Порошок никелевый карбонильный ПНК

Никелевый порошок карбонильный (ПНК) — мелкодисперсный металлический порошок, получаемый методом термического разложения карбонила никеля и предназначенный для изготовления изделий методами порошковой металлургии и других промышленных целей. Производится по ГОСТ 9722-97. Стандарт охватывает как карбонильный (ПНК), так и электролитический (ПНЭ) способ получения; на настоящей странице рассматривается карбонильный.

Карбонильный метод получения и особенности структуры частиц

Процесс производства ПНК состоит из двух стадий. На первой никельсодержащее сырьё взаимодействует с монооксидом углерода при повышенном давлении и умеренной температуре с образованием карбонила никеля Ni(CO)₄. На второй стадии карбонил подаётся в реактор разложения, где под воздействием температуры разрушается на металлический никель и монооксид углерода; последний возвращается в цикл.

Особенность карбонильного метода — высокая степень чистоты конечного продукта и сферическая морфология частиц. Сферическая форма гранул определяет хорошую текучесть порошка и стабильную насыпную плотность, что критично для технологий прессования и спекания. Структура поверхности частиц ПНК допускает активное спекание при относительно низких температурах по сравнению с электролитическим порошком (ПНЭ).

Марки и классификация ПНК по ГОСТ 9722-97

Карбонильный никелевый порошок классифицируется по двум независимым признакам: химическому составу и насыпной плотности. Обозначение марки включает аббревиатуру «ПНК», букву химической группы, букву группы по плотности и номер подгруппы. Пример: ПНК-1Л5 — карбонильный, группа 1 по составу, лёгкий, подгруппа 5.

Деление по химическому составу

Химических групп четыре: У, 0, 1, 2. Нормируемые примеси — углерод, железо, кобальт, кремний (постоянно контролируемые), а также медь, магний, сера, цинк, мышьяк, фосфор, кадмий, висмут, марганец, олово, свинец, сурьма и кальций (гарантируются технологией изготовления либо определяются по требованию потребителя). Содержание никеля определяется расчётом: 100 % минус сумма массовых долей нормируемых примесей. Для группы 1 (марки ПНК-1Л5—ПНК-1Л8) содержание никеля составляет не менее 99,70 %; группы У и 0 характеризуются более высокой чистотой. Точные нормы по каждой группе приведены в таблице 2 ГОСТ 9722-97.

Деление по насыпной плотности

Группы по плотности и их подгруппы распределены по химическим группам строго в соответствии с таблицей 1 ГОСТ 9722-97:

Химическая группа	Группа по насыпной плотности	Подгруппы (номер)
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

Таким образом, любая марка ПНК по ГОСТ 9722-97 однозначно идентифицируется сочетанием химической группы и группы плотности. Произвольное комбинирование химической группы с иной группой по плотности стандартом не предусмотрено.

Гранулометрический состав никелевого порошка ПНК

Требования к размеру частиц карбонильного порошка по ГОСТ 9722-97 приведены в таблице 4 стандарта и существенно различаются в зависимости от группы по насыпной плотности.

Группа	Марки	Основной размер частиц	Допустимое содержание нестандартной фракции
Т (тяжёлый)	ПНК-УТ1–УТ4, ПНК-0Т1–0Т4	не более 20 мкм	фракция +20 мкм — не более 20 % массы партии
Л (лёгкий)	ПНК-1Л5–1Л8	не более 20 мкм	фракция +20 мкм — не более 10 % массы партии
К (крупнозернистый)	ПНК-2К9	от 71 до 100 мкм	прочие фракции — не более 20 % массы партии
К (крупнозернистый)	ПНК-2К10	от 45 до 71 мкм	прочие фракции — не более 20 % массы партии

Гранулометрический состав порошков Т и Л гарантируется технологией изготовления и определяется методом лазерной дифракции; для К9 и К10 — ситовым анализом по ГОСТ 18318. Размер частиц ПНК-1Л7 и ПНК-1Л8 контролируется в каждой партии; для остальных марок — не реже одного раза в месяц или по требованию потребителя.

Насыпная плотность никелевого порошка ПНК по маркам

Насыпная плотность — основная технологическая характеристика, влияющая на коэффициент прессования при изготовлении изделий методами порошковой металлургии. Диапазон значений по ГОСТ 9722-97 охватывает от 0,45 до 3,5 г/см³ и задаётся таблицей 5 стандарта.

