными свойствами и составом.

Технология порошковой металлургии дает возможность создавать новейшие композитные материалы, которые невозможно произвести иными способами. Порошковое покрытие металлических изделий позволяет экономно использовать материалы из-за их более низкого расходного коэффициента.

Без изделий из металлокерамических порошков сегодня не обходятся такие сферы промышленности, как приборо- и машиностроение, радиоэлектроника, изготовление инструментов, включая сверла, резцы.

На сегодняшний день изготовление металлопорошковых изделий автоматизировано, в связи с этим не требуется наличия на предприятии высококвалифицированных кадров. Эти факторы снижают себестоимость готовых металлических изделий.

Если пористость порошков находится в пределах нормы, то их коррозионная стойкость аналогична этому показателю у деталей, произведенных традиционными способами.

Изделия, изготовленные из металлических порошков, устойчивы к резким перепадам температур, что обуславливает сферу их использования.

Благодаря пористой структуре изделия из металлических порошков хорошо удерживают смазку.

Именно поэтому металлопорошковые материалы используются для производства деталей, подвергающихся повышенному трению в процессе эксплуатации (подшипников скольжения, направляющих втулок, вкладышей, щеток электродвигателей).

Поскольку порошковые подшипники имеют пористую структуру, их можно пропитать смазочными материалами. В дальнейшем смазка начнет выходить на поверхность подшипника и перейдет на соприкасающиеся детали. Подобные подшипники называют самосмазывающимися.

Они обладают следующими преимуществами:

экономичностью (снижают расход смазки);
износостойкостью;
экономией на материалах (железо используется вместо дорогой бронзы и баббита).

Пористость изделий в процессе их изготовления можно усиливать путем добавления в металлические порошки графита, характеризующегося отличными смазывающими качествами. Подшипникам, в которых содержится высокий процент графита, смазка не требуется вовсе.

Высокотехнологичные машины и аппаратура комплектуются деталями и элементами, изготовленными из композитных материалов. Развитие высоких технологий повлекло за собой активное развитие металлопорошкового производства. В отличие от сплавов, композитные материалы могут состоять из различных компонентов, как металлических, так и неметаллических.

При помощи традиционных способов металлообработки, к примеру, плавления в металлургических печах, нельзя получить соединения вольфрама и меди. Производство компонентных материалов помогает решить эту проблему.

Для того чтобы изготовить композитные материалы, нужные компоненты просто смешивают друг с другом, затем придают им необходимую форму при помощи пресса, после чего спекают.

Среди композитных материалов можно также отметить ядерное топливо.

Благодаря современным технологиям можно получать твердосплавные изделия за счет добавления в их состав карбидных включений. Не секрет, что чем выше содержание в металле углерода, тем более твердым он является.

Карбид повышает вязкость порошков, при этом не отражаясь на его прочностных характеристиках. Металлокерамические детали отличаются повышенной износостойкостью, поэтому именно из них изготавливают режущие инструменты, твердосплавные матрицы и пуансоны, при помощи которых выполняется листовая штамповка металлов.

Металлические ферромагнитные порошки используются также для создания электроконтактных материалов, т. е. электрических контактов, без которых невозможен выпуск электронных и радиотехнических деталей.

Возможно использование металлических порошков и в других сферах.

Благодаря устойчивости к воздействию высоких температур, порошки оптимальны для производства различных тормозных механизмов. Для повышения жаростойких качеств в металлокерамику добавляют хром, никель и вольфрам.

Для производства абсолютного большинства современных магнитных изделий используются порошки из металла. За счет инновационных технологий железо можно соединять с разного рода силикатами.

Изделия из металлических порошков применяются для создания фильтрующих устройств для газов и горючих веществ.

Читайте также: