СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИКРОШАРИКОВ Российский патент 2023 года по МПК C03B19/10 

Изобретение относится к области получения стеклометаллических микрошариков и может быть использовано в технике, электронике, биотехнологии, а также в ювелирном деле.

Известен способ получения стеклянных микрошариков, заключающийся в смешении компонентов шихты, формовании стержней и их плазменное распыление и улавливание [Крохин В.П., Бессмертный В.С., Пучка О.В., Никифоров В.М. Синтез алюмоиттриевых стекол и минералов // Стекло и керамика. 1997. № 9.С. 6-7.].

Недостатком данного способа является длительность технологического процесса и его высокая энергоемкость.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ получения стеклометаллических микрошариков, включающий приготовление стержней на основе металлической проволоки, покрытой пастой, состоящей из молотого стекла и связывающего, при этом распыление производили при мощности работы плазмотрона 9 кВт, а стержни вводили в плазменную горелку со скоростью 8-12 мм/сек [Патент RU2455118 Стеклометаллические микрошарики и способ из получения / Бессмертный В.С., Симачев А.В., Дюмина П.С., Ганцов Ш.К., Платова Р.А., Тарасова И.Д., Крахт В.Б., Бахмутская О.Н., Паршина Л.Н., Гурьева А.А. Заявка от 24.05.2010; Опубл. 10.07.2012. Бюл. № 19. 5с.].

Недостатком данного способа является длительность технологического процесса, его низкая производительность и высокая энергоемкость.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение и ускорение технологического процесса и повышение качества конечного продукта.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в упрощении и ускорении технологического процесса и повышении качества готового продукта.

Технический результат достигается тем, что, способ получения стеклометаллических микрошариков включает отвешивание компонентов, их усреднение, увлажнение, гранулирование, подучу шихты в порошковый питатель, плазменное оплавление шихты с образованием микрошариков и их улавливание; причем для приготовления шихты используют тонкодисперсный порошок меди и стеклобоя при соотношении 1:3,увлажнение шихты производят до 5-7 %, гранулирование шихты производят до размера гранул 3-5 мм ,а плазменное плавление гранулированной шихты производят при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе гранулированной шихты 6,0 гр/сек.

Отличительным признаком предлагаемого способа является:

- увлажнение смеси шихты до влажности 5-7 %;

- приготовление гранулированной шихты из порошков меди и стеклобоя размером 3 -5 мм при соотношении 1:3 соответственно;

- подача гранулированной шихты в порошковый питатель и плазменную горелку.

Проведенный сопоставительный анализ технологических операций представлен в таблице 1.

Таблица 1

Сопоставительный анализ технологических операций

предлагаемого и известного способов

Известный способ Предлагаемый способ Помол стекла

Смешение порошка стекла с клеем ПВА

Формование стержней из медной проволоки и пасты

Сушка стержней

Ввод стержней в плазменную горелку

Распыление и улавливание Помол стекла

Смешение и увлажнение порошков стекла и меди до 5-7 %

Гранулирование шихты до размеров 3-5 мм

Подача шихты в порошковый питатель

Ввод шихты в плазменную горелку

Распыление и улавливание

Увлажнение шихты производят для удовлетворительного гранулирования смеси стекла и порошка меди. При влажности менее 5% гранулы не имеют достаточной прочности и расслаиваются при их подаче в плазменную горелку.

При влажности более 7 % гранулы частично слипаются, что затрудняет их подачу в плазменную горелку. Оптимальным значением влажности шихты, экспериментально полученным, является значение 5-7%. Оптимальные технологические параметры, экспериментально полученные, представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Оптимальное соотношение компонентов шихты

Соотношение порошка меди и стекла (мас. частей) Коэффициент диффузного отражения (КДО, %) Процент брака, % 1:2 68 2,2 1:3* 72* 1,5* 1:4 69 2,5 * – оптимальный вариант

