Титановый порошок ПТК-1: технические характеристики и области применения
Титановый порошок ПТК-1 — продукт гидридно-кальциевого восстановления, выпускаемый по ГОСТ 9722-97. Марка относится к нелегированным титановым порошкам повышенной чистоты: массовая доля титана — не менее 99,5 %, содержание примесей железа, кремния, хлора и кислорода регламентировано узкими допусками. Именно низкое содержание хлора (не более 0,06 %) отличает ПТК-1 от электролитических порошков и делает его пригодным для вакуумных и защитно-восстановительных процессов, где остаточный хлор вызывает коррозию оснастки и пористость спечённого материала.
Гранулометрический состав ПТК-1 — полидисперсный, с преобладанием фракции менее 100 мкм; насыпная плотность составляет 1,2–1,8 г/см, что требует учёта при объёмном дозировании в пресс-формах и шнековых питателях. Частицы имеют губчатую дендритную морфологию с развитой поверхностью, что повышает спекаемость, но одновременно увеличивает газонасыщение при хранении на воздухе.
Нормируемые показатели
| Показатель | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Ti | 99,5 % | ГОСТ 9722-97 | Стабильность свойств спека | Основа марки |
| Железо, Fe | 0,15 % | спектрофотометрия | Твёрдость, пластичность | Лимитируется |
| Хлор, Cl | 0,06 % | аргентометрия | Коррозия оснастки | Ключевой параметр |
| Кислород, O | 0,35 % | восстановительное плавление | Хрупкость спека | Контроль атмосферы |
| Насыпная плотность | 1,2–1,8 г/см | ГОСТ 19440 | Засыпка пресс-форм | Зависит от фракции |
| Фракция | менее 100 мкм | ситовой анализ | Пористость, усадка | Полидисперсный |
Технологические свойства и переработка
ПТК-1 перерабатывается методами порошковой металлургии: холодное одноосное прессование, изостатическое прессование (CIP/HIP), шликерное литьё, MIM-инжекция. Из-за склонности к окислению спекание проводят в вакууме (10–10 мм рт. ст.) или в среде аргона высокой чистоты при 1150–1250 C. Остаточная пористость после спекания — 2–8 % в зависимости от давления прессования и фракционного состава.
Для получения плотности выше 99 % применяют горячее изостатическое прессование при 900–950 C и давлении 100–150 МПа. Порошок также вводят в состав композиционных шихт для лазерной и электронно-лучевой наплавки, однако для SLM/DMLS-печати ПТК-1 используется ограниченно из-за неоптимальной сферичности частиц.
Области применения
- Пористые фильтрующие элементы для агрессивных сред в химическом аппаратостроении.
- Антикоррозионные покрытия на деталях судовой арматуры и теплообменников.
- Порошковые заготовки для последующего HIP-компактирования в авиадвигателестроении.
- Пиротехнические составы и геттеры в вакуумных приборах.
- Добавки в шихту для получения титановых сплавов методом вакуумно-дугового переплава.
- Электроды для плазменного напыления биосовместимых покрытий.
Условия хранения и транспортировки
ПТК-1 поставляется в герметичной таре с инертным заполнением. Хранение на открытом воздухе приводит к росту кислорода и влагопоглощению, что снижает спекаемость. Порошок пожароопасен в аэровзвеси: нижний концентрационный предел воспламенения — 45–65 г/м. При работе с ним требуется искробезопасный инструмент и заземление оборудования.
Вопросы и ответы
Чем ПТК-1 отличается от ПТМ и ПТОМ?
ПТК-1 — нелегированный титан гидридно-кальциевого восстановления с пониженным хлором. ПТМ — магниетермический, с более высоким содержанием магния и хлора; ПТОМ — электролитический, с иной морфологией частиц и повышенным кислородом.
Какая фракция ПТК-1 оптимальна для MIM-технологии?
Для металлической инжекции применяют фракцию менее 45 мкм, полученную рассевом. Полидисперсный ПТК-1 без классификации даёт нестабильное заполнение формы и повышенную усадку.
При какой температуре спекается ПТК-1?
В вакууме — 1150–1250 C с выдержкой 1–3 ч. Для активации спекания допускается введение гидрида титана или повышение температуры до 1300 C, но это увеличивает рост зерна.
Можно ли использовать ПТК-1 для 3D-печати?
Ограниченно. Несферическая губчатая морфология ухудшает растекание порошкового слоя. Для SLM предпочтительны газоатомизированные сферические порошки ВТ1-0 или Ti-6Al-4V.
