Способ получения жаропрочного никелевого порошка из отходов сплава ЖС6У в воде дистиллированной Российский патент 2022 года по МПК B22F9/14 C22C19/03 C22B7/00 

Описание патента на изобретение RU2779730C1

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических порошков. В промышленности для получения жаропрочных никелевых порошков применяют физические и физико-химические методы.

Известен способ получения гранул из жаропрочных никелевых сплавов [пат. РФ 2011474, B22F 9/10, 30.04.1994], при котором гранулы получали из никелевого жаропрочного сплава ЭП741НП (Тпл=1600К). Для индукционной плавки брали 1100 кг (44%) исходной шихты и 1400 кг (56%) кусковых отходов, из которых 900 кг (36%) составляли спеченные заготовки из отходов гранул. Для получения спеченных заготовок брали 905 кг отходов гранул сплава ЭП741НП и засыпали их в алундовые тигли емкостью по 45 кг. Тигли с загрузкой отходов гранул помещали в вакуумную нагревательную печь с молибденовыми нагревателями. В результате вакуумной индукционной плавки получили слитки, из которых после механической обработки получили 1550 кг заготовок. Далее эти заготовки подвергали плазменному распылению с последующей ситовой классификацией и электростатической сепарацией полученных гранул по серийным режимам. В результате из 1550 кг распыляемых заготовок было получено 1160 кг гранул товарной фракции -20 +50 мкм, а также 115 кг кусковых отходов («огарков») и 275 кг отходов гранул. Эти 275 кг отходов гранул вместе с образующимися в последующих операциях по предлагаемому способу возвращают после спекания в голову процесса. При получении распыляемых заготовок по прототипу шихта вакуумной индукционной плавки состоит из 2000 кг исходных компонентов и 500 кг кусковых отходов. При этом получают те же 1550 кг распыляемых заготовок, из которых распылением получают 1160 кг товарных гранул, 115 кг «огарков» и 275 кг отходов гранул. Эти отходы гранул направляют на электролитические заводы, где с 50%-ными потерями извлекают только никель, а остальные ценные компоненты безвозвратно теряются.

Недостатком этого способа является большие потери дорогостоящего металла из-за невозможности переплава в индукционной печи образовавшихся отходов гранул. Это связано с тем, что порошковый материал из-за высокого омического сопротивления громадного количества мест точечных недостаточно плотных контактов частиц между собой, имеющих к тому же тонкую поверхностную окисную пленку, обладает недостаточной проводимостью наведенного (индукционного) вихревого тока.

Известен способ получения гранул центробежным распылением вращающейся заготовки [пат. РФ 2314179 С1, B22F 9/10, 01.10.2008], включающий индукционную плавку шихты с получением распыляемых заготовок и последующее плазменное распыление их при высоких скоростях вращения. В процессе изготовления распыляемых заготовок в шихту индукционной плавки также вводят 20-40% кусковых отходов.

Недостатком этого способа является большие потери дорогих и дефицитных металлов в отходах гранул при переработке их на электролитических никелевых комбинатах.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения металлического порошка [пат. РФ 2332280 С2, B22F 9/14, 30.06.2006], в котором порошок получают путем зажигания разряда между двумя электродами, один из которых катод, который выполняют из распыляемого материала в виде стержня, диаметром 10≤d≤40 мм. В качестве другого электрода-анода используют электролит (техническая вода). Процесс получения порошка ведут при следующих параметрах: напряжение между электродами 500≤U≤650 В, ток разряда 1,5≤I≤3 А, расстояние между катодом и электролитом 2≤l≤10 мм. Весь процесс ведут при атмосферном давлении.

Недостатком прототипа является невозможность получения порошков-сплавов с равномерным распределением легирующих элементов, а также высокие энергетические затраты.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи получения жаропрочного никелевого порошка из отходов сплава ЖС6У в воде дистиллированной с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса.

Поставленная задача достигается способом электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) отходов сплава ЖС6У в воде дистиллированной. Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами. В зоне разряда под действием высоких температур происходит нагрев, расплавление и частичное испарение металла.

