Никелевые порошки ПНЭ-2: электролитический никель для порошковой металлургии и наплавки
ПНЭ-2 — электролитический никелевый порошок, получаемый осаждением из сульфатно-хлоридных растворов с последующей промывкой, сушкой и восстановительным отжигом в водороде. Марка регламентируется ГОСТ 9722-97 и выпускается преимущественно с чистотой никеля не менее 99,5 %. Частицы имеют дендритную форму с развитой поверхностью, что обеспечивает высокую насыпную плотность и хорошую формуемость при холодном прессовании. В отличие от карбонильного никеля, ПНЭ-2 содержит меньше углерода и серы, но характеризуется более высоким содержанием кислорода в поверхностных оксидных плёнках.
Технические характеристики
Гранулометрический состав ПНЭ-2 контролируется по остатку на ситах и по среднему размеру частиц (d50). Кислород в порошке присутствует в виде оксидов NiO и NiO; при спекании в восстановительной среде он удаляется, но при спекании в вакууме требует введения углеродсодержащих добавок. Насыпная плотность ПНЭ-2 ниже, чем у газоатомизированных аналогов, что увеличивает усадку при спекании и требует учёта при проектировании пресс-форм.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля никеля | 99,5 % | ГОСТ 13047.1 | Чистота спечённой заготовки | Основа марки |
| Кислород | 0,25–0,60 % | Восстановительное плавление | Требует восстановительной среды | Поверхностные оксиды |
| Насыпная плотность | 1,3–2,2 г/см | ГОСТ 19440 | Усадка при спекании | Дендритная форма |
| Средний размер частиц d50 | 5–12 мкм | Лазерная дифракция | Плотность прессовки | Зависит от партии |
| Углерод | 0,10 % | ГОСТ 13047.4 | Хрупкость спека | Ниже, чем у карбонильного |
| Сера | 0,005 % | ГОСТ 13047.5 | Горячеломкость | Критично для жаропрочных сплавов |
Области применения
- Изготовление никелевых и никельсодержащих спечённых изделий: фильтры, втулки, контакты низковольтной аппаратуры.
- Легирующая добавка в шихту порошковых сталей для повышения ударной вязкости и прокаливаемости.
- Наплавочные порошки для плазменного и газопламенного напыления износостойких покрытий на детали насосов, валов, уплотнительных поверхностей арматуры.
- Производство металлокерамических анодов и токоотводов в химической промышленности и электролизёрах.
- Компонент паст для металлизации керамики в электронной промышленности.
- Добавка в сварочные электроды с никелевым покрытием для сварки чугуна и разнородных сталей.
Технологические особенности
При холодном прессовании ПНЭ-2 вводится пластификатор (стеарат цинка или парафин) в количестве 0,5–1,5 % для снижения трения между частицами. Спекание проводится в водороде или диссоциированном аммиаке при 1100–1250 C; в вакууме требуется добавка графита для восстановления оксидов. Для наплавочных смесей ПНЭ-2 смешивают с порошками самофлюсующихся сплавов на никелевой основе (ПГ-СР, ПГ-10Н-01) для получения композиционных покрытий с повышенной твёрдостью.
Порошок склонен к слёживанию при хранении во влажной атмосфере из-за развитой поверхности дендритов. Рекомендуется хранить в герметичной таре при относительной влажности не выше 60 % и температуре 5–25 C. Перед использованием партию проверяют на насыпную плотность и остаток на сите № 0056.
Вопросы и ответы
Чем ПНЭ-2 отличается от карбонильного никеля?
ПНЭ-2 имеет дендритную форму частиц и более высокое содержание кислорода (0,25–0,60 %), тогда как карбонильный никель отличается сферической формой, меньшим содержанием кислорода и более высокой насыпной плотностью. ПНЭ-2 дешевле и лучше формуется при холодном прессовании.
В какой среде спекают изделия из ПНЭ-2?
Оптимальна восстановительная среда: водород с точкой росы не выше –40 C или диссоциированный аммиак. В вакууме необходимо вводить углеродсодержащие добавки для восстановления поверхностных оксидов никеля.
Какие примеси лимитируются в ПНЭ-2?
ГОСТ 9722-97 ограничивает содержание железа, кобальта, меди, углерода, серы и кислорода. Сера не должна превышать 0,005 %, углерод — 0,10 %, что критично для жаропрочных и коррозионностойких спечённых материалов.
Можно ли использовать ПНЭ-2 для плазменного напыления?
Да, фракция 40–63 мкм применяется в плазменных и газопламенных установках для создания подслоя или износостойкого покрытия. Для повышения твёрдости порошок смешивают с самофлюсующимися никелевыми сплавами.
