СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА МЕТАЛЛА ГРУППЫ ЖЕЛЕЗА Российский патент 2009 года по МПК B22F9/04 B22F9/22 B22F1/02 

Описание патента на изобретение RU2356694C1

Изобретение относится к области порошковой металлургии, к способам получения порошка металла группы железа (железо, кобальт, никель), особенно мелкозернистого порошка, путем восстановления соединений.

Известен способ получения порошка металла группы железа путем восстановления порошка соответствующих оксидов водородом при 600°С - 1000°С (см. Спеченные материалы для электротехники и электроники. Справочник, под ред. Г.Г.Гнесина, М.: Металлургия, с 92, 105, 106, 108) [1].

Средний размер зерна полученного порошка для железа составляет не ниже 20-30 мкм, для порошка кобальта - 3,5-6,2 мкм, а никеля - 4-7 мкм.

В настоящее время для нужд твердосплавной промышленности, а также промышленности производства тяжелых сплавов, электроники требуются порошки металлов группы железа со средним размером зерна не выше 2,0 мкм, предпочтительно не выше 1,5 мкм. Однако такие порошки, особенно порошки кобальта (см. [1], с. 105), обладают повышенной пирофорностью, т.е. самовозгораются на воздухе, что затрудняет операции с ними (требуется защитная атмосфера), либо требуется операция пассивации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения порошка металла группы железа, преимущественно кобальта, включающий размол порошка его кислородсодержащего соединения, преимущественно оксида, и последующее восстановление его водородом (см. патент FI №56939, кл B22F 9/00, опубл. 1980) [2].

Известный [2] способ позволяет получать порошок кобальта со средним размером зерна менее 2,0 мкм. Однако полученный порошок обладает повышенной пирофорностью (НКПРП не выше 300°С)

задачей изобретения является получение порошка металла группы железа со средним размером зерна менее 2,0 мкм, предпочтительно менее 1,5 мкм, но не обладающего пирофорностью.

Указанная задача решается тем, что в способе получения порошка металла группы железа, включающем размол порошка его кислородсодержащего соединения и последующее восстановление водородом, предлагается при размоле к основному соединению добавлять 2-30 мас.% нитрата соответствующего металла и осуществлять размол в жидкости, практически не растворяющей основное соединение, но растворяющей нитрат.

Введение нитрата в виде раствора при размоле основного соединения металла группы железа обеспечивает получение покрытия из нитрата на частицах основного соединения при удалении размольной жидкости.

При нагреве до температуры восстановления нитрат разлагается и обеспечивает присутствие оксидов азота в слое восстанавливаемого порошка. Это, с одной стороны, предотвращает рост зерна получаемого порошка, а с другой стороны, уменьшает его пирофорность за счет пассивации поверхности частиц и изменения их морфологии.

В качестве основного восстанавливаемого соединения могут быть использованы оксалат, карбонат, гидроксиды, оксиды, аминхлориды, сульфат и т.п. В качестве размольной жидкости - спирт, ацетон, водные растворы необходимой кислотности.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Порошок исходного кислородсодержащего соединения металла группы железа загружают в размольный агрегат (барабанная мельница, аттритор) вместе с размольными телами.

Туда же вводят размольную жидкость и нитрат соответствующего металла (2-30 мас.%) или раствор нитрата.

Введение нитрата соответствующего металла в количестве менее 2 мас.% не позволяет получать мелкий непирофорный порошок.

При введении нитрата в количестве более 30 мас.% после удаления размольной жидкости образуются прочные агломераты оксидов или солей, смесь становится нетехнологичной, и для ее дальнейшего использования необходим дополнительный размол. Поэтому введение более 30 мас.% нитрата нецелесообразно.

Размол в жидкости, не растворяющей нитрат, не позволяет получить покрытие из нитрата на поверхности частиц основного соединения. В результате равномерность распределения нитрата в смеси уменьшается. При восстановлении такой смеси происходит аномальный рост частиц зерен, мелкие же зерна не полностью пассивируются.

