Порошок медный электролитический

Медный порошок электролитический — технический продукт с дендритной формой частиц, получаемый электролитическим методом из сернокислых растворов сульфата меди. Основная область применения — порошковая металлургия, электротехника, приборостроение. Нормативная база на территории России и стран СНГ — ГОСТ 4960-2017 (межгосударственный стандарт, заменил ГОСТ 4960-2009).

Поставляем медный электролитический порошок марки ПМС-1 со склада. На этой странице — полные технические характеристики по ГОСТ, описание всех марок, требования к химическому составу, гранулометрии, насыпной плотности, условиям хранения и поставки.

Метод получения: электролиз медного купороса

Медный порошок электролитический получают электролизом водного раствора сульфата меди (медного купороса, CuSO₄) с добавлением серной кислоты. Катод, на котором осаждается медь, периодически снимают, осадок промывают, сушат в восстановительной атмосфере и стабилизируют — обрабатывают для предотвращения окисления поверхности частиц.

Именно условия электролиза — плотность тока, температура электролита, концентрация сульфата меди и серной кислоты — определяют форму, размер частиц и насыпную плотность конечного продукта. Варьируя режим, получают порошки с различными характеристиками для разных марок.

Нестабилизированный порошок (марка ПМ) выпускают без защитной обработки; стабилизированные марки (ПМС-1, ПМС-А, ПМС-В, ПМС-К, ПМС-Н) проходят дополнительную обработку для сохранения химической активности поверхности в заданных пределах на протяжении гарантийного срока.

Форма частиц у всех марок — дендритная. Это принципиально важно: дендритные (разветвлённые) частицы обеспечивают механическое зацепление при прессовании, что даёт более высокую прочность сырой прессовки по сравнению со сферическими порошками того же состава. Именно поэтому электролитические медные порошки предпочтительны для порошковой металлургии, тогда как для нанесения покрытий методами термического напыления нередко используют распылённые (сферические) частицы.

Подробнее о номенклатуре медных порошков, доступных к поставке, — на странице медь порошковая.

Марки медного электролитического порошка по ГОСТ 4960-2017

ГОСТ 4960-2017 предусматривает шесть марок, различающихся физическими характеристиками и целевым применением:

ПМ — нестабилизированный порошок

Марка ПМ — нестабилизированный медный порошок с наиболее высокой химической активностью поверхности частиц. Из-за отсутствия стабилизирующей обработки поверхность легко окисляется на воздухе, что сокращает гарантийный срок хранения до 2 месяцев. При этом данная марка обладает хорошей сыпучестью, что важно для автоматизированных дозирующих систем.

Применение ПМ ограничено производствами с быстрым оборотом материала, где порошок перерабатывают в течение гарантийного срока. При хранении сверх срока порошок подлежит повторной проверке по всем показателям стандарта.

ПМС-1 — стабилизированный порошок общего назначения

Марка ПМС-1 — наиболее распространённая в российской промышленности. Стабилизирующая обработка обеспечивает гарантийный срок хранения 6 месяцев при соблюдении условий транспортирования и хранения. Диапазон насыпной плотности по ГОСТ 4960 (таблица насыпной плотности) для ПМС-1 составляет от 1,25 до 2,0 г/см³; для применения в электротехнической промышленности — 1,7–2,0 г/см³.

Порошок ПМС-1 применяется в порошковой металлургии для получения спечённых изделий (втулки, кольца, фильтры, контакты, щётки электрических машин), в электроугольной промышленности — при производстве щёток коллекторных машин, а также в качестве компонента паяльных и токопроводящих паст.

Особое требование для электроугольной промышленности: порошок марок ПМ и ПМС-1 должен проходить через сито с сеткой 0045К в количестве от 70 до 80% по массе (по ГОСТ 6613). Это требование действует только при поставке для данной отрасли и указывается в договоре.

ПМС-А — мелкодисперсный стабилизированный порошок

Марка ПМС-А — мелкодисперсная версия с нормируемым распределением частиц по крупности. По ГОСТ 4960, доля частиц с условным диаметром 10 мкм и менее должна составлять 25–60%, удельная поверхность частиц — 1000–1700 см²/г. Насыпная плотность для применения в электротехнической промышленности — 1,25–1,45 г/см³.

Дополнительно нормируется удельное электрическое сопротивление порошка (не более 20·10⁻² Ом·м), что критично для применения в токопроводящих покрытиях, пастах и электротехнических изделиях.

ПМС-В — порошок с нормированными прессовочными характеристиками

Марка ПМС-В ориентирована на порошковую металлургию с жёсткими требованиями к воспроизводимости процесса прессования. Для этой марки нормируются два специфических показателя:

• Прочность сырой прессовки с пористостью 25% (плотность 6,67 г/см³) — не менее 60 кгс/см² (по ГОСТ 4960).
• Текучесть — не более 36 с (измеряется воронкой Холла по ГОСТ 20899).

Разброс показателей качества ПМС-В в каждой единице упаковки партии не должен отличаться от средних значений партии более чем на ±10%. Это требование обеспечивает стабильность процесса автоматического прессования.

