Медный порошок ПМС-1

Медный порошок ПМС-1 — стабилизированный электролитический порошок меди с массовой долей основного вещества не менее 99,5 %. Выпускается по ГОСТ 4960-2017 (ранее — ГОСТ 4960-2009 и ГОСТ 4960-75). Сфера применения охватывает порошковую металлургию, приборостроение, электротехнику и ряд других отраслей, где требуется высокочистая медь в дисперсном виде. Ниже рассмотрены состав, характеристики, области использования и условия поставки порошка ПМС-1.

Марки медного электролитического порошка по ГОСТ 4960-2017

Действующий межгосударственный стандарт ГОСТ 4960-2017 «Порошок медный электролитический. Технические условия» распространяется на порошок, получаемый электролитическим методом из сернокислых растворов сульфата меди. Стандарт устанавливает шесть марок:

Марка	Тип
ПМС-1	Стабилизированный
ПМС-11	Стабилизированный
ПМС-А	Стабилизированный
ПМС-В	Стабилизированный
ПМС-К	Стабилизированный конопаточный
ПМС-Н	Стабилизированный низкодисперсный

Стабилизация порошка предотвращает его самопроизвольное окисление на воздухе, что принципиально для сохранения технологических свойств при хранении и транспортировке. Ранее в ГОСТ 4960-75 также присутствовала марка ПМ (нестабилизированный порошок), однако в действующей редакции 2017 года она исключена.

Подробнее о разновидностях и общей классификации медных порошков можно узнать в разделе медь порошковая.

Химический состав порошка ПМС-1

Химический состав медного порошка марки ПМС-1 регламентирован таблицей 1 ГОСТ 4960-2017. Ниже приведены предельные значения массовой доли примесей.

Компонент	Массовая доля, %
Медь (Cu)	не менее 99,5
Железо (Fe)	не более 0,018
Свинец (Pb)	не более 0,05
Мышьяк (As)	не более 0,003
Сурьма (Sb)	не более 0,005
Кислород (O)	не более 0,2
Сернокислые соединения (в пересчёте на SO₄²⁻)	не более 0,01
Прокалённый остаток после обработки HNO₃	не более 0,04
Влага	не более 0,05

По согласованию с потребителем массовая доля меди может быть установлена на уровне не менее 99,7 %. Низкое содержание кислорода (до 0,2 %) — критически важный показатель: повышенное содержание кислорода приводит к короблению спечённых изделий. Содержание свинца и мышьяка жёстко ограничено, поскольку эти элементы отрицательно влияют на электропроводность и механические свойства конечных изделий.

Физические и технологические свойства порошка меди ПМС-1

Насыпная плотность

Насыпная плотность порошка ПМС-1 составляет 1,25–1,9 г/см³ (по таблице 4 ГОСТ 4960-75). По данным ряда поставщиков, ссылающихся на ГОСТ 4960-2017, верхняя граница достигает 2,0 г/см³. Для электротехнической промышленности ГОСТ устанавливает сужённый диапазон: 1,7–2,0 г/см³. Насыпная плотность определяется методом воронки по ГОСТ 19440.

Гранулометрический состав

Размеры частиц порошка ПМС-1 контролируются ситовым анализом:

Размер ячейки сита, мкм	Проход, % не менее
100 (сетка 01)	90–100
71 (сетка 0071)	не менее 90

Для электроугольной промышленности предусмотрено дополнительное требование: проход через сито с сеткой 0045К (45 мкм) в количестве 70–80 %. Это обеспечивает необходимую тонкость помола при изготовлении графито-медных щёток и токосъёмных элементов.

Форма частиц

Частицы порошка всех марок по ГОСТ 4960-2017 имеют дендритную (древовидно-разветвлённую) морфологию. Дендритная форма обеспечивает хорошую прессуемость и высокую прочность сырых прессовок за счёт механического сцепления ветвей дендритов между собой. Это свойство делает электролитический порошок предпочтительным для порошковой металлургии по сравнению, например, с распылённым порошком, имеющим сферическую форму частиц.

