Изготовление металлического порошка
Первым шагом в общем процессе порошковой металлургии (ПМ) является изготовление металлических порошков. В производстве порошков используются четыре основных процесса: твердофазное восстановление, распыление, электролиз и химический.
Твердотельное восстановление
При твердофазном восстановлении отобранная руда измельчается, обычно смешивается с углеродом, и проходит через печь непрерывного действия. В печи происходит реакция восстановления углерода и кислорода из порошка, в результате которой остается кусок губчатого металла, который затем измельчается, отделяется от всех неметаллических материалов и просеивается для получения порошка. Поскольку операция очистки не требуется, чистота порошка зависит от чистоты сырья. Частицы неправильной формы, похожие на губку, мягкие, легко сжимаются и дают прессовка хорошей прочности перед спеканием («сырой»).
Распыление
В этом процессе расплавленный металл разделяется на мелкие капли и быстро замораживается до того, как капли войдут в контакт друг с другом или с твердой поверхностью. Обычно тонкую струю расплавленного металла разрушают, подвергая ее воздействию высокоэнергетических струй газа или жидкости. В принципе, этот метод применим ко всем металлам, которые можно плавить, и используется в коммерческих целях для производства железа; медь; легированные стали; латунь; бронза; металлы с низкой температурой плавления, такие как алюминий, олово, свинец, цинк и кадмий; и, в отдельных случаях, вольфрам, титан, рений и другие материалы с высокой температурой плавления.
Электролиз
Подбирая подходящие условия, такие как состав и концентрация электролита, температура и плотность тока, многие металлы можно осаждать в губчатом или порошкообразном состоянии. Часто требуется дальнейшая обработка — промывка, сушка, восстановление, отжиг и дробление, что в конечном итоге приводит к получению порошков высокой чистоты и высокой плотности. Медь является основным металлом, получаемым электролизом, но таким же способом производятся также порошки железа, хрома и магния. Из-за связанных с этим высоких затрат энергии электролиз обычно ограничивается порошками высокой ценности, такими как медные порошки с высокой проводимостью.
Химическая
Наиболее распространенные методы химической обработки порошков включают восстановление оксидов, осаждение из растворов и термическое разложение. Получаемые порошки могут иметь большие различия по свойствам, но при этом иметь строго контролируемый размер и форму частиц. Порошки с пониженным содержанием оксидов часто характеризуются как «губчатые» из-за наличия пор внутри отдельных частиц. Осажденные из раствора порошки могут обеспечить узкий гранулометрический состав и высокую чистоту. Термическое разложение чаще всего используют для переработки карбонилов. Эти порошки после измельчения и отжига имеют чистоту, превышающую 99,5%.