Методы получения порошков

Порошки, так же как любую другую дисперсную сис­тему, можно получить двумя группами методов:

• со стороны грубодисперсных систем – диспергационными методами;

• со стороны истинных растворов – конденсационны­ми методами.

Выбор метода зависит от природы материала, назна­чения порошка и экономических факторов.

ДИСПЕРГАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Производится дробление сырья на вальцовых, шаро­вых, вибрационных или коллоидных мельницах с после­дующим разделением на фракции, так как в результате помола получаются полидисперсные порошки (например, мука одного и того же сорта может содержать частицы от 5 до 60 мкм).

Эффективное диспергирование может быть произве­дено при перетирании весьма концентрированных сус­пензий.

Для облегчения диспергирования применяют понизи­тели твердости, в качестве которых выступают ПАВ. В соответствии с правилом уравнивания полярностей, адсорбируясь на поверхности измельчаемого твердого тела, они уменьшают поверхностное натяжение, снижая энер­гозатраты при диспергировании и повышая дисперсность измельченной фазы.

В некоторых случаях перед диспергированием прово­дят предварительную обработку материала. Так, титан или тантал нагревают в атмосфере водорода, переводя в гидриды, которые измельчают и нагревают в вакууме – получаются чистые металлические порошки.

При получении чешуйчатых порошков, которые входят в состав красок и пиротехнических составов, для измельче­ния используют шаровые мельницы. Шары расплющивают и прокатывают частицы измельчаемого материала.

Порошки с частицами сферической формы из туго­плавких металлов (вольфрам, молибден, ниобий) получа­ют в низкотемпературной плазме дугового и высокочас­тотного разряда. Проходя через зону плазмы, частицы плавятся и принимают сферическую форму, затем ох­лаждаются и затвердевают.

В ходе диспергирования химический состав материа­ла не изменяется.

КОНДЕНСАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Эти методы молено разделить на две группы.

Первая группа методов связана с осаждением частиц вследствие коагуляции лиофобных золей. В результате упаривания раствора или частичной замены растворите­ля (снижение растворимости) образуется суспензия, а после ее фильтрации и сушки получаются порошки.

Вторая группа методов связана с проведением хими­ческих реакций (химическая конденсация). Методы хи­мической конденсации можно классифицировать на ос­нове типа используемой реакции:

1. Обменные реакции между электролитами.

Например, осажденный мел (зубной порошок) полу­чают в результате реакции:

Na₂CO₃ + СаС1₂ = СаСО₃ + 2 NaCl.

2. Окисление металлов.

Например, высокодисперсный оксид цинка, являю­щийся основным компонентом цинковых белил, получа­ют окислением паров цинка воздухом при 300°С.

3. Окисление углеводородов.

Различные виды сажи, которую применяют при про­изводстве резины, пластмасс, типографской краски получают сжиганием газообразных или жидких углеводоро­дов при недостатке кислорода.

4. Восстановление оксидов металлов.

Восстановление природным газом, водородом или твер­дыми восстановителями используется для получения вы­сокодисперсных металлических порошков.

5. Термическая диссоциация карбонилов металлов.

Карбонилы Ме(СО)_n – летучие соединения, которые образуются при обработке металлов оксидом углерода при давлении 200 атм и температуре примерно 200 С. При нагревании карбонилы испаряются и разлагаются, обра­зуя высокодисперсные металлические порошки.

6. Электролиз водных растворов солей.

Этим методом получают высокодисперсные порошки металлов и сплавов высокой степени чистоты.

Таким образом, методы химической конденсации свя­заны с изменением химического состава материалов.