По требованию потребителя массовая доля меди для ПМС-В может быть повышена до не менее 99,8% (для остальных марок — до 99,7%).

ПМС-К — конопаточный порошок

Специализированная марка для уплотнения (конопатки) резьбовых соединений трубопроводов. Гранулометрический состав подобран таким образом, чтобы порошок надёжно заполнял резьбу, не высыпаясь в процессе монтажа. Технологические свойства этой марки — сыпучесть и гранулометрия — подобраны под специфику ручного и механизированного нанесения.

ПМС-Н — низкодисперсный (крупнофракционный) порошок

Марка ПМС-Н содержит относительно крупные частицы по сравнению с остальными марками стабилизированного ряда. Применяется в производствах, где мелкодисперсный порошок нежелателен: например, при изготовлении крупнопористых фильтров, некоторых видов металлокерамических изделий и антифрикционных материалов с заданной пористостью.

Химический состав медного порошка по ГОСТ 4960-2017

Массовая доля меди в порошке всех марок — не менее 99,5%. По требованию потребителя: для ПМС-В — не менее 99,8%, для остальных марок — не менее 99,7%.

Стандарт нормирует содержание следующих примесей (суммарно не более допустимого остатка до 100%):

Прокалённый остаток, полученный при обработке навески порошка серной кислотой, характеризует суммарное содержание нерастворимых примесей.

Физические характеристики: гранулометрия и насыпная плотность

Гранулометрический состав

Гранулометрический состав медного порошка определяют ситовым методом по ГОСТ 6613 (сетки типов К, Р) и нормируют по каждой марке в таблицах ГОСТ 4960. Просев задаётся через конкретные сита — в процентах по массе, прошедших или задержанных на сите.

Специальное требование для ПМС-1 и ПМ при поставке для электроугольной промышленности: прохождение через сито с сеткой 0045К — от 70 до 80% по массе. Это требование указывается в договоре и распространяется только на соответствующее целевое применение.

Для ПМС-А дополнительно нормируется доля частиц с условным диаметром 10 мкм и менее — 25–60%. Измерение выполняется специальными методами (лазерная дифракция, седиментация), отличными от ситового анализа.

Насыпная плотность

Насыпная плотность определяется по ГОСТ 19440 (вороночный метод или метод волюмометра Скотта). Значения по маркам (из таблицы 4 ГОСТ 4960-75, действующей в части, не противоречащей актуальному стандарту):

Точные нормы насыпной плотности для каждой марки устанавливаются таблицей стандарта с допустимым разбросом значений внутри партии.

Форма частиц и её влияние на технологические свойства

Форма частиц медного порошка всех марок по ГОСТ 4960 — дендритная. Дендриты — разветвлённые структуры, напоминающие снежинки или кристаллические ветви, — образуются при определённых режимах электролиза.

Технологическое значение дендритной формы:

• Прессование. Дендритные частицы механически зацепляются между собой, что обеспечивает высокую прочность сырой прессовки (до прохождения термообработки). Это снижает риск разрушения изделия при транспортировке на стадии до спекания.
• Спекание. Развитая поверхность контакта между частицами ускоряет диффузию при спекании и способствует формированию однородной структуры.
• Пористость. Дендритная структура засыпки обеспечивает предсказуемую пористость спечённого изделия — важный параметр для фильтров и антифрикционных подшипников скольжения.
• Ограничение. Дендритные порошки хуже текут по сравнению со сферическими, что требует специальных бункерных систем при автоматической засыпке в пресс-формы. Для ПМС-В именно поэтому отдельно нормируется текучесть (воронка Холла).

Применение медного порошка ПМС-1 в промышленности

Порошковая металлургия

Основное и наиболее объёмное применение — получение деталей методами прессования и спекания. Из медного порошка ПМС-1 изготавливают:

• антифрикционные подшипники скольжения и втулки с заданной пористостью (пропитка маслом), работающие в условиях ограниченной смазки;
• пористые фильтрующие элементы для очистки масел, топлива, технических газов;
• контактные накладки, коллекторные пластины, токоведущие вставки;
• конструкционные спечённые детали, работающие в условиях повышенной электро- и теплопроводности.

Технология: смешение порошка (при необходимости — с добавками олова, графита, никеля), засыпка в пресс-форму, холодное прессование при давлении от нескольких десятков до нескольких сотен МПа, спекание в защитной или восстановительной атмосфере при температуре ниже температуры плавления меди (ниже 1083 °C).

Смежный материал для антифрикционных изделий — бронзовый порошок БПО, применяемый в аналогичных технологических процессах.

Электроугольная промышленность

В производстве токосъёмных щёток электрических машин медный порошок ПМС-1 используется в качестве связующего компонента совместно с графитом. Щётки коллекторных электродвигателей и генераторов требуют строго контролируемого гранулометрического состава, поэтому для данного применения действует специальный ситовой норматив (прохождение через сито 0045К — 70–80%).

