СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ Российский патент 1995 года по МПК B22F1/00 H01H1/02 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения шихты для композиционных серебросодержащих материалов, например для электрических контактов.

Известен способ изготовления шихты для металлокерамических контактов, в соответствии с которым в качестве связующего в смесь порошков, например серебра и окиси кадмия, вводят водный раствор поливинилового спирта (ПВС) в количестве до 10 от веса смеси, а затем шихту гранулируют путем протирки через сито и полученные гранулы прокаливают на воздухе при температуре 690 ±25^оС.

Недостатком указанного способа является то, что с помощью ПВС можно гранулировать только такие смеси, компоненты которых допускают их последующее прокаливание на воздухе. Так как ПВС является высокомолекулярным органическим веществом, состоящим из углерода, водорода и кислорода, то при его термическом разложении на воздухе (выше 235^оС) образуются только летучие соединения (двуокись углерода и пары воды), которые не вносят дополнительных примесей в готовое изделие. А при термическом разложении ПВС в инертной атмосфере в процессе прокаливания гранулированной шихты образуется мелкодисперсный углерод на поверхности частиц компонентов шихты, который препятствует их спеканию в прессовках, образованию плотных изделий и может вносить дополнительную примесь (углерод) в готовое изделие.

Кроме того, при использовании ПВС в качестве связующего после операции гранулирования необходимо выполнять операцию прокаливания шихты при высокой температуре, например 690±25^оС в течение 1 ч, для обеспечения того уровня текучести шихты, который необходим для точной объемной дозировки шихты в роторных прессах автоматах.

Цель изобретения является расширение технологических возможностей способа получения шихты за счет обеспечения возможности гранулирования материалов, подлежащих спеканию как окислительной, так и в защитной атмосфере без внесения дополнительных примесей в готовое изделие.

Это достигается тем, что в шихту для композиционных серебросодержащих материалов в качестве связующего вводят уксусно-кислое серебро, шихту увлажняют, гранулируют путем протирки через сито и сушат.

Уксусно-кислое серебро при спекании прессовок как в защитной, так и в окислительной атмосфере разлагается с выделением единственного нелетучего продукта порошка металлического серебра. Поскольку серебро входит в состав шихты для композиционных материалов, то продукты термического разложения уксусно-кислого серебра, не вносят дополнительных примесей в готовое изделие. Введение уксусно-кислого серебра в шихту приводит к дополнительному эффекту, а именно: увеличению плотности композиционного материала при спекании прессовки как в защитной, так и в окислительной атмосфере.

В заявляемом способе получения шихты ее увлажнение можно производить не только водой, но и водным раствором иминодиуксусной кислоты NH(CH₂COOH)₂ (ИДА). ИДА относится к классу комплексонов, повышающих растворимость солей, в частности солей серебра, например уксусно-кислого серебра, имеющего ограниченную растворимость в воде (1,04 г в 100 г воды при 20^оС). Использование уксусно-кислого серебра совместно с ИДА в заявляемом способе приводит к получению более прочных гранул шихты. В результате в процессе ее переработки образуется меньше пыли и, следовательно, уменьшается загрязненность рабочей зоны производственных помещений компонентами шихты.

Один из вариантов заявляемого способа получения шихты предусматривает введение в шихту углекислого серебра, а увлажнение шихты в этом случае пpоизводят разбавленным водным раствором уксусной кислоты с тем, чтобы в процессе ее перемешивания образовывалось бы уксусно-кислое серебро.

П р и м е р 1. Перемешивают 95,50 г порошка серебра марки ПСр-1, 3,50 г порошка графита марки С-1 и 1,55 г порошка уксусно-кислого серебра СН₃СООAg (квалификация "чистый", ТУ 6-09-02-213-85, 1,00 г серебра по массе), увлажняют водой, перемешивают 15-20 мин, гранулируют путем протирки влажной смеси через сито с ячейками 0,40 мм и сушат в сушильном шкафу при температуре 200-250^оС или на воздухе при комнатной температуре.