Марка	Подгруппа	Насыпная плотность, г/см³
ПНК-УТ1, ПНК-0Т1	1	3,00–3,50
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	1,30–1,70
ПНК-2К10	10	от 1,20

Насыпная плотность порошков ПНК-1Л6, ПНК-1Л7 и ПНК-1Л8 должна соответствовать нормам таблицы 5 в каждой упаковочной единице; допускается не более 5 % массы партии с иным значением насыпной плотности.

Применение никелевого карбонильного порошка

Специфика карбонильного порошка — узкий гранулометрический диапазон, высокая чистота и сферическая форма частиц — предопределяет широкий спектр применений.

Порошковая металлургия. Основная область. ПНК используется как самостоятельная шихта для прессования и спекания деталей из никеля, а также как компонент в составе спечённых сплавов и твёрдых сплавов. Лёгкие марки (Л-группа) обеспечивают высокий коэффициент прессования.

Производство аккумуляторов. Карбонильный порошок применяется при изготовлении пористых никелевых подложек-электродов для щелочных аккумуляторных батарей (никель-кадмиевых, никель-металлогидридных). Именно мелкодисперсные марки Л-группы обеспечивают требуемую пористость.

Сварочные электроды. Порошок ПНК входит в состав обмазки покрытых электродов для сварки высоколегированных сталей и никелевых сплавов, обеспечивая легирование и раскисление сварочной ванны.

Газопорошковая наплавка и напыление. Тяжёлые марки (Т-группа) применяются в составе наплавочных смесей для восстановления и упрочнения изнашиваемых деталей методами плазменного, газопламенного и HVOF-напыления.

Производство нержавеющих и специальных сталей. Используется как лигатура для точного введения никеля при выплавке коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, когда требуется контролируемая мелкодисперсная добавка.

Фильтрующие элементы и пористые изделия. Методом спекания из ПНК изготавливаются пористые никелевые перегородки, фильтры и электродные пластины с регулируемой пористостью.

Катализаторы и электроконтакты. Высокая удельная поверхность частиц делает карбонильный порошок подходящим для каталитических и электротехнических применений (контакты, магниты, ферриты).

Требования безопасности при работе с карбонильным никелевым порошком

Никелевый порошок — высокотоксичное вещество. По ГОСТ 12.1.007 он относится к 1-му классу опасности. При вдыхании поражает лёгочную ткань, оказывает общетоксическое действие; соединения никеля классифицированы как канцерогены МАИР (группа 1). Работы с ПНК допускаются только в помещениях, оборудованных принудительной вентиляцией; операторы обязаны применять средства индивидуальной защиты органов дыхания.

В нормальных условиях никелевый порошок не горит. Однако при высокой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны порошок становится пожаро- и взрывоопасным; температура самовоспламенения составляет около 470 °С. Просыпавшийся порошок убирают последовательно сухим и влажным способами; утилизируют в технологических процессах.

Упаковка, хранение и транспортировка

По ГОСТ 9722-97 ПНК упаковывают в полиэтиленовые мешки объёмом не более 50 л, металлические банки (до 3 л) или в стальные барабаны и алюминиевые бочки, предварительно поместив порошок в полиэтиленовый мешок. Допускается также тара из трёхслойных бумажных мешков с полиэтиленовым вкладышем. Упаковка должна быть герметичной. Масса одной партии карбонильного порошка — не более 10 т.

Гарантийный срок хранения карбонильного никелевого порошка по ГОСТ 9722-97 составляет 36 месяцев со дня изготовления. Хранить следует в закрытых отапливаемых помещениях; по истечении гарантийного срока перед применением порошок проверяют на соответствие требованиям стандарта. Транспортировка — в соответствии с ГОСТ 14192; опасный груз транспортируют согласно ГОСТ 19433.

Каждая партия сопровождается документом о качестве с указанием марки, результатов анализа химического состава, размера частиц и насыпной плотности, а также даты выпуска и номера партии.

Форма поставки

Никелевый порошок карбонильный поставляется партиями от любого количества в стандартной тарированной упаковке, согласованной с потребителем. Уточнение марки, подгруппы по насыпной плотности, необходимых сертификатов и условий отгрузки — через отдел снабжения.