На фигуре 1 - микрофотография частиц порошка; на фигуре 2 - интегральная кривая (1) и гистограмма (2) распределения по размерам частиц порошка; на фигуре 3 - спектрограмма элементного состава частиц порошка; на фигуре 4 - дифрактограмма фазового состава частиц порошка.

Пример 1

На экспериментальной установке для получения порошков из токопроводящих материалов диспергировали отходы марки ЖС6У в воде дистиллированной при массе загрузки 200 г. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

- напряжение на электродах от 170…190 В;

- емкость конденсаторов 50…55 мкФ;

- частота следования импульсов 160…180 Гц.

Данные режимы получения жаропрочного никелевого порошка способом электроэрозионного диспергирования отходов сплава ЖС6У в воде дистиллированной не рекомендуются, т.к. процесс электроэрозионного диспергирования протекает не стабильно, поскольку имеет место слабое искрообразованием между гранулами диспергируемого материала.

Пример 2

На экспериментальной установке для получения порошков из токопроводящих материалов диспергировали отходы марки ЖС6У в воде дистиллированной при массе загрузки 200 г. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

- напряжение на электродах от 190…210 В;

- емкость конденсаторов 55…60 мкФ;

- частота следования импульсов 180…200 Гц.

Полученный жаропрочный никелевый порошок исследовали различными методами.

Микроанализ частиц порошка, проведенный с помощью растрового электронного микроскопа «QUANTA 600 FEG», показал, что порошок, полученный методом ЭЭД из отходов сплава ЖС6У, состоит в основном из частиц правильной сферической и эллиптической формы с включениями частиц неправильной формы (фигура 1).

Анализ распределения по размерам частиц порошка, полученного с помощью анализатора размеров частиц «Analysette 22 NanoTec», показал, что частицы порошка имеют размеры от 0,1 до 285 мкм со средним объемным диаметром 67,1 мкм (фигура 2).

Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошка, проведенный с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы «EDAX», встроенного в растровый электронный микроскоп «QUANTA 600 FEG», показал, что порошок, полученный методом ЭЭД из отходов сплава ЖС6У, состоит из следующих равномерно распределенных по объему частиц элементов: О, Cr, Fe, Co, Ni, Nb, Mo, Ti и W (фигура 3).

Анализ фазового состава частиц порошка, проведенный с помощью рентгеновской дифракции на дифрактометре «Rigaku Ultima IV», показал, что частицы порошка, полученные методом ЭЭД из отходов сплава ЖС6У, состоят из следующих фаз: WO3, Co, NiO, Al0,9Ni4,22, W и Cr (фигура 4).

Проведенные исследования показали, что способом электроэрозионного диспергирования отходов сплава ЖС6У в воде дистиллированной имеется возможность получения порошка-сплава с равномерным распределением легирующих элементов.

Пример 3

На экспериментальной установке для получения порошков из токопроводящих материалов диспергировали отходы марки ЖС6У в воде дистиллированной при массе загрузки 200 г. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

- напряжение на электродах от 210…230 В;

- емкость конденсаторов 60…65 мкФ;

- частота следования импульсов 200…220 Гц.

Данные режимы получения жаропрочного никелевого порошка способом электроэрозионного диспергирования отходов сплава ЖС6У в воде дистиллированной не рекомендуются, т.к. процесс электроэрозионного диспергирования носит взрывной характер и протекает не стабильно.