Электротехника и приборостроение

Медный порошок применяется при производстве:

• токопроводящих паст для пайки и герметизации;
• проводящих покрытий на неметаллических поверхностях;
• уплотнений токовводов;
• металлокерамических контактов.

Для этих применений предпочтительна марка ПМС-А с мелким гранулометрическим составом и нормированным удельным сопротивлением.

Химическая промышленность и катализ

Медный порошок используется как реагент и катализатор в ряде химических синтезов — в частности, в реакциях, требующих активной медной поверхности. Высокоразвитая дендритная поверхность частиц обеспечивает достаточную удельную активность.

Авиационная и машиностроительная промышленность

Применяется в производстве спечённых деталей узлов трения, работающих в условиях вакуума, агрессивных сред или ограниченной смазки, где стальные или бронзовые детали неприменимы.

Конопатка резьбовых соединений

Марка ПМС-К предназначена для уплотнения (конопатки) резьбовых соединений трубопроводов. Порошок набивается в резьбу, обеспечивая герметичность соединения и предотвращая его самоотвинчивание под воздействием вибрации.

Упаковка и условия поставки

По ГОСТ 4960-2017 медный порошок упаковывают в стальные барабаны по ГОСТ 5044 с внутренним вкладышем из полиэтиленового мешка по ГОСТ 17811. Полиэтиленовый вкладыш обеспечивает герметичность и защищает порошок от увлажнения при хранении и транспортировании.

Каждая партия — не более 1000 кг. Партия включает усреднённый порошок одной марки, изготовленный по единому технологическому регламенту.

Документ о качестве

Каждая партия сопровождается документом о качестве, который должен содержать:

• товарный знак или наименование изготовителя;
• наименование и марку порошка;
• номер партии;
• массу нетто и брутто;
• дату изготовления;
• результаты испытаний по всем контролируемым показателям стандарта.

Документ о качестве вкладывается в первое упаковочное место партии.

Маркировка тары

Транспортная маркировка — по ГОСТ 14192 с обязательным нанесением манипуляционного знака «Беречь от влаги». Предупредительная маркировка — по ГОСТ 31340.

Сроки хранения и условия транспортирования

Гарантийный срок хранения по ГОСТ 4960:

По истечении гарантийного срока порошок может быть применён только после проверки всех показателей качества в соответствии с требованиями ГОСТ 4960. Повторная проверка оформляется протоколом испытаний.

Условия хранения: сухое закрытое помещение, защита от прямого воздействия влаги и атмосферных осадков. Нарушение герметичности полиэтиленового вкладыша при хранении — основная причина преждевременного окисления порошка и снижения его технологических характеристик.

Требования безопасности при работе с медным порошком

По ГОСТ 12.1.007 медный порошок относится к 2-му классу опасности (высокоопасные вещества) по степени воздействия на организм человека. Основной путь воздействия — вдыхание пыли.

При этом по пожаро- и взрывобезопасности медный порошок не является пожаро- и взрывоопасным материалом в условиях, предусмотренных ГОСТ 4960. В присутствии других веществ или факторов токсичных соединений в воздушной среде и сточных водах не образует.

Практические меры при работе с порошком:

• работы в закрытых помещениях — при оборудованной местной вытяжной вентиляции;
• индивидуальные средства защиты органов дыхания (респиратор для тонкодисперсной пыли) при фасовке, пересыпке и других пылящих операциях;
• соблюдение ПДК меди в воздухе рабочей зоны по действующим санитарным нормам;
• недопущение попадания порошка и промывных вод в канализацию (ПДК меди в воде установлены санитарными нормативами каждой страны СНГ).

Как выбрать марку медного порошка: практические критерии

При выборе марки для технологического процесса следует руководствоваться следующими критериями:

Что проверить при входном контроле партии медного порошка

Для снабженцев и технологов, принимающих партию медного порошка:

• Документ о качестве — наличие всех обязательных реквизитов: марка, номер партии, дата изготовления, результаты испытаний.
• Соответствие марки — сверить с обозначением в договоре и спецификации. Марки ПМС-1 и ПМС-В различаются по прессовочным характеристикам, и их замена без согласования с технологом недопустима.
• Дата изготовления и остаток гарантийного срока — порошок должен быть переработан до истечения 6 месяцев (или 2 месяцев для ПМ) с даты изготовления; либо — при необходимости — должна быть выполнена повторная проверка по всем показателям.
• Состояние упаковки — герметичность полиэтиленового вкладыша, отсутствие повреждений барабана. Нарушение герметичности — основание для претензии.
• Насыпная плотность (при необходимости входного контроля) — отклонение от нормы ГОСТ является браковочным признаком.

Информацию о медных анодах, применяемых в производственных процессах электролиза, см. на странице анод медный.

Условия поставки ПМС-1 со склада

Поставляем порошок медный электролитический марки ПМС-1 по ГОСТ 4960-2017 со склада. Отгрузка — в стальных барабанах с полиэтиленовым вкладышем. Условия поставки, объём партии и сроки доставки — по согласованию. Для уточнения наличия и получения коммерческого предложения свяжитесь с нашими менеджерами.