Уплотняемость, прессуемость и формуемость порошков

Уплотняемость порошков характеризует их способность к уменьшению занимаемого объема от воздействия давления или вибрации. Эта характеристика определяется, но ГОСТ 25 280–82 и оценивается плотностью прессовок, полученных при давлениях прессования 20, 40, 50, 60, 70 и 80 МПа в цилиндрической пресс-форме. Массу навески вещества рассчитывают по формуле /м = 0,79 где d — диаметр отверстия матрицы, см; р_к — плотность материала порошка, г/см³.

Прессуемость порошков — это их способность образовывать тело заданных формы и размера под воздействием заданного давления.

Прессуемость качественно характеризует свойства порошка, связанные с его уплотняемостью и формуемостью.

Формуемость — это способность порошка сохранять заданную форму в интервале определенных значений плотности или пористости, при которых прессованный брикет не имеет разрушения после его извлечения из формы. Формуемость порошка зависит в основном от формы, размера и состояния поверхности частиц.

В табл. 3.5, табл. 3.6 и на рис. 3.3 — 3.6 представлены некоторые характеристики ультрадисперсных порошков, выпускаемых фирмами разных стран.

Длительная практика, связанная с получением керамических изделий из тонкодисперсных порошков показала, что это сопряжено с большими трудностями. Для их устранения в настоящее время широко применяется грануляция порошков, т. е. получение гранул, представляющих собой конгломерат отдельных мельчайших частиц, связанных в единый уплотненный агрегат. Грануляция тонкодисперсных порошков предусматривает получение гранул, лишенных воздушных пор (предварительное уплотнение порошка), улучшение сыпучести пресс-порошка, достигаемое путем устранения в процессе грануляции топких фракций, повышения воздухопроницаемости пресс-порошка, в результате чего удаление воздуха при прессовании облегчается. Таким образом, гранулированный порошок обладает благодаря почти полному удалению воздуха из гранул большой кажущейся плотностью, хорошими прессовочными свойствами.

Непосредственно процесс грануляции порошка состоит в смешивании порошка с пластификатором и уплотнении пластифицированного морошка давлением. Такое уплотнение может быть достигнуто обработкой массы под катками бегунов, в вибрационных камерных смесителях, брикетированием (прессованием пластифицированной массы). Удельное давление при уплотнении составляет 15−40 МПа, снижаясь от малопластичных к высокопластичным порошкам. Для этой цели успешно применяют тарельчатые грануляторы. Гранулы могут быть также получены при сушке некоторых шликерных масс в распылительных сушилках. Для получения гранул из уплотненного брикета его измельчают часто на бегунах с решетчатым подом, а необходимый зерновой состав пресс-порошка обычно достигается отсевом мелкой фракции на виброситах. Одновременно улучшается форма гранул, сглаживаются углы и ребра, и они приобретают округлую форму, способствующую плотной укладке. Размер гранул и их соотношение в морошке различны для разных масс. Для изготовления мелких изделий используют порошки с гранулами 0,15 — 0,5 мм и более крупными (0,2 — 1 мм).

Количеством введенной технологической свзки определяется пластичность порошка. При малом ее количестве поры между зернами заполняются лишь частично и в порошке или гранулах остается воздух. Пластическая деформация таких гранул затруднена и особенно, если они предварительно спрессованы при высоком давлении. Когда связка присутствует в количестве 25 — 40% по объему, т. е. приближается к теоретической пористости, пресс-порошок приобретает способность к пластической деформации под влиянием приложенного давления. В таких порошках контакт мужду твердыми частицами осуществляется через пленки связки, заполняющей пространство пор, газовая фаза в таких порошках почти совсем отсутствует. Такие высокопластичные пресс-порошки используют преимущественно для так называемого штампования при относительно низком давлении (порядка 10−20 МПа).

Важной характеристикой пресс-порошков является их сыпучесть, поскольку она определяет способность пресс-порошка равномерно заполнять пресс-форму. Это свойство особенно важно при прессовании на полностью автоматизированных прессах, а также при заполнении пресс-формы сложной конфигурации Сыпучесть пресс-порошка зависит главным образом от его гранулометрического состава, формы гранул и их плотности. Как правило, наибольшей сыпучестью обладают порошки из хорошо уплотненных гранул, пластифицированные твердыми неводными пластификаторами (например, парафином) после просева на вибрационных ситах.

Одна из важнейших характеристик прссс-порошка — относительная плотность твердых частиц в сыром отпрессованном изделии, представляющая собой отношение кажущейся плотности изделия к плотности прессуемого порошка. Относительную плотность можно выразить как относительное число меньше единицы, либо в процентах: П_отм = р/т < 1 или П_отн = p'100/т, где р — кажущаяся плотность отпрессованного изделия, г/см³; г — истинная плотность твердых частиц, г/см³. Таким образом, относительная плотность отпрессованного изделия очень наглядно отражает важнейшие свойства порошка, характеризуя его пластичность, степень сжатия, плотность гранул. Чем больше относительная плотность, тем меньше усадка при обжиге, меньше деформация, точнее размеры и выше плотность обожженного изделия.

Некоторые характеристики ультрадисперсных порошков нитрилов и карбидов, выпускаемых фирмами разных стран.

Примечание. В таблице приведены следующие обозначения: а — аморфная, к — кристаллическая.

Характеристики ультрадисперсных порошков некоторых оксидов.

Примечание: в таблице приведены следующие обозначения: ППП — потери при прокаливании. НЮ2 — до двух массовых долей, %. АЬОз — от 75 до 99,99%._.

Рис. 3.5. Кривая распределения частиц в порошке карбида кремния 0-SiC производства Великобритании, марка В10; (состав и некоторые свойства порошка В10 приведены в габл. 3.6).

Рис. 3.6. Микрофотографии ультрадисперсных порошков, полученные на сканирующем электронном микроскопе: а — порошок a-Si₃N₄ марки Н1; 6 — порошок P-SiC марки В10; в — порошок a-Si₃N₄ марки LC10 (см. рис. 3.4. и табл. 3.6); г- порошок a-Si₃N₄ марки LC12 (см. рис. 3.4 и табл. 3.6).