Медный порошок имеет яркий оранжево-красный цвет, отличную тепло- и электропроводность, высокую коррозионную стойкость и хорошие фрикционные свойства. Благодаря этому он широко используется в спеченные металлические детали, печатные платы, фрикционные материалы, сварочные материалы и многое другое.
По состоянию на 2023 год объем мирового рынка медного порошка составляет 760 млн долл. США. С учетом растущего спроса на медный порошок ожидается, что к 1.12 году он достигнет 2032 млрд долл. США, а совокупный годовой темп роста составит 4.3%.
Содержание:
Что такое медный порошок?
Медный металлический порошок — это мелкодисперсная форма металлической меди, имеющая широкое применение в различных отраслях промышленности.
Размер частиц медного порошка обычно составляет от 0.1 до 150 микрон в зависимости от процесса производства и конкретной причины, для которой он требуется. При использовании в электронике или для 3D-печати медный порошок измельчается до размера от 10 до 50 микрон. В случае металлургии и производства покрытий обычно используется медный порошок размером от 10 до 100 микрон.
Виды медного порошка
Металлический медный порошок подразделяется на несколько типов в зависимости от процесса производства:
- Распыленный медный порошок
- Электролитический медный порошок
- Восстановленный медный порошок
- Механический медный порошок
Распыленный медный порошок
Распыленные медные порошки производятся путем распыления водой (10-150 мкм) или газовым распылением (5-45 мкм). Метод заключается в распылении расплавленной меди газом или жидкостью с высокой скоростью, в результате чего она превращается в мелкие капли. Эти капли охлаждаются и затвердевают в сферы. Этот порошок Cu обычно используется для порошковой металлургии, терморегулирования или 3D-печати.
Газовый распыленный порошок имеет сферическую форму, низкое содержание кислорода и высокую чистоту порошка. Водный распыленный порошок имеет неправильную форму и высокое содержание кислорода. В процессе порошковой металлургии используется водораспыленный порошок из-за его низкой стоимости и узкого распределения размеров частиц порошка.
Электролитический медный порошок
Электролитический медный порошок производится посредством электролитического процесса, при котором медь из раствора осаждается на катоде.
Электролитический медный порошок имеет ряд преимуществ, включая высокую чистоту (>99%), постоянные свойства порошка во всех партиях и низкую насыпную плотность (0.55–3.55 г/см³).
Его дендритная структура и отличная сжимаемость приводят к высокой прочности после прессования. Однако процесс производства может привести к экологическим проблемам и относительно высоким производственным затратам.
Восстановленный медный порошок
Преимуществами восстановленного медного порошка являются низкая себестоимость производства, высокая эффективность производства и большая удельная поверхность порошка.
Недостатками являются низкая чистота порошка и образование загрязняющих газов.
Гидрометаллургический медный порошок
Гидрометаллургия — метод извлечения металлов из руд или вторичного сырья с использованием серной кислоты или раствора аммиака.
Гидрометаллургия характеризуется высокой степенью извлечения металла, низкой себестоимостью производства и возможностью извлечения сопутствующих легирующих элементов.
Полученный этим методом медный металлический порошок имеет высокую чистоту (>99%), низкую кажущуюся плотность и мелкие частицы порошка.
В следующей таблице перечислены различные методы производства медного порошка, а также их основные характеристики;
| Способ производства | чистота | Форма | Области применения |
|---|---|---|---|
| Распыление газа | Высокий | сферический | Литье металла под давлением, горячее изостатическое прессование, 3D-печать |
| электролитический | Очень высоко | древовидный | Проводящие чернила, Электроника |
| Химическое восстановление | Высокий | Нерегулярный | Катализаторы, Химические процессы |
| Механическое шлифование | Средняя | Нерегулярный | Смазочные материалы, фрикционные материалы |
Свойства медного металлического порошка
В следующей таблице приведены свойства медного порошка, полученного различными методами.