Режим размола подбирается экспериментально в зависимости от типа размольного агрегата и используемого соединения с тем, чтобы намельчить порошок до среднего размера зерна менее 1 мкм.

После удаления размольной жидкости и размольных тел порошок соединения загружают в лодочки и восстанавливают в атмосфере водорода в трубчатой толкательной печи при температуре 450-650°С в зависимости от восстанавливаемого соединения.

Примеры.

Порошки оксидов кобальта, никеля и железа размалывают в барабанной мельница в среде спирта при отношении оксид / шары = 1:3 в течение 48 час. При размоле в мельницу вводили соответствующие нитраты

После отделения от шаров и спирта смеси загружали в лодочки и восстанавливали в атмосфере водорода в толкательной печи.

Была приготовлена также смесь оксалата кобальта и 5 мас % нитрата кобальта как указано выше.

В качестве размольной жидкости использовали также воду при различной ее кислотности (при рН ≤7,0 нитрат кобальта хорошо растворим, а при рН ≥8,0 - практически нерастворим).

Условия проведения процессе и полученные результаты приведены в таблице

НКПРП - нижний концентрационный предел распространения пламени согласно ГОСТ 12.1.044-84 характеризует пирофорность порошка. Как видно из данных таблицы, использование предлагаемого изобретения позволяет получать порошки кобальта (см. п.п.1-5), железа (н.7), никеля (п.8) со средним размером зерна не выше 1,5 мкм и низкой пирофорностыо (НКПРП не ниже 950°С).

Смесь Размольная жидкость Температура восстановления, °С Содержание кислорода, мас.% средний размер зерна, мкм НКПРП, °С 1 Со3О4+2 мас.% Со(NO3)2 спирт 550 0,35 1,15 1000 2 Co3O4+10 мас.% Со(NO3)2 спирт 550 0,5 1,08 980 3 Co3O4+30 мас.% Со(NO3)2 спирт 550 0,32 1,42 1000 4 Co3O4+5 мас.% Со(NO3)2 H2O, pH 7 550 0,28 1,1 95 5 Co3O4+5 мас.% Co(NO3)2 спирт 550 0,4 1,05 980 6 CoC2O4+5 мас.% Со(NO3)2 H2O, рН 8,5 550 0,52 2,4 600 7 Fe3O4+5 мас.% Fe(NO3)2 спирт 750 0,5 1,5 1200 8 Ni+5 мас.% Ni(NO3)2 спирт 700 0,45 1,44 1200 9 Co3O4+1 мас.% Со(NO3)2 спирт 550 0,8 1,48 360 10 Co3O4+33 мас.% Со(NO3)2 спирт 550 0,2 1,3 1000 11 Co3O4 - 550 0,9 1,35 300

Введение менее 2% нитрата (см. п.9) не позволяет получить мелкий и непирофорный порошок.

Введение больше более 30% нитрата (см. п.10) хотя и позволяет получить порошок необходимого качества, но требует проведения дополнительного сухого размола.

Введение нитрата не в виде растворе (см. п.6) приводит к получению менее дисперсного и более пирофорного порошка.

Способ-прототип [2] (см. п.II) не позволяет получить непирофорный порошок (НКПРП = 300°С), т.е. порошок при выгрузке из печи возгорается.

Результаты, полученные в примерах, свидетельствуют о промышленной применимости предлагаемого изобретения.

