Титановый порошок ПТЭМ-1: электролитический порошок для порошковой металлургии и аддитивных технологий
ПТЭМ-1 — электролитический титановый порошок, получаемый электролизом расплава солей титана с последующей промывкой, сушкой и классификацией. В отличие от гидридно-дегидридных и плазменных порошков, частицы ПТЭМ-1 имеют дендритную или губчатую морфологию с развитой поверхностью, что обеспечивает высокую спекаемость при относительно невысоких температурах. Марка выпускается по ГОСТ 9722-97 и применяется там, где требуется высокая чистота по кислороду и примесям при умеренной насыпной плотности.
Технические характеристики и гранулометрия
Химический состав ПТЭМ-1 нормируется по основе — титану — и лимитирует примеси внедрения, определяющие пластичность спечённого материала. Кислород и азот в электролитическом порошке ниже, чем в губчатом титане, что критично для изделий, работающих под нагрузкой.
- Титан (основа) — не менее 99,5 %
- Кислород — не более 0,35 %
- Азот — не более 0,04 %
- Железо — не более 0,15 %
- Кремний — не более 0,04 %
- Хлор (остаточный) — не более 0,06 %
Фракционный состав поставляется в нескольких диапазонах: крупные фракции — для прессования и спекания заготовок, тонкие — для MIM-технологий и шликерного литья. Насыпная плотность электролитического порошка составляет 1,5–2,2 г/см, что ниже, чем у газоатомизированных аналогов, но обеспечивает хорошую формуемость при холодном прессовании.
| Фракция, мкм | Насыпная плотность, г/см | Текучесть, с/50 г | Кислород, % | Типовое применение |
|---|---|---|---|---|
| –100 +63 | 1,8–2,2 | не норм. | 0,25–0,35 | Прессование втулок, фильтров |
| –63 +40 | 1,6–2,0 | не норм. | 0,28–0,35 | Пористые изделия, катоды |
| –40 +10 | 1,4–1,8 | 35–50 | 0,30–0,35 | MIM, шликерное литьё |
| –10 | 1,2–1,6 | не норм. | 0,32–0,35 | Пасты, покрытия, пигменты |
Технологические свойства
Электролитический ПТЭМ-1 спекается в вакууме или в среде аргона при 1100–1250 C. Дендритная морфология частиц ускоряет диффузионные процессы, поэтому усадка при спекании выше, чем у сферических порошков, — это учитывается при проектировании пресс-форм. Остаточный хлор требует тщательной отмывки; при нарушении технологии он вызывает коррозию спечённых изделий в хлоридсодержащих средах.
Порошок склонен к слёживанию при хранении во влажной атмосфере, поэтому поставляется в герметичной таре с инертным заполнением. Для MIM-процессов ПТЭМ-1 смешивают с полимерным связующим; развитая поверхность частиц увеличивает расход биндера по сравнению с газоатомизированными порошками.
Области применения
- Порошковая металлургия — спечённые втулки, фильтры, пористые электроды для электролизёров
- Аддитивные технологии — сырьё для MIM и шликерной 3D-печати
- Химическая промышленность — аноды и катоды в агрессивных средах
- Медицина — пористые имплантаты с развитой поверхностью для остеоинтеграции
- Металлургия — легирующая добавка и восстановитель в спекании тугоплавких соединений
- Пиротехника и покрытия — титановые пигменты и газопоглотители
Вопросы и ответы
Чем ПТЭМ-1 отличается от гидридно-дегидридного титанового порошка?
ПТЭМ-1 получают электролизом расплава, поэтому он содержит меньше кислорода и не требует водородного восстановления. Гидридно-дегидридный порошок дешевле, но имеет более высокое содержание кислорода и водорода, что снижает пластичность спечённых изделий.
При какой температуре спекается ПТЭМ-1?
Оптимальный интервал — 1100–1250 C в вакууме или аргоне. Дендритная морфология частиц позволяет снизить температуру по сравнению со сферическими порошками, но требует контроля усадки.
Можно ли использовать ПТЭМ-1 в SLM-печати?
Для лазерной плавки в постели порошка ПТЭМ-1 малопригоден из-за неудовлетворительной текучести и несферической формы частиц. Для SLM применяют газоатомизированные сферические порошки; ПТЭМ-1 используют в MIM и шликерных технологиях.
Как хранить титановый порошок ПТЭМ-1?
В герметичной таре с инертным газом при влажности не выше 60 %. Контакт с влагой и хлоридсодержащими средами недопустим из-за остаточного хлора и склонности к слёживанию.
