Никелевый порошок

Никелевый порошок — общие сведения

Никелевый порошок — мелкодисперсный металлический полуфабрикат, применяемый в порошковой металлургии, производстве защитных покрытий, изготовлении электродов и ряде других отраслей. Производство и качество никелевого порошка в России и странах СНГ регламентируются ГОСТ 9722-97 «Порошок никелевый. Технические условия» (взамен ранее действовавшего ГОСТ 9722-79). Стандарт распространяется на порошок, изготовленный карбонильным или электролитическим способом. На порошок, получаемый восстановлением никелевых соединений, данный ГОСТ не распространяется.

Классификация никелевого порошка по ГОСТ 9722-97

По способу получения никелевый порошок делится на два основных вида: карбонильный (ПНК) и электролитический (ПНЭ). Каждый вид дополнительно подразделяется по химическому составу и физическим характеристикам.

Карбонильный никелевый порошок (ПНК)

Карбонильный порошок получают термическим разложением карбонила никеля Ni(CO)₄. По химическому составу он делится на четыре группы: У (ультравысокой чистоты), 0 (нулевая), 1 и 2. По насыпной плотности выделяют три группы: Т — тяжёлый, Л — лёгкий, К — крупнозернистый. Каждая группа делится на подгруппы: Т — подгруппы 1, 2, 3, 4; Л — подгруппы 5, 6, 7, 8; К — подгруппы 9, 10.

Сочетание группы по химическому составу и подгруппы по насыпной плотности определяет конкретную марку. Например, обозначение ПНК-0Т1 означает: порошок никелевый карбонильный, нулевая группа по химическому составу, тяжёлый, первая подгруппа по насыпной плотности.

Группа по хим. составу	Группа по насыпной плотности	Подгруппы
У	Т (тяжёлый)	1, 2, 3, 4
0	Т (тяжёлый)	1, 2, 3, 4
1	Л (лёгкий)	5, 6, 7, 8
2	К (крупнозернистый)	9, 10

Электролитический никелевый порошок (ПНЭ)

Электролитический порошок получают электрохимическим осаждением из водных растворов солей никеля с последующей сушкой и термообработкой в восстановительной среде. По химическому составу электролитический порошок делится на две группы: 1 и 2. Обозначение строится проще: ПНЭ-1 — электролитический порошок первой группы, ПНЭ-2 — второй группы.

Химический состав карбонильного никелевого порошка

Химический состав карбонильного никелевого порошка регламентируется таблицей 2 ГОСТ 9722-97. Содержание основного вещества — никеля — определяется по разности 100 % и суммы массовых долей контролируемых примесей. Ниже приведены основные нормируемые примеси для каждой группы.

Группа	Ni, %, не менее	C	Fe	Co	Si	Cu	S
У (ПНК-УТ1…УТ4)	99,90	0,09	0,0015	0,001	0,001	0,0003	0,0007
0 (ПНК-0Т1…0Т4)	99,90	0,09	0,0015	0,001	0,001	0,001	0,001
1 (ПНК-1Л5…1Л8)	99,70	0,28	0,002	0,001	0,001	0,001	0,001
2 (ПНК-2К9, 2К10)	99,70	0,28	0,010	0,001	0,002	0,003	0,001

Кроме указанных в таблице, ГОСТ нормирует содержание мышьяка, цинка, фосфора, кадмия, висмута, марганца, олова, свинца, сурьмы и кальция. Массовая доля этих примесей обеспечивается технологией изготовления и контролируется по требованию потребителя.

Химический состав электролитического никелевого порошка

Для электролитического никелевого порошка содержание основного вещества определяется как сумма никеля и кобальта. Нормы указаны в таблице 3 ГОСТ 9722-97.

Марка	Ni+Co, %, не менее	C	Fe	Co	Si	O	Cu	S
ПНЭ-1	99,5	0,02	0,10	0,20	0,03	0,10	0,06	0,008
ПНЭ-2	99,5	0,02	0,20	0,50	0,03	0,10	0,08	0,010

Различие между ПНЭ-1 и ПНЭ-2 заключается в допускаемом содержании железа (0,10 против 0,20 %), кобальта (0,20 против 0,50 %), меди (0,06 против 0,08 %) и серы (0,008 против 0,010 %). Для электролитического порошка дополнительно нормируется массовая доля кислорода — не более 0,10 % для обеих марок.

Насыпная плотность карбонильного никелевого порошка

Насыпная плотность — один из ключевых параметров при выборе порошка для конкретной технологии. Она определяет поведение порошка при прессовании, дозировании и транспортировке. Значения регламентированы таблицей 5 ГОСТ 9722-97.

Марки порошка	Подгруппа	Насыпная плотность, г/см³
ПНК-УТ1, ПНК-0Т1	1	3,0–3,5
ПНК-УТ2, ПНК-0Т2	2	2,51–2,99
ПНК-УТ3, ПНК-0Т3	3	1,91–2,50
ПНК-УТ4, ПНК-0Т4	4	1,41–1,90
ПНК-1Л5	5	1,01–1,40
ПНК-1Л6	6	0,81–1,00
ПНК-1Л7	7	0,61–0,80
ПНК-1Л8	8	0,45–0,60
ПНК-2К9	9	1,3–1,7
ПНК-2К10	10	1,20 и более

Тяжёлые порошки (группа Т) с насыпной плотностью 1,41–3,5 г/см³ обеспечивают более плотную засыпку матрицы при прессовании. Лёгкие порошки (группа Л) с плотностью 0,45–1,40 г/см³ обладают развитой удельной поверхностью, что важно для каталитических процессов и изготовления пористых изделий. Крупнозернистые порошки (группа К) занимают промежуточное положение и применяются в специальных задачах порошковой металлургии.