Таблица 3

Оптимальные технологические параметры

Мощность работы, кВт Размер шихты, мм Расход шихты Качество, органолептическая оценка 5 2 6,0 Непровар шихты 3 6,0 Непровар шихты 4 6,0 Непровар шихты 5 6,0 Непровар шихты 6 6,0 Непровар шихты 6* 2 3,0 Деформация 3* 5,0 Провар шихты 6,0 Провар шихты 7,0 Непровар шихты 4* 5,0 Провар шихты 6,0 Провар шихты 7,0 Непровар шихты 5* 5,0 Провар шихты 6,0 Провар шихты 7,0 Непровар шихты 6 6,0 Непровар шихты 7 3 6,0 Деформация 4 6,0 Деформация 5 6,0 Деформация 6 6,0 Деформация 7 6,0 Деформация * – оптимальный вариант

В качестве исходного материала использовали бой листового стекла следующего химического состава (масс. %): SiO₂ – 72,0; Na₂O – 14,5; CaO – 6,8; Al₂O₃ – 3,2; MgO – 3,4; Fe₂O₃ – 0,05; SO₃ – 0,5.

Для приготовления шихты использовали порошок меди по ГОСТ –4960-2017.

Порошок меди и тонкоизмельченный в шаровой мельнице порошок стекла усредняли в лабораторном смесителе при одновременном увлажнении 5- 7 % при соотношении 1:3 весовых частей в течении 15 минут. Шихту гранулировали в лабораторном грануляторе с получением гранул 3-5 мм. Гранулы помещали в порошковый питатель электродугового плазмотрона УПУ-8м. Зажигали дугу и подавали в плазменную горелку плазмообразующий газ аргон и шихту с расходом 6,0 гр/сек.

В плазменной горелке со средней массовой температурой плазменного факела 6000ºС происходило мгновенное плавление шихты с образованием сферических расплавленных частиц. Под действием отходящего плазмообразующего газа аргона частицы трансформировались в зону накопителя где охлаждались и накапливались в сборнике.

Параметры работы плазмотрона были следующие: мощность 6 кВт; расход плазмообразующего газа аргона – 0,0014 гр/сек при давлении 0,28 МПа.

Количество идеально сферических частиц стеклометаллических микрошариков размером 400-3000 мкм составили 98,5 %.

Коэффициент диффузного отражения, проводимый на приборе ПОС-1 по стандартной методике, составил 72%.

Изобретение относится к области получения композиционных материалов, а именно стеклометаллических микрошариков, которые могут быть использованы в технике, электронике, биотехнологии и в ювелирном деле. Заявленный способ включает отвешивание компонентов шихты, их усреднение , увлажнение до 5-7%, гранулирование до размера гранул 3-5 мм,, подачу в порошковый питатель, плазменное оплавление шихты с образованием микрошариков и их улавливание.

При этом для приготовления шихты используют тонкодисперсный порошок меди и стеклобоя при соотношении 1:3. Плазменное плавление гранулированной шихты производят при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе гранулированной шихты 6,0 гр/сек.

Изобретение относится к области получения стеклометаллических микрошариков и может быть использовано в технике, электронике, биотехнологии, а также в ювелирном деле. Способ включает приготовление шихты, ее плазменное оплавление, улавливание микрошариков. При этом производят приготовление, увлажнение до 5-7%, гранулированной шихты размером 3-5 мм из смеси тонкодисперсных порошков меди и боя стекла при соотношении 1:3. Плазменное оплавление шихты производят при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе гранулированной шихты 6 г/с. Техническим результатом является упрощение и ускорение технологического процесса, повышение качества конечного продукта. 3 табл.

Способ получения стеклометаллических микрошариков, включающий приготовление шихты, ее плазменное оплавление, улавливание микрошариков, отличающийся тем, что производят приготовление, увлажнение до 5-7%, гранулированной шихты размером 3-5 мм из смеси тонкодисперсных порошков меди и боя стекла при соотношении 1:3, а плазменное оплавление шихты производят при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе гранулированной шихты 6 г/с.