Порошковую металлургию или металлургию порошков применяют для получения спеченных материалов и изделий разнообразных составов, обладающих различными свойствами и назначениями. Технологически существует много способов обработки металлов, неметаллов и их соединений методом порошковой металлургии, отличающихся производственными особенностями для каждого производителя. Но всех их объединяет две основных цели:

  1. Экономия. Метод порошковой металлургии позволяет получать обычные детали из металла, но при этом снижаются затраты на производство и трудоемкость, уменьшается расход материалов, повышаются иные  технические и экономические показатели по сравнению с традиционными методами металлургии.
  2. Получение новых соединений. Применение метода порошковой металлургии позволяет получать такие соединения материалов, которые традиционными методами невозможно соединить. Получаемые изделия из новых материалов обладают особыми характеристиками, недоступными для традиционных материалов. Таким образом, получают большинство изделий, обладающих фрикционными и антифрикционными свойствами, а также изделия из пористых материалов.

Порошковая металлургия характерна особым способом получения изделий, когда исходное сырье порошкообразной формы засыпают в заранее подготовленные формы (под заданное изделие), сжимают специальными прессами, спрессовывают. Далее полученную заготовку подвергают термической обработке, порошки при этом спекаются. Особенностью такого способа обработки металлов является температура спекания, которая значительно ниже температур их плавления. Другими словами, если для получения изделия, например, из вольфрама методом плавления необходима температура около 3500°С, то для спекания порошка этого металла понадобится всего около 1500°С.

Основные этапы получения изделия методом порошковой металлургии

  • смешивание порошков. Для получения изделий со специфическими свойствами используют несколько порошков различных материалов. Смешивание производится для получения однородной механической смеси;
  • спрессовывание смеси порошков (формование). Подвергая порошки прессованию, получаем заготовку будущего изделия;
  • высокотемпературное воздействие на заготовку (спекание). Чтобы избежать окислению, спекание необходимо проводить без доступа кислорода (вакуум, нейтральные газы, водород). При повышении температуры спекания повышается усадка и плотность, таким образом, получаем или монолитное или пористое изделие.

Но используются и другие способы получения изделий методом металлургии порошков, в некоторых случаях совмещают этапы формования и спекания, то есть порошки спрессовывают при сильном нагревании. Также применяют метод пропитки спрессованного порошка расплавленным металлом.

Наиболее затратным является даже не процесс изготовления изделий из порошковой смеси, а получение самих порошков. Способов получения порошков очень много, для получения различных порошков металлов используются разные методы:

  • механически измельчают металлы, для чего применяют вихревые, вибрационные или шаровые мельницы;
  • распыляют расплавленный металл при помощи сжатого воздуха в атмосфере инертных газов;
  • восстанавливают руду или окалину;
  • при помощи электролитов осаждают металл;
  • используют сильный ток в вакууме;
  • также используются методы науглероживания, термической диссоциации и т.д.

Преимущества использования порошковой металлургии

  • экономически выгодно. Для получения изделий методом порошковой металлургии необходимо затрачивать меньше энергоресурсов, чем при плавлении. Также значительно уменьшаются отходы материалов, полученное изделие практически не нуждается в дополнительной механической обработке;
  • возможность получения изделий из металлов различной температуры плавления (например, медновольфрамовые), из металлов и неметаллов (железографитовые), изделий с пористой структурой (незаменимы для изготовления самосмазывающихся подшипников);
  • чистота материала. Благодаря защитной атмосфере, при спекании отсутствует кислород, что не допускает образования окислений, загрязняющих материал;
  • высокая автоматизация процесса. Технологический процесс максимально автоматизирован, смешивание порошков, дозировка их в пресс-формы, запекание происходят в автоматическом режиме без дополнительных перевозок и обработок.

Казалось бы, метод порошковой металлургии благодаря всем достоинствам должен вытеснить остальные способы обработки металлов, но такой метод показывает свои экономические выгоды лишь в производстве изделий большого масштаба. Если сравнивать затраты порошковой и традиционной металлургии, то в первом случае основные средства идут на подготовку порошков и настройку оборудования, то во втором случае основным расходом является оплата человеческого труда.

Экономически выгодно применять металлургию порошков для изготовления небольших изделий тиражом более десяти тысяч экземпляров, поэтому заменить все детали из стали и чугуна на порошковые не всегда целесообразно и выгодно. Все дело в значительной стоимости готового порошка и пресс-форм. Но стальные и чугунные детали никогда не сравняются с порошковыми деталями по своим свойствам, именно благодаря своим уникальным свойствам изделия порошковой металлургии так затребованы в современном мире.

Исходя из вышеперечисленного, можем обозначить недостатки порошковой металлургии:

  • дороговизна металлического порошка;
  • необходимость использования защитной атмосферы при спекании;
  • ограниченные параметры получаемых изделий. Существующие пресс-формы не позволяют получать изделия больших размеров и высокой сложности;
  • несмотря на наличие уникальных достоинств, порошковые детали не дают необходимой прочности, какие возможны при получении изделий традиционными методами обработки металла – литьем, ковкой.