Титановый порошок ПТС: характеристики, фракции и применение
Титановый порошок ПТС — продукт гидридно-кальциевого восстановления, выпускаемый по ГОСТ 9722-97. В отличие от сферических порошков для аддитивных технологий, частицы ПТС имеют губчатую дендритную морфологию с развитой удельной поверхностью, что обеспечивает высокую спекаемость при относительно низких температурах. Содержание титана — не менее 99,0 %, кислорода — 0,25–0,6 %, водорода — до 0,35 % (регламентируется марками ПТС-1, ПТС-2, ПТС-3).
Марки и гранулометрический состав
Порошок ПТС классифицируют по чистоте и фракционному составу. Основные марки:
- ПТС-1 — Ti 99,5 %, Fe 0,15 %, Cl 0,06 %, для ответственных спечённых изделий;
- ПТС-2 — Ti 99,0 %, Fe 0,25 %, Cl 0,10 %, общепромышленное применение;
- ПТС-3 — Ti 98,5 %, Fe 0,40 %, Cl 0,15 %, расходные электроды, легирование;
- ПТС-1-1, ПТС-2-1 — узкие фракции с ограничением по верхнему классу крупности.
Стандартные фракции: –0,05 мм; –0,1 мм; –0,16 мм; –0,25 мм; –0,4 мм; –0,63 мм. Насыпная плотность губчатого ПТС — 1,2–2,0 г/см, что существенно ниже плотности компактного титана (4,51 г/см) и требует учёта усадки при прессовании.
Технологические свойства
Формовка выполняется холодным прессованием при давлениях 300–800 МПа; прочность сырых прессовок достигает 15–40 МПа за счёт механического зацепления дендритов. Спекание проводят в вакууме 10–10 Па или в среде аргона при 1150–1300 C с выдержкой 1–4 ч. Остаточная пористость спечённых заготовок — 5–15 %, что позволяет получать фильтрующие элементы с проницаемостью по газу и жидкости.
| Марка | Ti, % | O, % | Fe, % | Фракция, мм |
|---|---|---|---|---|
| ПТС-1 | 99,5 | 0,25 | 0,15 | –0,16 |
| ПТС-2 | 99,0 | 0,35 | 0,25 | –0,25 |
| ПТС-3 | 98,5 | 0,50 | 0,40 | –0,63 |
Области применения
Порошок ПТС востребован там, где требуется развитая поверхность или экономия дорогостоящего компактного титана:
- спечённые фильтры и мембраны для агрессивных сред в химическом аппаратостроении;
- пористые аноды электролизёров в цветной металлургии и гальванических линиях;
- легирование титановых сплавов и шихта для вакуумно-дугового переплава;
- порошковая металлургия конструкционных деталей авиационной и медицинской техники;
- пиротехнические составы и газопоглотители (геттеры) в электровакуумных приборах;
- напыление износостойких и коррозионностойких покрытий газотермическими методами.
При работе с ПТС учитывают пирофорность мелких фракций: хранение и транспортировка — в герметичной таре под аргоном, исключая контакт с открытым пламенем и влагой.
Вопросы и ответы
Чем ПТС отличается от сферического порошка для 3D-печати?
Частицы ПТС имеют губчатую дендритную форму, насыпная плотность ниже, текучесть ограничена. Для SLM/DMLS применяют газоатомизированные сферические порошки, а ПТС используют в прессовании и спекании.
Какая фракция ПТС подходит для спечённых фильтров?
Для фильтров по жидкости и газу применяют фракции –0,16 мм и –0,25 мм марок ПТС-1 и ПТС-2: они дают пористость 30–50 % и проницаемость, регулируемую давлением прессования.
Требуется ли восстановительный отжиг перед спеканием?
Да, при повышенном содержании водорода и кислорода проводят вакуумный отжиг при 700–900 C для удаления газовых примесей и снижения хрупкости прессовок.
Как хранить титановый порошок ПТС?
В герметичной таре под инертным газом при влажности не выше 60 %, вдали от источников огня. Мелкие фракции пирофорны, поэтому недопустимо их открытое хранение и контакт с окислителями.
