Изобретение относится к материалам для изготовления изделий культурно-бытового назначения, а именно столовых принадлежностей и приборов, в частности ложек, вилок, ножей, рюмок, графинов и т.д., а также металлических украшений, в частности сережек, браслетов, цепочек и т.д., корпусов часов и браслетов с замками для них, медалей и т.д., выполненных из материала на основе циркония с покрытием и без него.
Известен материал на основе циркония, выполненный из электролитического порошка циркония с размерами частиц 0,05-1,5 мм (Патент РФ №1811632, 6 04 В 37/22, 1993 г.).
Известный материал позволяет изготавливать из него изделия культурно-бытового назначения со сравнительно невысокой себестоимостью их изготовления.
Недостатком известного материала является то, что при применении операции чеканки получается недостаточная чистота и контурность рисунка изделия.
Известен механически обработанный материал на основе циркония (Патент РФ №2077858, А 44 С 27/00, 1997 г.).
Недостатками известного материала являются его высокая себестоимость, определяемая ценой шихтовых материалов и большой трудоемкостью механической обработки. Кроме того, при обработке данного материала с применением операции чеканки получается недостаточная чистота и контурность рисунка.
Известен материал на основе циркония из прессованного порошка металлического циркония с содержанием в нем кислорода 0,03-0,08 мас.% (Патент РФ №2120220, А 44 С 27/00, B 22 F 3/12, 1998 г.).
Данный материал позволяет получать изделия с ярким блеском покрытия, наносимого анодным способом.
Однако недостатками данного материала является то, что при обработке данного материала с применением операции чеканки получается недостаточная чистота и контурность рисунка изделия.
Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, является известный материал изделий культурно-бытового назначения, содержащий цирконий, кислород, железо, кальций, при необходимости, ниобий в соотношении
при следующем содержании элементов, мас.%:
(Патент РФ №2201466, С 22 С 16/00, 2003 г.).
Данный материал позволяет получать изделия с высокой долговечностью и густотой цвета анодного покрытия.
Однако недостатками данного материала являются недостаточная чистота и контурность рисунка после операции чеканки и сравнительно высокая себестоимость изготовления изделий.
Заявляемое техническое решение направлено на повышение чистоты и контурности рисунка после операции чеканки и на снижение себестоимости изготовления изделий.
Технический результат достигается тем, что в отличие от известного материала изделий культурно-бытового назначения, содержащего цирконий, кислород, железо, кальций, сопутствующие примеси и, при необходимости, ниобий - он дополнительно легирован алюминием при следующем содержании элементов, мас.%:
При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения.
Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показало, что известные циркониевые сплавы Э110 и Э125 реакторной чистоты могут содержать алюминий в количестве до 0,008 мас.% в виде примеси.
Однако выявленные технические решения лишь частично содержат известные существенные признаки, но не обладают всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения. В заявляемом материале только совокупность известных и неизвестных существенных признаков позволяет получить новый, ранее неизвестный положительный эффект, заключающийся в значительном повышении чистоты и контурности рисунка на заявляемом материале после операции чеканки и снижении себестоимости изготовления изделий.
Заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники, т.к. между отдельными элементами химического состава материала и их совокупностью, с одной стороны, и показателями чистоты и контурности рисунка на материале после операции чеканки, с другой стороны, существует сложная нелинейная зависимость, определяемая множеством факторов.
Кроме того, для определения оптимального химического состава, обеспечивающего максимальные значения чистоты и контурности рисунка на материале после операции чеканки, требуется проведение большого количества экспериментов.
Многие известные циркониевые материалы после операции чеканки имеют неудовлетворительную чистоту и контурность рисунка из-за расслоений металла и налипаний его на матрицу, что приводит к браку изделия. Повышенная твердость циркониевого материала также не позволит получать удовлетворительную чистоту и контурность рисунка на материале после операции чеканки из-за выкрашивания материала и повышенного износа инструмента, что снижает эстетические и потребительские свойства изделий.
В заявляемом материале за счет дополнительного легирования его алюминием в заявляемых пределах создается оптимальный комплекс физико-механических свойств материала, который позволяет значительно повысить чистоту и контурность рисунка на материале после операции чеканки за счет исключения расслоений металла, его налипания на матрицу, выкрашивания материала и преждевременного износа матрицы, что повышает эстетические и потребительские свойства изделия. Использование для изготовления материала более дешевой шихты (неочищенного от примесей губчатого циркония с повышенным содержанием алюминия) и снижение брака изделий из-за неудовлетворительной чистоты и контурности рисунка на материале после операции чеканки и повышение стойкости матриц приводит к значительному снижению себестоимости изготовления изделий из заявляемого материала.
Заявленный материал отличается от известного материала на основе циркония тем, что его получают путем переплава в вакууме по схеме ДКВ→ДКВ (двойной дуговой переплав) из более дешевого неочищенного от примесей подшихтовочного губчатого циркония определенного химического состава с известным содержанием кислорода, железа, кальция, ниобия, алюминия и сопутствующих примесей.
Для проверки заявляемого технического решения была проведена следующая работа. По прототипу получали материал путем переплава в вакууме оборотного циркония, например, 60% обороты V класса (шамотные вырубки йодидного циркония) + 40% оборотов VI класса (кузнечные обороты сплава Э125). Выплавку образцов осуществляли по схеме ЕМО-ДКВ с получением слитков заданного химсостава с содержанием кислорода 0,031-0,039 мас.%, ниобия 0,01-0,03 мас.%, железа 0,009-0,01 мас.%, кальция 0,01-0,03 мас.%, алюминия 0,003 мас.%, сопутствующие примеси 0,04-0.25 мас.%. По заявляемому техническому решению получали материал путем переплава в вакууме шихты (70% циркониевой губки, 17% йодидного циркония и 13% оборотного циркония). Выплавку образцов осуществляли по схеме ДКВ→ДКВ с получением материала разного химического состава, мас.%:
По одному из вариантов получали материал путем переплава в вакууме шихты (80% очищенной циркониевой губки с повышенным содержанием алюминия 0,015 мас.% и 20% оборотного циркония).
