Медный порошок ПМ: характеристики, марки и применение в промышленности
Медный порошок ПМ — металлургический порошок, получаемый электролитическим осаждением меди из водных растворов сульфата с последующей промывкой, стабилизацией и сушкой. Маркировка «ПМ» регламентируется ГОСТ 4960-2009, который устанавливает требования к гранулометрическому составу, насыпной плотности, содержанию примесей и технологическим свойствам. Частицы имеют дендритную форму, что обеспечивает высокую удельную поверхность и хорошую спекаемость при относительно низких температурах.
Марки и гранулометрический состав
Стандарт делит продукцию на марки в зависимости от дисперсности и чистоты. Основные марки:
- ПМС-1 — мелкий порошок с размером частиц 10–40 мкм, содержание меди не менее 99,5 %;
- ПМС-2 — средний, 40–100 мкм, применяется для компактирования и спекания;
- ПМС-11 — мелкодисперсный, до 20 мкм, для металлизации и красок;
- ПМС-А — восстановленный, с повышенной насыпной плотностью;
- ПМС-Н — с нормированным содержанием кислорода для электротехники.
Насыпная плотность варьируется от 1,2 до 3,5 г/см в зависимости от марки и состояния частиц. Потери при восстановлении в водороде не превышают 0,3–0,5 %. Текучесть порошка ПМС-2 составляет 25–40 с по стандартной воронке, что критично для автоматизированных пресс-форм.
Технические параметры и контроль качества
| Марка | Размер частиц, мкм | Насыпная плотность, г/см | Cu, % мин. | Кислород, % макс. |
|---|---|---|---|---|
| ПМС-1 | 10–40 | 1,5–2,5 | 99,5 | 0,35 |
| ПМС-2 | 40–100 | 2,0–3,0 | 99,5 | 0,30 |
| ПМС-11 | 5–20 | 1,2–2,0 | 99,0 | 0,50 |
| ПМС-А | 20–63 | 2,5–3,5 | 99,3 | 0,40 |
| ПМС-Н | 10–50 | 1,8–2,8 | 99,7 | 0,15 |
Контроль включает ситовой анализ, определение удельной поверхности методом БЭТ, рентгенофлуоресцентный анализ на примеси (Fe, Pb, Zn, Ni). Для ответственных применений нормируется содержание влаги — не более 0,1 %.
Технологические свойства и поведение при переработке
Дендритная морфология частиц ПМ обеспечивает механическое сцепление при холодном прессовании. Уплотняемость при давлении 400–600 МПа достигает 6,8–7,2 г/см. Спекание проводится в защитной атмосфере (водород, диссоциированный аммиак) при 800–950 C в течение 30–60 минут. Усадка составляет 2–5 % в зависимости от фракции и давления прессования.
Для инфильтрации медным расплавом порошок ПМС-2 используется в пористых заготовках на основе железа. Высокая теплопроводность спечённых изделий — 350–390 Вт/(мК) — обеспечивает эффективный отвод тепла в теплообменных системах.
Области применения
- Порошковая металлургия: изготовление втулок, подшипников скольжения, фрикционных дисков;
- Электротехника: токопроводящие пасты, экранирующие покрытия, контакты низковольтной аппаратуры;
- Химическая промышленность: катализаторы гидрирования и окисления;
- Аддитивные технологии: сырьё для селективного лазерного плавления (SLM) медных компонентов;
- Антифрикционные покрытия: напыление на поверхности трения в узлах металлорежущих станков;
- Металлургия: легирование медных сплавов, раскисление стали.
В производстве подшипников скольжения порошок ПМС-1 смешивается с графитом и оловом, прессуется и спекается при 780–820 C. Пористость готовых втулок составляет 18–25 %, что обеспечивает удержание смазки. В электронной промышленности ПМС-11 применяется для создания проводящих дорожек методом трафаретной печати с последующим обжигом при 600–700 C.
Условия хранения и транспортировки
Порошок ПМ хранится в герметичной таре в сухих отапливаемых помещениях при относительной влажности не выше 60 %. Окисление поверхности начинается при контакте с влажным воздухом, что повышает содержание кислорода и снижает спекаемость. Гарантийный срок хранения — 12 месяцев с даты изготовления при соблюдении условий. Транспортировка допускается всеми видами закрытого транспорта.
Вопросы и ответы
Чем отличается ПМС-1 от ПМС-2?
ПМС-1 имеет более мелкую фракцию (10–40 мкм) и применяется для тонких покрытий и катализаторов, тогда как ПМС-2 (40–100 мкм) предназначен для прессования и спекания объёмных изделий.
Какая атмосфера используется при спекании медного порошка ПМ?
Оптимальна водородная или диссоциированный аммиак; допустимо применение эндотермического газа с точкой росы не выше –40 C для предотвращения окисления.
Какой максимальный размер частиц допускается ГОСТ 4960-2009?
Для марки ПМС-2 верхний предел ситового остатка на сите 100 мкм не должен превышать 1 %; для ПМС-1 остаток на сите 40 мкм — не более 2 %.
Можно ли использовать ПМ для SLM-печати?
Да, фракции 10–40 мкм (ПМС-1, ПМС-11) пригодны для селективного лазерного плавления, однако требуется сферизация частиц или газовое распыление для улучшения текучести.