Внешний вид

Порошок ПМС-1 представляет собой мелкодисперсное вещество красно-коричневого цвета. Не должен содержать посторонних включений и комков. По цвету порошок должен соответствовать образцу, согласованному между изготовителем и потребителем.

Применение медного порошка ПМС-1 в промышленности

Область применения порошка ПМС-1 определена в приложении А ГОСТ 4960-2017. Основные направления использования:

Порошковая металлургия

Это главная область потребления марки ПМС-1. Из порошка методом холодного прессования и последующего спекания изготавливают спечённые изделия: втулки, кольца, подшипники скольжения, фильтры для тонкой очистки масел. Дендритная форма частиц и контролируемый гранулометрический состав обеспечивают стабильное заполнение пресс-форм и равномерную усадку при спекании.

Порошок ПМС-1 также применяется как компонент смесей при изготовлении антифрикционных деталей, фрикционных колодок и деталей из дисперсно-упрочнённых композиционных материалов. В качестве добавки к железному порошку он повышает электропроводность и антифрикционные свойства спечённых конструкционных деталей.

Электротехническая промышленность

В электротехнике порошок ПМС-1 используют для изготовления электрических контактов, электродов, щёток электрических машин, токопроводящих наконечников. Для данных целей ГОСТ устанавливает повышенные требования к насыпной плотности (1,7–2,0 г/см³), обеспечивающие необходимую плотность прессовки и электропроводность готового изделия. Порошок марки ПМС-1, предназначенный для электроугольной промышленности, должен иметь более тонкий помол (проход через сито 45 мкм — 70–80 %).

Приборостроение и машиностроение

В приборостроении из спечённой меди изготавливают токопроводящие элементы, фильтры, подшипники малого размера. В машиностроении порошок ПМС-1 применяется в составе смесей для алмазных фрез, отрезных алмазных кругов и другого алмазного инструмента, где медная матрица удерживает абразивные зёрна.

Химическая и металлургическая промышленность

Порошок меди используется как легирующая добавка в различных процессах, а также для приготовления катализаторов и реактивов. В оптической промышленности его применяют при обработке стёкол и линз.

Требования безопасности при работе с медным порошком

Медный порошок ПМС-1 негорюч и пожаровзрывобезопасен. По степени воздействия на организм он относится ко 2-му классу опасности (ГОСТ 12.1.007). Предельно допустимая концентрация (ПДК) меди в воздухе рабочей зоны — 1/0,5 мг/м³ (максимально разовая / среднесменная) по ГОСТ 12.1.005.

Пыль медного порошка при попадании в организм через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт может вызывать нарушение функций нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем, кожные заболевания. Производственные помещения должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией (ГОСТ 12.4.021). Работающим с порошком необходимо применять средства индивидуальной защиты: респираторы, перчатки, защитные очки.

Упаковка, транспортировка и хранение порошка ПМС-1

Упаковка

Медный порошок упаковывают в герметично закрытые стальные барабаны с полиэтиленовым вкладышем. По ГОСТ 4960-2017 допускается также использование мягких специализированных контейнеров. Маркировка наносится на каждый барабан трафаретом несмываемой краской или бумажными ярлыками.

Транспортировка

Перевозка допускается любым видом крытого транспорта. Порошок не классифицируется как опасный груз по ГОСТ 19433. При транспортировке необходимо исключить попадание влаги, присутствие кислот и других активных химических веществ.

Условия хранения

Хранение — в упаковке изготовителя, в закрытых помещениях при температуре не выше +25 °C, при отсутствии в окружающей атмосфере окисляющих веществ. Гарантийный срок хранения — 6 месяцев с момента изготовления. По истечении гарантийного срока порошок может использоваться после повторной проверки на соответствие всем требованиям стандарта.

