СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ Российский патент 1999 года по МПК B22F9/14 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения дисперсных металлов электрическим взрывом проводников, и могут быть использованы в производстве композиционных материалов и режущих инструментов.

Известен способ получения ультрадисперсных порошков (УДП) металлов путем испарения-конденсации (Сухович Е.П., Унгурс И.А. Методы изготовления ультрадисперсных порошков металлов. - "Известия академии наук Латвийской ССР", N 4, 1983, с. 71-72). Этот способ заключается в том, что исходный крупнодисперсный порошок испаряется высокочастотным разрядом в атмосфере аргона и затем полученная парогазовая смесь охлаждается холодным газом. В результате пары металла пересыщаются и конденсируются с образованием мелкодисперсного порошка.

Недостатком этого способа является его высокая энергоемкость, достигающая 180 кВт•ч/кг и более. Также недостатком способа является невозможность получения УДП химических соединений, так как в этом способе в качестве плазмообразующего газа используется инертный газ - аргон.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения порошков сплавов и интерметаллических соединений (патент РФ N 2075371, "Способ получения металлических порошков", МПК 6 B 22 F 9/14, опубл. 20.03.97 г.) путем электрического взрыва коаксиальных заготовок из разнородных металлов. Этот способ состоит в том, что коаксиальные заготовки из разнородных металлов подвергаются взрывному разрушению в герметичной камере в атмосфере инертного газа путем пропускания по ним электрического тока высокой плотности. Импульс тока высокой плотности создается генератором импульсных токов (ГИТ).

К недостаткам этого способа относится техническая сложность получения УДП сплавов, интерметаллических соединений и композиционных ультрадисперсных порошкообразных материалов, содержащих хрупкие тугоплавкие металлические компоненты. Техническая сложность заключается в том, что из хрупких металлических и неметаллических материалов трудно изготовить проволоку или трубку приемлемых для электрического взрыва размеров. Кроме того, известный способ вообще не позволяет получать композиционные ультрадисперсные порошкообразные материалы, содержащие хрупкие тугоплавкие неметаллическое компоненты.

Основной технической задачей данного изобретения является упрощение получения УДП сплавов, интерметаллических соединений и композиционных ультрадисперсных порошкообразных материалов, содержащих хрупкие тугоплавкие металлические компоненты, а также получение композиционных ультрадисперсных порошкообразных материалов, содержащих хрупкие тугоплавкое неметаллические компоненты.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения порошков путем электрического взрыва металлических заготовок, имеющих покрытие из другого материала, согласно предложенному решению в качестве покрытия используют порошки хрупких тугоплавких неметаллических и металлических материалов, смешанных с клеевой основой.

Кроме того, целесообразно в качестве клеевой основы использовать бакелитовый лак.

Целесообразно также суспензию наносимого порошка в клеевой основе наносить на металлическую заготовку путем протягивания этой заготовки через фильеру, выполненную в сосуде, который предварительно заполняют суспензией.

Для пояснения предложенного способа на фиг. 1 изображена установка для покрытия проволоки суспензией, которая состоит из механизма протяжки проволоки 1, узла очистки и обеззараживания 2, узла покрытия 3 и узла сушки покрытия 4. Конструкция узла покрытия проволочки показана на фиг. 2. Он состоит из сосуда 5, фильеры 6, уплотнения 7. Установка работает следующим образом: с помощью механизма протяжки проволочка проходит последовательно через узел очистки и обезжиривания 2, затем через узел покрытия проволочки суспензией 3 и затем через узел сушки покрытия 4. Очистка и обезжиривание проволочки осуществляется с помощью фетра, пропитанного ацетоном. Остатки ацетона удаляются струей теплого воздуха (40-50^oC). На следующей стадии проволочка проходит через узел покрытия 3, предварительно заполненного суспензией на 80-90%, где суспензия прилипает к поверхности проводника за счет силы смачивания. Количество наносимой суспензии на проводник определяется диаметром фильеры 6. Затем, в узле 4, покрытие высыхает за счет воздействия на него струи горячего воздуха (70-80^oC). После завершения сушки проволока наматывается на катушку приемного узла механизма протяжки 1. Состав, которым покрывается проводник, представляет собой суспензию из бакелитового лака и порошка хрупкого тугоплавкого материала: одного или нескольких.

Пример N 1. Алюминиевая заготовка диаметром 0,2 мм, длиной 40 мм с покрытием, состоящим из бакелитового лака (~ 8 мас.%) и порошки бора (~ 92 мас. %) располагалась в герметичной камере, заполненной техническим азотом. Затем эта заготовка соединялась с ГИТом с параметрами: C= 2,18 мкФ, L = 0,58 мкГн. Зарядное напряжение емкости равнялось 19,5 кВ. При включении ГИТа происходил взрыв заготовки. После взрыва изучали фазовый состав полученного УДП. В результате анализа установлено, что полученный УДП содержит фазы AlN, BN, остаточный Al и др.

Пример N 2. Алюминиевая заготовка диаметром 0,2 мм, длиной 40 мм с покрытием, состоящим из бакелитового лака (~ 8 мас.%), порошка оксида иттрия (Y₂O₃, ~ 4 мас.%) и оксида циркония (ZrO₂, ~ 88 мас.%) располагалась в герметичной камере, заполненной кислородно-аргоновой смесью в молярном соотношении 1:6. Затем эта заготовка соединялась с ГИТом с параметрами: C = 1,75 мкФ, L = 0,61 мкГн. Зарядное напряжение емкости равнялось 22,3 кВ. При включении ГИТа происходил взрыв заготовки. После взрыва изучали фазовый состав полученного УДП. В результате анализа установлено, что полученный УДП содержит фазы γ- Al₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, остаточный Al и др.

Пример N 3. Алюминиевая заготовка диаметром 0,31 мм, длиной 60 мм с покрытием, состоящим из бакелитового (~ 8 мас.%) лака и порошка теллура (~ 92 мас. %) располагалась в герметичной камере, заполненной аргоном. Затем эта заготовка соединялась с ГИТом с параметрами: C = 2,53 мкФ, L = 0,56 мкГн. Зарядное напряжение емкости равнялось 25,5 кВ. При включении ГИТа происходил взрыв заготовки. После взрыва изучали фазовый состав полученного УДП. В результате анализа установлено, что полученный УДП содержит фазы Те, AlTe, остаточный Al и др.

В приведенных примерах энергозатраты составили 3,5-7,5 кВт•ч/кг.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано в производстве композиционных материалов и режущих инструментов. Способ включает электрический взрыв металлических заготовок, имеющих покрытие из другого материала, при этом в качестве покрытия используют порошки хрупких тугоплавких неметаллических и металлических материалов, смешанные с клеевой основой. В качестве клеевой основы используют бакелитовый лак. Суспензию наносимого порошка в клеевой основе наносят на металлическую заготовку путем протягивания этой заготовки через фильеру, выполненную в сосуде, который предварительно заполняют суспензией. Технический результат: получение порошков сплавов и интерметаллических соединений, содержащих хрупкие тугоплавкие неметаллические и металлические компоненты в ультрадисперсном состоянии. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения порошков путем электрического взрыва металлических заготовок, имеющих покрытие из другого материала, отличающийся тем, что в качестве покрытия используют порошки хрупких тугоплавких неметаллических и металлических материалов, смешанные с клеевой основой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве клеевой основы используют бакелитовый лак. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что суспензию наносимого порошка в клеевой основе наносят на металлическую заготовку путем протягивания этой заготовки через фильеру, выполненную в сосуде, который предварительно заполняют суспензией.