Из материала по прототипу и по заявляемому техническому решению по штатной технологии получали полосы шириной 20 мм и толщиной 2,5 мм, которые подвергал и операции чеканки на штатных режимах. По каждому варианту изготавливали по 3 образца.
На образцах определяли чистоту и контурность рисунка после операции чеканки и относительную себестоимость 1 кг материала по стандартным методикам. Результаты исследований приведены в таблице.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что заявляемый материал изделий культурно-бытового назначения отличается от прототипа и аналогов более высокой чистотой и контурностью рисунка после операции чеканки и более низкой себестоимостью изготовления изделий (28,96-49,5% у заявляемого материала, 55,74% у прототипа и 98,36-100% у аналогов).
Оптимальный химический состав заявляемого материала
следующий, мас.%:
Уменьшение содержания в заявляемом материале кислорода менее 0,001 мас.% (опыт №4), железа менее 0,003 мас.% (опыт №9), кальция менее 0,001 мас.% (опыт № 14), алюминия менее 0,0081 мас.% (опыт №23), сопутствующих примесей менее 0,001 мас.% (опыт №28) приводит к значительному ухудшению чистоты и контурности рисунка после операции чеканки из-за налипания материала на матрицу, а также к значительному повышению себестоимости изготовления изделий из-за повышенного брака по причине ухудшения чистоты и контурности рисунка после операции чеканки.
Увеличение содержания в заявляемом материале кислорода более 0,2 мас.% (опыт №8), железа более 0,05 мас.% (опыт №13), кальция более 0,03 мас.% (опыт №18), ниобия более 2,7 мас.% (опыт №22), алюминия более 0,038 мас.% (опыт №27), сопутствующих примесей более 0,51 мас.% (опыт №32) приводит к ухудшению чистоты и контурности рисунка после операции чеканки из-за выкрашивания материала, а также к значительному повышению себестоимости изготовления изделия из-за повышенного брака по причине выкрашивания материала в процессе его чеканки и преждевременного износа матрицы.
В производственных условиях ОАО "ЧМЗ" был выплавлен опытный слиток с использованием неочищенной циркониевой губки (70% циркониевая губка +17% йодидный цирконий +13% обороты циркония). Из данного слитка были изготовлены по штатной технологии изделия культурно-бытового назначения всех видов штатной номенклатуры с положительным результатом и отправлены заказчикам.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
МАТЕРИАЛ ИЗДЕЛИЙ КУЛЬТУРНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ | 2001 |
|
RU2201466C2 |
ФИЛЬЕРА ИЗ МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЦИРКОНИЯ | 2000 |
|
RU2174565C1 |
ФИЛЬЕРА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ НИТЕЙ И ВОЛОКОН ИЗ РАСТВОРОВ | 2002 |
|
RU2215071C1 |
Способ изготовления холоднокатаных трубных изделий из сплавов циркония с высокой коррозионной стойкостью (варианты) | 2023 |
|
RU2823592C1 |
Способ двухэтапного получения сплава TiMoNbZrAl | 2022 |
|
RU2806683C1 |
ХРОМИСТАЯ РАДИАЦИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ | 2002 |
|
RU2221894C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОСКОГО ПРОФИЛЯ ИЗ ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ | 2008 |
|
RU2382114C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВА, ВЫБРАННОГО ИЗ РЯДА: БОР, ФОСФОР, КРЕМНИЙ И РЕДКИЕ ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ (ВАРИАНТЫ) | 2005 |
|
RU2298589C2 |
ДЕМПФИРУЮЩАЯ СТАЛЬ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЕ | 2016 |
|
RU2623947C1 |
ХЛАДОСТОЙКАЯ СТАЛЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2022 |
|
RU2804233C1 |
Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам для изготовления изделий культурно-бытового назначения, а именно столовых принадлежностей и приборов, украшений, корпусов часов и браслетов с замками для них, медалей, выполненных из материала на основе циркония с покрытием и без него. Материал изделий культурно-бытового назначения содержит цирконий, кислород, железо, кальций, сопутствующие примеси и, при необходимости, ниобий, а также легирован алюминием при следующем содержании элементов, мас.%: кислород 0,001-0,2, железо 0,003-0,05, кальций 0,001-0,03, ниобий 0-2,7, алюминий 0,0081-0,038, сопутствующие примеси 0,001-0,51, цирконий остальное. Технический результат - повышение чистоты и контурности рисунка после операции чеканки и снижение себестоимости изготовления изделий. 1 табл.
Материал изделий культурно-бытового назначения, содержащий цирконий, кислород, железо, кальций, сопутствующие примеси и, при необходимости, ниобий, отличающийся тем, что он дополнительно легирован алюминием при следующем содержании элементов, мас.%:
МАТЕРИАЛ ИЗДЕЛИЙ КУЛЬТУРНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ | 2001 |
|
RU2201466C2 |
ИЗДЕЛИЕ КУЛЬТУРНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ | 1993 |
|
RU2077858C1 |
ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЦИРКОНИЯ | 1997 |
|
RU2115354C1 |
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
JP 5051255 A, 02.03.1993. |
Авторы
Даты
2007-01-10—Публикация
2005-04-05—Подача