Циркониевый порошок ПЦЭ-ОРО.Ч. — химический состав и гранулометрия
Циркониевый порошок ПЦЭ-ОРО.Ч. — это порошковый материал на основе циркония, получаемый методом кальцийтермического восстановления или электрохимическим рафинированием с последующим гидрированием и дегидрированием. Обозначение ПЦЭ-ОРО.Ч. расшифровывается как порошок циркониевый электролитический, особо чистый по химическому составу. Материал относится к категории пирофорных порошков, что требует соблюдения специальных условий хранения и транспортировки под инертным газом или в вакуумной упаковке.
Ключевое отличие данной марки — содержание основного металла не менее 99,7 % и строго нормированное количество примесей. В частности, содержание гафния, который является естественным спутником циркония в рудах, ограничено на уровне, позволяющем использовать порошок в ядерной энергетике. Концентрация кислорода, азота и углерода контролируется в пределах сотых долей процента, что обеспечивает стабильность физико-химических свойств при последующей переработке.
Технические характеристики и гранулометрический состав
Порошок ПЦЭ-ОРО.Ч. поставляется в нескольких фракциях, что позволяет подобрать материал под конкретный технологический процесс. Основные фракции варьируются от мелкодисперсных (менее 40 мкм) до более крупных (до 315 мкм). Насыпная плотность зависит от гранулометрии и составляет от 1,5 до 2,8 г/см. Удельная поверхность частиц, определяемая методом БЭТ, может достигать 1–3 м/г для мелких фракций.
| Фракция, мкм | Массовая доля циркония, % | Содержание гафния, % | Насыпная плотность, г/см | Температура воспламенения, C |
|---|---|---|---|---|
| менее 40 | 99,8 | 0,01 | 1,5–1,8 | 180–220 |
| 40–100 | 99,7 | 0,02 | 1,9–2,2 | 220–260 |
| 100–200 | 99,7 | 0,02 | 2,3–2,6 | 260–300 |
Области применения в промышленности
Высокая чистота и контролируемый гранулометрический состав ПЦЭ-ОРО.Ч. определяют его использование в следующих направлениях:
- производство изделий ядерной энергетики — оболочек твэлов, канальных труб и других компонентов активной зоны реакторов;
- изготовление жаростойких покрытий и плазменное напыление на лопатки газотурбинных двигателей;
- легирование специальных сталей и жаропрочных сплавов для аэрокосмической отрасли;
- производство пиротехнических составов и воспламенителей для систем аварийного поджига;
- получение геттеров — газопоглотителей для вакуумной техники и электронно-лучевых установок;
- синтез керамических материалов на основе диоксида циркония для высокотемпературных печей.
Особенности работы с материалом
Порошок ПЦЭ-ОРО.Ч. проявляет пирофорные свойства: при контакте с воздухом во взвешенном состоянии он способен к самовоспламенению. Работы с материалом ведутся в перчаточных боксах с инертной атмосферой аргона или гелия. Хранение осуществляется в герметичных контейнерах под слоем инертного газа. При проведении технологических операций — просеивании, смешивании, дозировании — необходимо заземление оборудования и использование искробезопасного инструмента.
Для металлургических процессов порошок применяется в качестве раскислителя и модификатора структуры. Введение циркония в сталь способствует измельчению зерна и повышению ударной вязкости при отрицательных температурах. В производстве алюминиевых сплавов добавка циркония обеспечивает формирование мелкозернистой структуры при литье слитков.
Вопросы и ответы
Чем отличается ПЦЭ-ОРО.Ч. от порошка ПЦРК-1?
ПЦЭ-ОРО.Ч. — порошок электролитического рафинирования с содержанием основного металла не менее 99,7 %, тогда как ПЦРК-1 получают кальцийтермическим восстановлением и он содержит не менее 99,0 % циркония. Различие в чистоте определяет область применения: ПЦЭ-ОРО.Ч. используется в атомной отрасли и электронике, ПЦРК-1 — в общем машиностроении.
Какой размер частиц оптимален для плазменного напыления?
Для плазменного напыления применяется фракция 40–100 мкм. Частицы меньшего размера испаряются в плазменной струе до достижения подложки, а более крупные не успевают полностью расплавиться, что снижает адгезию покрытия.
Допустимо ли хранение порошка на воздухе?
Нет. ПЦЭ-ОРО.Ч. пирофорен, поэтому хранение возможно только в герметичной таре под аргоном или в вакууме. Нарушение условий хранения приводит к окислению частиц и потере требуемых свойств.
Каким нормативным документом регламентируется качество порошка?
Качество циркониевого порошка ПЦЭ-ОРО.Ч. регламентируется техническими условиями ТУ 95.250-74, которые устанавливают требования к химическому составу, гранулометрии и методам контроля.