Текучесть шихты (г/с) определяют согласно ГОСТ 20899-75. Метод основан на регистрации времени истечения навески порошка из конусной стеклянной воронки с углом 60^о и диаметром выходного отверстия 5,5 мм. Хвостовик воронки срезан на расстоянии 3 мм от вершины ее конической части.

Полученную шихту просеивают через сито с ячейками 0,063 мм и по результатам взвешивания пошедшей через сито части шихты вычисляют процентное содержание пылевидной фракции. Результаты определения текучести шихты и содержания в ней пылевидной фракции приведены в таблице.

П р и м е р 2. Изготавливают шихту, по составу соответствующую примеру 1, однако ее увлажнение производят насыщенным водным раствором иминодиуксусной кислоты (3%-ный раствор).

П р и м е р 3. Перемешивают 96,50 г порошка серебра марки ПСр-1 и 3,50 г порошка графита марки С-1, увлажняют 3%-ным водным раствором иминодиуксусной кислоты, перемешивают 15-20 мин, гранулируют путем протирки через сито с ячейками 0,40 мм и сушат.

П р и м е р 4. Перемешивают 96,50 г порошка серебра марки ПСр-1, 3,50 г порошка графита марки С-1 и 1,28 г порошка углекислого серебра Ag₂CO₃ (квалификация "чистый", ТУ 48-1-701-76, 1,00 г серебра по массе), увлажняют 3%-ным водным раствором уксусной кислоты, перемешивают 15-20 мин, гранулируют путем протирки через сито с ячейками 0,40 мм и сушат.

П р и м е р 5. Изготавливают шихту, по составу соответствующую примеру 4, однако увлажнение производят 3%-ным раствором иминодиуксусной кислоты и 3%-ной уксусной кислоте.

П р и м е р 6. Перемешивают 99,00 г порошка серебра марки ПСр-1 и 1,28 г порошка углекислого серебра (1,00 г серебра по массе), увлажняют 3%-ным раствором иминодиуксусной кислоты в 3%-ной уксусной кислоте, перемешивают 15-20 мин, гранулируют путем протирки через сито с ячейками 0,40 мм и сушат.

П р и м е р 7. Перемешивают 94,5 г порошка серебра марки ПСр-1 и 3,5 г порошка графита марки С-1, добавляют 25 мл 8%-ного раствора ПВС (ГОСТ 10779-78) (2,0 г ПВС), перемешивают 20 мин, гранулируют путем протирки влажной смеси через сито с ячейками 0,40 мм и сушат на воздухе при комнатной температуре.

П р и м е р 8. К 98,0 г порошка серебра марки ПСр-1 добавляют 25 мл 8% -ного раствора ПВС (ГОСТ 10779-78) (2,0 г ПВС), перемешивают 20 мин, гранулируют путем протирки влажной смеси через сито с ячейками 0,40 мм и сушат на воздухе при комнатной температуре.

П р и м е р 9. Приготовленную в соответствии с примером 8 шихту после сушки на воздухе дополнительно прокаливают в печи при температуре 675±5^оС в течение 1 ч в воздушной атмосфере и протирают через сито с ячейками 0,40 мм.

Как следует из приведенных в таблице данных, введение уксусно-кислого серебра в композицию на основе серебра приводит к значительному повышению ее текучести (примеры 1, 2). Применение раствора иминодиуксусной кислоты для увлажнения смеси, содержащей уксусно-кислое серебро, вместо воды несколько повышает текучесть шихты и в значительной степени снижает содержание в ней пылевидной фракции (пример 2). Применение раствора иминодиуксусной кислоты для увлажнения смеси, не содержащей уксусно-кислого серебра, не приводит к образованию гранул (пример 3). Таким образом, шихта, содержащая уксусно-кислое серебро, имеет высокую текучесть. Наибольшую прочность гранул имеет шихта, содержащая уксусно-кислое серебро, увлажнение которой производилось раствором иминодиуксусной кислоты.

