Методы получения металлических порошков: технологии, ГОСТы и современные инновации

1. Химическое восстановление
А) Восстановление из оксидов и твердых соединений
- Восстановители: водород, конвертированный природный газ, кокс, металлы (натрий, кальций).
- Сырьё: окисленные руды, прокатная окалина, химические соединения.
- Получаемые материалы: порошки Fe, Cu, Ni, Co, W, а также карбиды и бориды.
- Преимущества: экономичность, масштабируемость (по ГОСТ Р 56305-2014).

Б) Восстановление из водных растворов
- Восстановители: водород, оксид углерода.
- Сырьё: сернокислые или аммиачные растворы солей металлов.
- Применение: получение высокодисперсных порошков Ag, Cu для электроники.

В) Восстановление газообразных соединений
- Реакция: МеГ_x+0,5xH₂→Ме+xНГ (Г = Cl, F).
- Методы: плазмохимические технологии (плазма 4000–10000°C) для получения порошков W, Mo, Ni.
- Современные тренды: использование низкотемпературной плазмы для нанопорошков.

2. Электролиз
- Процесс: осаждение металлов на катоде из растворов или расплавов.
- Материалы: из водных сред — Cu, Ni, Fe; из расплавов — Ta, Ti, Zr.
- Недостатки: высокая стоимость из-за энергозатрат.
- Стандарты: требования к чистоте по ГОСТ 20851.4-93.

3. Диссоциация карбонилов
- Карбонилы: летучие соединения типа Ме_a(CO)_c (пример: Ni(CO)₄.
- Применение: производство порошков Ni, Fe, Co, Cr.
- Ограничения: высокая стоимость (в 10–20 раз дороже восстановленных порошков).

4. Термодиффузионное насыщение
- Метод: нагрев смеси порошков разнородных металлов.
- Результат: сплавы (латунь, хромовые стали).
- Использование: аэрокосмическая промышленность.

5. Испарение и конденсация
- Процесс: испарение металла с последующей конденсацией паров.
- Материалы: Zn, Cd (низкая температура испарения).
- Проблемы: высокое содержание оксидов.

6. Межкристаллитная коррозия
- Технология: разрушение межкристаллитных прослоек в сплавах.
- Применение: получение порошков коррозионностойких сталей.

Формование порошков
Цель: создание заготовок (прутки, трубы) с сохранением формы.

Методы формования

Инновации:
- Горячее изостатическое прессование (ГИП): устранение пор, повышение плотности (по ГОСТ 26673-2017).
- 3D-печать: аддитивное формование сложных деталей из порошков Ti, Al.

Современные тренды и экология
- Нанотехнологии: синтез ультрадисперсных порошков для медицины.
- Рециклинг: использование отходов металлургии (прокатная окалина).
- Энергоэффективность: переход на водородные восстановители вместо кокса.

Заключение. Методы получения и формования порошков сочетают классические подходы (химическое восстановление, электролиз) с инновациями (плазмохимия, 3D-печать). Соблюдение ГОСТ и внедрение экологичных технологий обеспечивают рост отрасли.