Насыпная плотность электролитического никелевого порошка

Для электролитического порошка насыпная плотность регламентируется таблицей 6 ГОСТ 9722-97 и задаётся в виде верхнего предела.

Марка	Насыпная плотность, г/см³, не более
ПНЭ-1	3,4
ПНЭ-2	5,0

Более высокая допустимая плотность ПНЭ-2 объясняется крупным размером частиц и более свободной укладкой без агломерации.

Гранулометрический состав никелевого порошка

Размер и распределение частиц по фракциям определяют текучесть, уплотняемость и спекаемость порошка. ГОСТ 9722-97 устанавливает следующие требования.

Карбонильный порошок

Для марок групп Т и Л (ПНК-УТ1…УТ4, ПНК-0Т1…0Т4, ПНК-1Л5…1Л8) размер частиц должен быть менее 20 мкм. Допускается содержание частиц крупнее 20 мкм не более 20 % (для группы Т) или не более 15 % (для группы Л) от массы партии.

Крупнозернистый порошок ПНК-2К9 имеет размер частиц от 71 до 100 мкм, а ПНК-2К10 — от 45 до 71 мкм. В обеих марках допускается содержание частиц других размеров не более 20 % от массы партии.

Электролитический порошок

Размер частиц ПНЭ-1 должен быть менее 71 мкм, при этом содержание фракции мельче 45 мкм — не менее 30 % от массы партии. Допускается не более 4 % частиц крупнее 71 мкм.

Для ПНЭ-2 размер частиц должен быть менее 250 мкм, содержание фракции мельче 71 мкм — не менее 3 % от массы партии. Допускается не более 3 % частиц крупнее 250 мкм.

Области применения никелевого порошка

Никелевый порошок находит применение в целом ряде отраслей промышленности.

Порошковая металлургия — основная область потребления. Из никелевого порошка методами прессования и спекания изготавливают конструкционные детали, фильтрующие элементы, пористые перегородки. Никель используют и как самостоятельную основу, и как связующий компонент в многокомпонентных шихтах.

Производство электродов и аккумуляторов. Карбонильный порошок входит в состав обмазки сварочных электродов, а также служит сырьём для изготовления пористых пластин никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.

Газотермическое напыление и наплавка. Никелевые порошки используют для нанесения износостойких, жаростойких и антикоррозионных покрытий методами плазменного напыления, газопламенного напыления и лазерной наплавки. Порошок обеспечивает высокую адгезию покрытия к основе и стойкость к агрессивным средам.

Катализ. Мелкодисперсные порошки с развитой удельной поверхностью (группа Л) востребованы в качестве катализаторов процессов гидрирования в химической и нефтехимической промышленности.

Металлургия. Порошок никеля используют как легирующую добавку при производстве нержавеющих, жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов, а также при изготовлении магнитных материалов и электроконтактов.

Упаковка и хранение никелевого порошка

Согласно ГОСТ 9722-97, никелевый порошок упаковывают в полиэтиленовую тару вместимостью до 50 дм³, металлические банки вместимостью до 3 дм³, стальные барабаны или алюминиевые бочки. При упаковке в барабаны и бочки порошок предварительно засыпают в полиэтиленовые или бумажные мешки. Упаковка должна быть герметичной.

Хранение осуществляется в закрытых отапливаемых помещениях. Гарантийный срок хранения карбонильного никелевого порошка составляет 36 месяцев, электролитического — 12 месяцев со дня изготовления. По истечении гарантийного срока перед использованием порошок должен быть проверен на соответствие всем требованиям стандарта.

Партия карбонильного никелевого порошка не должна превышать 10 т, электролитического — 0,5 т. Каждая партия оформляется документом о качестве с указанием марки, номера партии, результатов анализа химического и гранулометрического состава, насыпной плотности и даты изготовления.

Требования безопасности при работе с никелевым порошком

По ГОСТ 9722-97 никелевый порошок относится к 1-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76 (вещества чрезвычайно опасные). При попадании в организм через дыхательные пути порошок раздражает слизистые оболочки, поражает ткань лёгких и оказывает общетоксическое действие. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны составляет 0,05 мг/м³.

Никелевый порошок не горюч. Температура самовоспламенения — 470 °С. При концентрации в воздухе не более 220 г/м³ порошок пожаро- и взрывобезопасен. В воздушной среде и сточных водах при контакте с другими веществами токсичных соединений не образует. Просыпавшийся порошок подлежит сухой и последующей влажной уборке с утилизацией в технологических процессах.

Производственные и лабораторные помещения для работы с порошком оснащаются приточно-вытяжной вентиляцией. Работающие обеспечиваются средствами индивидуальной защиты: респираторами, перчатками, защитными очками и спецодеждой.

Формы поставки никелевого порошка

Никелевый порошок поставляется в соответствии с ГОСТ 9722-97 в следующих марках: карбонильный — ПНК-УТ1, ПНК-УТ2, ПНК-УТ3, ПНК-УТ4, ПНК-0Т1, ПНК-0Т2, ПНК-0Т3, ПНК-0Т4, ПНК-1Л5, ПНК-1Л6, ПНК-1Л7, ПНК-1Л8, ПНК-2К9, ПНК-2К10; электролитический — ПНЭ-1, ПНЭ-2. Каждая партия сопровождается документом о качестве (сертификатом). Класс опасности при транспортировке — класс 9, категория 915, классификационный шифр 9153 по ГОСТ 19433.