Контроль качества медного электролитического порошка

Изготовитель гарантирует соответствие порошка ПМС-1 требованиям ГОСТ 4960-2017 при соблюдении потребителем условий хранения. Система контроля включает следующие виды проверок:

Показатель	Периодичность контроля
Гранулометрический состав	В каждой партии
Насыпная плотность	В каждой партии
Посторонние включения и комки	В каждой единице упаковки
Влажность	В каждой 5-й партии
Химический состав (Cu, Fe, Pb, As, Sb, O)	Периодически, не реже 1 раза в месяц
Форма частиц	Периодически, не реже 1 раза в месяц

При получении неудовлетворительных результатов хотя бы по одному показателю проводят повторные испытания на удвоенной выборке от той же партии. Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.

Технологические особенности работы с порошком ПМС-1

Влияние характеристик порошка на процесс прессования

Текучесть порошка определяет время заполнения пресс-формы и, соответственно, производительность автоматических прессов. На текучесть порошка ПМС-1 влияют влажность и доля мелкой фракции (менее 45 мкм). Повышенная влажность и избыточное количество мелких частиц ухудшают текучесть и могут приводить к неравномерному заполнению матрицы.

Дендритная морфология частиц обеспечивает высокую прочность сырой прессовки — это позволяет извлекать прессовку из матрицы и перемещать к печи спекания без разрушения. Насыпная плотность влияет на коэффициент заполнения матрицы: чем выше насыпная плотность, тем меньше высота засыпки при заданной массе изделия.

Спекание изделий из медного порошка

Спекание прессовок из порошка ПМС-1 обычно проводят в защитной (восстановительной) атмосфере при температурах 750–950 °C. Контроль содержания кислорода в исходном порошке критичен: при повышенном содержании кислорода в процессе спекания образуются газообразные продукты восстановления оксидов, приводящие к вспучиванию и короблению изделий.

Отличия ПМС-1 от других марок медного порошка

Выбор марки порошка определяется конкретной задачей. Основные отличия ПМС-1 от смежных марок:

Параметр	ПМС-1	ПМС-А	ПМС-В
Основной размер частиц, мкм	до 71–100	до 71–100	45–140 (широкое распределение)
Кислород, %, не более	0,2	0,3	0,1
Основная область применения	Порошковая металлургия, приборостроение	Электротехника (щётки, контакты)	Конструкционные спечённые детали

Марка ПМС-В отличается наиболее жёсткими требованиями к содержанию кислорода (до 0,1 %) и дополнительно нормируется по текучести (не более 36 с) и прочности сырой прессовки (не менее 60 кгс/см² при плотности 6,7 г/см³). Марка ПМС-А предназначена для электротехнической промышленности и контролируется по удельной поверхности частиц (1000–1700 см²/г) и удельному электрическому сопротивлению (не более 20·10⁻⁶ Ом·м).

Общую информацию о технологии получения электролитических медных порошков можно найти на странице производство медных порошков.

Нормативная база и история стандартизации

Стандарт на медный электролитический порошок прошёл несколько редакций:

Стандарт	Статус
ГОСТ 4960-68	Заменён
ГОСТ 4960-75 (с Изм. № 1–4)	Заменён
ГОСТ 4960-2009 (с Изм. № 1)	Заменён
ГОСТ 4960-2017 (с Поправкой)	Действующий

Ключевые изменения в ходе ревизий: исключение марки ПМ (нестабилизированный) из перечня, введение марки ПМС-11, уточнение допустимых видов упаковки (добавлены мягкие специализированные контейнеры), приведение ссылочных стандартов в соответствие с действующей нормативной базой.

Формы поставки медного порошка

Медный порошок ПМС-1 поставляется в следующих вариантах упаковки:

• стальные барабаны с полиэтиленовым вкладышем и герметичной крышкой (типичная фасовка — 80–85 кг нетто);
• мягкие специализированные контейнеры (МКР) для крупных партий;
• по согласованию с потребителем возможна мелкая фасовка (стеклянные банки, полиэтиленовые пакеты).

Каждая партия сопровождается документом о качестве с указанием марки, номера партии, массы нетто, даты изготовления и результатов испытаний по всем нормируемым показателям.