国家标准计划《金属粉末 电导率的测定》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC4(全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会。
主要起草单位 重庆有研重冶新材料有限公司 、深圳夏特科技有限公司 、有色金属技术经济研究院有限责任公司 、国合通用(青岛)测试评价有限公司 、西安赛隆增材技术股份有限公司 、格林美(无锡)能源材料有限公司 、元能科技(厦门)有限公司 。
77 冶金 |
77.160 粉末冶金 |
本项目符合《国家标准化发展纲要》中深化标准化改革创新,着力提升标准质量效益,加强标准国际化工作,进一步构建推动高质量发展的标准体系,充分满足国民经济发展需要和人民群众消费需求,金属粉末属于高端设备与信息技术基本原材料,符合促进高质量发展的政策导向。
金属粉末是指尺寸小于1mm的金属颗粒群。
包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末,是粉末冶金的主要原材料,在导电材料、增材制造、电碳制品、含油轴承、电触头材料、机械零件、摩擦材料、金刚石工具、医药、石化、核化工等行业有着广泛的应用。
其中,在导电领域的应用有:铜粉或铜基复合粉用于碳刷、电触头、电焊电极、电子浆料、电磁屏蔽材料、防静电涂料等,银粉制成的导电浆料用于电路板、电容器等电子元器件和太阳能电池等领域。
同时,随着科学技术的不断更新发展,金属材料的应用是跨多领域(材料和冶金,机械和力学等)的,尤其是结合现代金属粉末3D打印,集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身后,金属粉末在我国工业现代化的发展中的作用越来越突出。
同时,随着粉末冶金生产技术越来越成熟化,产品越来越多元化,应用也越来越深入化,市场逐渐与国外市场相接轨,粉末冶金的市场容量逐年增加,各企业的产品规格和下游用户的采购需求发生了变化,通过对金属粉末电导率的测定,有助于规范质量检验和质量验收、提高产品的质量、满足客户的需求等,因此,测量金属粉末材料的电导率也就成了衡量和表征金属粉体材料性能、以及指导金属粉末材料生产和应用的必要前提,更是指导企业生产和评定产品质量的一个必不可少的指标。
由于多方面的原因,目前我国金属粉末电导率的测试尚存在许多问题,如各种粉末测试仪对同一样品的测试结果差异较大、及各种金属粉末电导率的测试方法无统一标准,这些问题无疑将导致各种测定结果存在差异,给企业生产和产品销售造成困难,不利于金属粉末的进一步推广应用。
因此,制定金属粉末电导率测定的标准势在必行。
金属粉末材料不同于其块体样品,是不同尺寸固体颗粒的集合体,特性表现为松散不致密、不定形、空间分布连续性差。
由于其颗粒的分散性、堆积性和颗粒间的接触电阻受不同颗粒形貌、尺寸、尺寸分布和表面状态的影响很大,导致金属粉末颗粒间难形成高效的电流通路,以致导电性测试数值具有很大的不确定性,测量阻值不能如实反映组成金属粉末本身的固有导电属性。
因此,选择一种真实、准确、稳定且可以有效消除粉末堆积状态和接触电阻的粉末电导率测定方法是非常必须和必要的。
本标准采用的电流、电压四探针测量法是将一定量的金属粉末通过漏斗缓慢地倒入模具中,将接好微电阻测量仪的模具放置在液压机上,然后通过针距约为2.5毫米的四探针同时压在样品的平整表面上;利用恒流源给外面的两个探针通以小电流,然后在中间两个探针上用输入高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测量电压;分若干组给模具等梯度加压,并记录压力表显示的压强值和电阻仪显示的电阻值,同时测量每组压强下粉末的厚度,最后根据理论公式计算出样品的电阻率。
本标准采用的电流、电压四探针测量法改善主要表现在:(1)使用液压机压制样品,压强平稳可调、可保持,使粉末颗粒间距减小,增大颗粒间的接触面积且电压表的两端与试样直接接触,可以消除颗粒间、电极与粉末试样之间因接触而产生的接触电阻;(2)该法施加到金属粉末的外力较小,且高度测量直接,测量过程中样品既不松散,又能体现金属粉末堆积状态的影响;(3)施加的压力较小,不会改变金属粉末表面状态(包覆、改性、氧化等),测量结果能真实反应金属粉末的特性;(4)仪器电流源和电压表两个单元分别从独立回路连至样品接触,可有效的消除除了电极与样品间的接触电阻,实现了有效的电流通路,还可以消除电极、连接导线体电阻产生的误差,克服了传统的二探针法测量粉末电阻率仪器的弊病,可以真实地、准确地测量出粉末样品的电导率,RSD不大于0.02%,重复性好。
该测定方法和测量仪器具有测量精度高、操作简便、稳定性好、重复性好、一机多用、使用方便等优点,是检验和分析金属粉末导电性能的一种重要工具。
这一标准的制定不仅有助于提高粉末产品质量、规范市场秩序、促进上下游产业的发展,还有助于高质量国家标准体系的构建,以标准助力成果转化,助推产业升级,支撑国内大循环、国内国际双循环发展。
本标准规定了金属粉末电导率的测定方法、测试仪器及操作步骤。 本标准适用于铁粉、银粉、金粉、铝粉、铜粉、锡粉、钛粉、铅粉、钴粉、镍粉、不锈钢粉、铁青铜粉、银包铜粉、银包镍粉、增材制造用金属粉末等金属、合金及其包覆粉。