Порошковая металлургия «Норникеля»
«Норникель» сейчас оценивает перспективы направления порошковых материалов. У таких порошков широкий спектр применения в различных отраслях, что в будущем может быть полезно и для других инновационных разработок компании — от новых жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта до каталитических материалов.
Основным интересом компании сейчас являются порошки из жаропрочных сплавов на основе никеля и порошки на основе кобальта. «Это в большей степени высокотемпературные материалы, они довольно дорогие и используются в высокотехнологичном машиностроении — это авиация, ракетно-космическая техника, двигателестроение», — рассказывает Кирилл Ярцев, руководитель направления департамента технологических инноваций «Норникеля».
Новый виток роста спроса на высококачественные порошковые материалы в последние пару десятков лет был связан с интенсивным развитием технологий 3D-печати, литья металлов под давлением (MIM), горячего изостатического прессования (ГИП) и нанесения покрытий. Эти четыре технологии достаточно востребованы в промышленности и имеют хорошие темпы роста на рынке.
3D-печать, если объяснять на пальцах, подразумевает послойное формирование изделия. На входе — 3D-модель и порошок, на выходе — готовая деталь. Технология востребована, например, в реинжиниринге, так как подходит для изготовления деталей сложных форм, которые либо невозможно, либо слишком дорого производить классическими технологиями (лопатки с каналами охлаждения, сетчатые структуры и т. д.). Аналог MIM — инжекционное формование. Берется порошок, смешивается с полимерным связующим, в виде гранул эта смесь нагревается, связующее размягчается, и под давлением это все впрыскивается в пресс-форму. Таким образом порошок компактируется.
Таким способом делают детали небольших размеров и сложных форм, но поточно, в больших количествах. И это не болты и гайки, а мелкие детали в электронике, которые потом используются, например, Apple и другими технологическими гигантами. В Китае, например, почти 40% MIM применяют в ИТ-секторе.
Что касается ГИП, то эта технология используется уже в тяжелой промышленности, от авиации до энергетики, и подходит для изготовления очень крупных изделий. Например, дисков в двигателях весом до 600 кг.
Четвертая технология, также интересная «Норникелю», применяется не для изготовления изделий. Это дополнительное направление, потому что в технологической цепочке изготовления порошков всегда будут оставаться хвосты, которые можно будет использовать для нанесения покрытий различного назначения — жаростойких, износостойких и т. д.
На сегодняшний день «Норникель» ведет научно-техническую работу по изучению различных методов атомизации. Эти технологии,обеспечивают все необходимые наилучшие характеристики».
Плазменное центробежное распыление прутковой заготовки позволяет получать суперкачественные порошки премиального сегмента. Но в большей степени ее используют для тугоплавких металлов вроде титана, для никеля эта технология очень дорогая.
В России они тоже представлены, но пока на уровне стартапов.
В прошлом году «Норникель» с привлеченным партнером получили первые прототипы порошков из никелевых сплавов Inconel 718 и Inconel 625 — наиболее изученных и популярных для использования в 3D-печати и ГИП (кстати, последний сплав был недавно впервые в РФ применен для защиты поверхности нагрева котельного оборудования для мусоросжигательного завода). Для этого были использованы различные технологии их получения. На данный момент проведены сравнительные исследования характеристик полученных материалов и осуществляется их промышленная апробация с использованием 3D-принтера.
В текущем году «Норникель» рассматривает возможности для пополнения линейки прототипов из никелевых сплавов порошками для нанесения покрытий и MIM-технологии, а также получение прототипов из сплавов на основе кобальта, меди и нержавеющих сталей (в которых содержится 10—15% никеля). От выбора базовой технологии будет зависеть то, как компания сможет в будущем встроить ее в имеющиеся технологические цепочки производства металлов.
Перечисленных примеров вполне достаточно, чтобы создать представление о широте возможностей практического применения порошковых материалов в различных технических сферах. Перед «Норникелем» открываются широкие возможности в новой для него области спецэлектрометаллургии.