Похожие патенты RU2356694C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2006
  • Шепелев Александр Андреевич
  • Бочаров Александр Владимирович
  • Семенов Александр Александрович
  • Илюшин Игорь Владимирович
  • Стороженко Павел Аркадьевич
RU2348997C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2010
  • Колпаков Николай Сергеевич
  • Девин Константин Леонидович
  • Обносов Владимир Васильевич
  • Семенов Александр Александрович
  • Борцов Александр Николаевич
  • Шепелев Александр Александрович
  • Бочаров Александр Владимирович
RU2484926C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕДШЕСТВЕННИКА КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБ СИНТЕЗА УГЛЕВОДОРОДОВ 2019
  • Гоше, Жан, Луи
  • Пинаар, Корнелия
  • Суорт, Джури, Кристиаан, Уэсселс
  • Боса, Джан, Маттеус
  • Мудли, Дэнзил, Джеймс
  • Потжите, Яна, Элоиз
  • Дэйвел, Йоланди, Зонья
RU2796695C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ МОНОКАРБИДОВ VIА ГРУППЫ МЕТАЛЛОВ СО СВЯЗКОЙ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОВ ГРУППЫ ЖЕЛЕЗА 1992
  • Осипов Валерий Васильевич
RU2015190C1
СПОСОБ КОНВЕРСИИ НИТРАТОВ МЕТАЛЛОВ 2006
  • Ситсма Елле Рудольф Анне
  • Ван Диллен Адрианус Якобус
  • Де Йонг Петра Элизабет
  • Де Йонг Крийн Питер
RU2429073C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОБАЛЬТА 2016
  • Николаенко Ирина Владимировна
  • Швейкин Геннадий Петрович
RU2660549C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ КАРБИДА ВОЛЬФРАМА И СПЕЧЕННЫЙ ТВЕРДЫЙ СПЛАВ, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Лепакова Ольга Клавдиевна
  • Терехова Ольга Георгиевна
  • Голобоков Николай Николаевич
  • Максимов Юрий Михайлович
  • Костикова Вера Александровна
RU2338804C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА 1992
  • Русаков В.В.
  • Арсентьев И.А.
  • Романова Н.И.
  • Априамов А.Н.
  • Крохин А.С.
  • Бароев Ф.В.
  • Биндер С.И.
  • Кечеджиев А.Г.
  • Букатов В.Г.
  • Борисова Н.В.
RU2048569C1
КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ АЛИФАТИЧЕСКОГО РЯДА ИЗ ОКСИДА УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА В ЕГО ПРИСУТСТВИИ 2013
  • Козлов Андрей Аркадьевич
  • Крылова Алла Юрьевна
  • Куликова Майя Валерьевна
  • Школьников Андрей Викторович
  • Гусев Сергей Андреевич
RU2537850C1
Способ получения порошка оксида кобальта 2018
  • Журавлев Виктор Дмитриевич
  • Ермакова Лариса Валерьевна
  • Нефедова Ксения Валерьевна
RU2680514C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА МЕТАЛЛА ГРУППЫ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам получения порошков группы железа. К порошку кислородсодержащего соединения металла группы железа добавляют 2-30 мас.% нитрата соответствующего металла, осуществляют размол в жидкости, практически не растворяющей основное соединение, но растворяющей нитрат, и восстанавливают полученную смесь водородом. Обеспечивается получение порошка с размером зерна менее 2,0 мкм, не обладающего пирофорностью. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 356 694 C1

Способ получения порошка металла группы железа, включающий размол порошка основного кислородсодержащего соединения металла и последующее восстановление водородом, отличающийся тем, что при размоле к основному соединению металла добавляют 2-30 мас.% соответствующего нитрата металла, а размол осуществляют в жидкости, которая практически не растворяет основное соединение металла и растворяет его нитрат.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2356694C1

FI 772209 А, 16.01.1979
JP 2005036307 А, 10.02.2005
WO 2004067784 A1, 12.08.2004
JP 2000169901 A, 20.06.2000
Способ получения железного порошка 1975
  • Васильева Галина Ильинична
  • Нейков Олег Домианович
  • Недин Валентин Васильевич
  • Крашенинников Евгений Анатольевич
  • Турецкий Яков Моисеевич
  • Садовский Генрих Мечеславович
  • Юренко Александр Сергеевич
SU511143A1

RU 2 356 694 C1

Авторы

Панов Владимир Сергеевич

Борисова Нина Васильевна

Даты

2009-05-27Публикация

2008-03-28Подача