Похожие патенты RU2779730C1

название год авторы номер документа
Способ получения жаропрочного никелевого порошка из отходов сплава ЖС6У в керосине осветительном 2022
  • Агеев Евгений Викторович
  • Агеева Екатерина Владимировна
  • Поданов Вадим Олегович
RU2784145C1
Способ получения никельхромовых порошков из отходов сплава Х20Н80 в воде дистиллированной 2021
  • Агеев Евгений Викторович
  • Бобков Евгений Александрович
RU2772879C1
Способ изготовления жаропрочного никелевого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов сплава ЖС6У в осветительном керосине 2023
  • Агеев Евгений Викторович
  • Поданов Вадим Олегович
  • Агеева Анна Евгеньевна
RU2816973C1
Способ изготовления жаропрочного никелевого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов сплава ЖС6У в дистиллированной воде 2022
  • Агеев Евгений Викторович
  • Поданов Вадим Олегович
  • Агеева Анна Евгеньевна
RU2807399C1
Способ получения заготовок никельхромового сплава Х20Н80 2021
  • Агеев Евгений Викторович
  • Бобков Евгений Александрович
RU2779731C1
Способ получения нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной 2019
  • Агеев Евгений Викторович
  • Агеева Екатерина Владимировна
  • Хардиков Сергей Владимирович
  • Щербаков Андрей Владимирович
RU2699479C1
Способ получения безвольфрамовых твердосплавных порошковых материалов в воде дистилированной 2021
  • Агеев Евгений Викторович
  • Агеева Екатерина Владимировна
  • Сабельников Борис Николаевич
RU2763431C1
Способ получения свинцово-сурьмянистого порошка из отходов сплава ССу3 в воде дистиллированной 2022
  • Агеев Евгений Викторович
  • Королев Михаил Сергеевич
  • Агеева Анна Евгеньевна
RU2782593C1
Способ получения алюминиевого нанопорошка 2015
  • Агеев Евгений Викторович
  • Новиков Евгений Петрович
  • Агеева Екатерина Владимировна
RU2612117C1
Способ получения свинцово-сурьмянистых порошков из отходов сплава ССу3 в керосине осветительном 2022
  • Агеев Евгений Викторович
  • Королев Михаил Сергеевич
  • Агеева Анна Евгеньевна
RU2805515C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 779 730 C1

Реферат патента 2022 года Способ получения жаропрочного никелевого порошка из отходов сплава ЖС6У в воде дистиллированной

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических жаропрочных никелевых порошков. Порошок получают путем электроэрозионного диспергирования отходов сплава марки ЖС6У в воде дистиллированной при напряжении на электродах от 190-210 В, ёмкости конденсаторов 55-60 мкФ и частоте следования импульсов 180-200 Гц. Обеспечивается получение частиц правильной сферической эллиптической формы с равномерно распределенными по объему легирующими элементами. 4 ил., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 779 730 C1

Способ получения жаропрочного никелевого порошка, отличающийся тем, что порошок получают путем электроэрозионного диспергирования отходов сплава марки ЖС6У в воде дистиллированной при напряжении на электродах от 190-210 В, ёмкости конденсаторов 55-60 мкФ и частоте следования импульсов 180-200 Гц.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2779730C1

Способ получения нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной 2019
  • Агеев Евгений Викторович
  • Агеева Екатерина Владимировна
  • Хардиков Сергей Владимирович
  • Щербаков Андрей Владимирович
RU2699479C1
Способ получения порошка псевдосплава W-Ni-Fe методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде 2017
  • Селютин Владимир Леонидович
  • Агеев Евгений Викторович
  • Агеева Екатерина Владимировна
  • Новиков Евгений Петрович
RU2683162C2
Способ получения безвольфрамовых твердосплавных порошковых материалов в воде дистилированной 2021
  • Агеев Евгений Викторович
  • Агеева Екатерина Владимировна
  • Сабельников Борис Николаевич
RU2763431C1
Способ получения безвольфрамовых твердосплавных порошков из отходов сплава марки КНТ-16 в спирте этиловом 2019
  • Агеева Екатерина Владимировна
  • Агеев Евгений Викторович
  • Сабельников Борис Николаевич
RU2747197C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОДИСПЕРСНЫХ МЕТАЛЛОВ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ 2010
  • Артемов Арсений Валерьевич
  • Жильцов Валерий Александрович
  • Крутяков Юрий Андреевич
  • Кулыгин Владимир Михайлович
  • Переславцев Александр Васильевич
  • Вязников Юрий Васильевич
RU2437741C1
WO 2021019303 A1, 04.02.2021.

RU 2 779 730 C1

Авторы

Агеев Евгений Викторович

Поданов Вадим Олегович

Агеева Анна Евгеньевна

Даты

2022-09-12Публикация

2022-02-22Подача