Шихта, содержащая углекислое серебро, увлажнение которой производилось раствором уксусной кислоты, имеет высокую текучесть (примеры 4-6). Применение иминодиуксусной кислоты совместно с уксусной кислотой при увлажнении смеси приводит к снижению содержания пылевидной фракции в шихте (примеры 5, 6).

Шихта, содержащая поливиниловый спирт и не подвергавшаяся после сушки прокаливанию в печи (примеры 7, 8), имеет низкий уровень текучести и высокое содержание пылевидной фракции, а шихта, подвергшаяся прокаливанию при высокой температуре (пример 9), имеет высокий уровень текучести и низкое содержание пылевидной фракции.

Из шихты, приготовленной в соответствии с примерами 1-9, изготавливают контакты электрические диаметром 6 мм и высотой 2 мм (ПП0620 по ГОСТ 3884-77) путем прессования навесок шихты под давлением 2,5 т/см² и спекания при температуре 870^оС.

Прессовки из шихты, приготовленной в соответствии с примерами 1-5,7, спекают в атмосфере водорода. Прессовки из шихты, приготовленной в соответствии с примерами 6, 8, 9 на воздухе.

Линейную усадку определяют как отношение разности диаметров прессовки до и после спекания к диаметру прессовки до спекания.

Результаты приведены в таблице.

При спекании прессовок, изготовленных из шихты, содержащей уксусно-кислое серебро, происходит увеличение их плотности (линейная усадка имеет знак "+"), а при спекании прессовок, изготовленных из шихты, не содержащей уксусно-кислого серебра, происходит уменьшение их плотности (линейная усадка имеет знак "-"). Увеличение плотности прессовок, содержащих уксусно-кислое серебро, происходит при спекании как в защитной (пример 5), так и в окислительной атмосфере (пример 6).

Увеличение плотности прессовок, содержащих поливиниловый спирт, наблюдается только при их спекании на воздухе (примеры 8, 9), в то время как при спекании в защитной атмосфере наблюдается снижение плотности (пример 7).

Таким образом, использование предложенного изобретения позволяет: расширить технологические возможности способа получения шихты за счет обеспечения возможности гранулирования материалов, подлежащих спеканию как в окислительной, так и в защитной атмосфере; повысить качество композиционных серебросодержащих материалов за счет повышения их плотности.

Использование: в области порошковой металлургии, для получения шихты для композиционных серебросодержащих материалов, например электрических контактов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа за счет использования такого связующего, которое не вносит дополнительных примесей в готовое изделие. Сущность изобретения: готовят смесь порошка серебра с другими компонентами, а в качестве связующего вводят уксусно-кислое серебро, смесь увлажняют, например, 3%-ным водным раствором иминодиуксусной кислоты, гранулируют путем протирки через сито и сушат при 200 - 250°С. Возможно введение в шихту углекислого серебра. В этом случае смесь увлажняют раствором иминодиуксусной кислоты в разбавленной уксусной кислоте. Использование уксусно-кислого серебра в качестве связующего позволяет спекать прессовки как в окислительной, так и в защитной атмосфере, не внося дополнительных примесей в готовое изделие, при этом создается возможность повышения его плотности. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ преимущественно для серебросодержащих электрических контактов, включающий введение связующего в порошок, гранулирование путем протирки через сито и термообработку, отличающийся тем, что перед гранулированием проводят увлажнение шихты, а в качестве связующего используют уксуснокислое серебро или углекислое серебро. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве связующего уксуснокислого серебра увлажнение шихты производят водным раствором иминодиуксусной кислоты. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве связующего углекислого серебра увлажнение шихты производят раствором иминодиуксусной кислоты в разбавленной уксусной кислоте.