| Атрибут | Распыленный медный порошок | Электролитический медный порошок | Восстановленный медный порошок | Гидрометаллургический медный порошок |
|---|---|---|---|---|
| Содержание меди (%) | 99 – 99.5 | 99 – 99.5 | 98 – 99 | 99 – 99.5 |
| Потеря веса в H₂ (%) | 0.1 – 0.75 | 0.1 – 0.75 | 0.1 – 0.75 | 0.1 – 0.75 |
| Кажущаяся плотность (г/см³) | 2.0 – 4.0 | 1.5 – 4.0 | 2.0 – 4.0 | 1.5 – 2.5 |
| Скорость потока (сек/50 г) | 20 – 35 | 30 – 40 | 20 – 35 | / |
| Прочность в сыром состоянии (МПа) | 0 – 17.2 | 2.8 – 41.3 | 0 – 17.2 | 0 – 68.9 |
| Тонкость помола (-325 меш, %) | 25 – 80 | 5 – 90 | 25 – 50 | 60 – 95 |
Применение медного порошка
Порошковая металлургия
Порошковая металлургия прессует медный металлический порошок в определенную форму с помощью пресс-формы, а затем спекает его при высокой температуре для получения деталей с требуемыми механическими свойствами.
Медные и медные сплавы занимают важное место среди материалов порошковой металлургии. Медный порошок хорошо подходит для производства самосмазывающиеся спеченные втулки, электрические компоненты, добавки железного порошка, спеченные фильтрыи фрикционные материалы.
3D печать
3D-печать, также известная как аддитивное производство, представляет собой технологию создания почти чистой формы, которая создает детали слой за слоем. Сначала слой порошкового материала распределяется по плоской платформе. Затем лазерный или электронный луч спекает материал в определенных координатах, образуя твердое поперечное сечение. Этот процесс повторяется слой за слоем, пока вся заготовка не будет завершена.
Медный порошок для 3D-печати обычно представляет собой порошок, распыленный газом, а средний размер частиц D50 обычно составляет 10–45 мкм.
К распространенным изделиям из меди, изготовленным с помощью 3D-печати, относятся:
- Теплообменники
- Индукционные катушки
- Компоненты ракетного двигателя
- Электроника
- Антенны
- радиочастотное экранирование
Электротехническая и электронная промышленность
Они нашли применение в проводящих чернилах и покрытиях, а также в печатных платах (PCB) для облегчения электрического соединения. Это также повышает производительность электрических контактов и разъемов.
Биологические и химические
Они рассматриваются как катализатор в промышленных процессах, медный порошок помогает увеличить скорость эффективности химических реакций. Идеально подходит для покрытия в здравоохранении и санитарии из-за его антимикробных свойств.
Сварочные работы
В процессах сварки и пайки медный порошок используется для укрепления соединения и повышения теплопроводности. Он используется в качестве присадочного металла в паяльных пастах и покрытиях для создания коррозионно-стойких соединений в процессах соединения металлов в автомобильной, аэрокосмической и промышленной промышленности.
При сварке MIG добавление медного порошка для формирования металломатричных композитов (ММК) может повысить твердость зоны сплавления и зоны термического влияния.
Цена на медный порошок
Цена на медный порошок колеблется по разным причинам, таким как уровень
- чистота
- параметр или размер частиц
- Методы производства порошка
Цена чистого медного порошка (чистота ≥ 99.5%, 200 меш) для порошковой металлургии составляет около 11,513 XNUMX долларов США за тонну.
FAQ
1. Безопасно ли работать с медным порошком?
Обращение с медным порошком требует осторожности. Во время транспортировки или обработки мелкие порошки могут переноситься по воздуху, создавая такие риски, как вдыхание и потенциальное раздражение кожи или аллергические реакции. Для обеспечения безопасности работники должны носить перчатки, маски и другие защитные средства, чтобы свести к минимуму воздействие пыли и предотвратить прямой контакт с кожей.