Способ изготовления спеченных пористых изделий Советский патент 1984 года по МПК B22F3/24 B22F3/11 B22F3/26 

а:

СП Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных пористых изделий, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов с равномерным порорас.пределением. Известен способ получения спеченных пористых изделий, включающий прессование пористой заготовки из порошка, ее спекание, пропитку заготовки расплавом металла под давлением и последующую продувку заготовки газом для удаления избытка пропитывающего металла ij . Недостатком известного способа является неравномерная порцстость получаемых изделий. Наиболее близким к предлагаемо му по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления спеченных пористых изделий, включающий формование заготовки, предварительное спекание, пропускание через поры спеченной заготовки жидкости, содержащей осаждаемый металл и окон чательное спекание 2 , Недостатком известного способа являе1ся неравномерное распределе ние пор в изделии. Цель изобретения - получение равномерного порораспределения. Указанная цель достигается тем что согласно способу изготовления спеченных пористых изделий, включающему формование заготовки, пре варительное спекание, пропускание через поры спеченной заготовки жидкости, содержащей осаждаеьвлй м талл и окончательное спекание, пр варительно спеченную заготовку пр питывают инертной жидкостью. . В качестве инертной жидкости используют жидкость, несмешивающу ся с жидкостью, содержащей осаждаемый металл, и обладающую капиллярным давлением, равным или превышающим капиллярное давление жидкости, содержащей осаждаемый м талл. В качестве жидкости, содержащей осаждаемый металл, используют суспензию или электролит. Технология предлагаемого спосо ба состоит в следующем. Изделие формуют из металлического порошка одним из известных способов, спекают при температуре 0,8-0,9 температуры плавления металла. Затем спеченную пористую заготовку пропитывают инертной жид- , костью (например, анилином, триброммета 1ом, хинолином) , после чего через заготовку гюд давлением пропускают жидкость, содержащую осаждаемый металл. Инертная жидкость подбирается таким образом, чтобы ее капиллярное давление превышало либо было равно капиллярному давлению жидкости, содержащей осаждаемый металл. В противном случае последняя будет вытеснять содержащуюся в порах инертную жидкость даже при незначительных величинах прикладываемого давления. Жидкость, содержащая осаждаемый металл, подается через спеченный образец под давлением, постепенно вытесняет инертную жидкость и проходит через поры, размер которых больше d. При осаждении металла в порах размер последних на протяжении всего процесса будет уменьшаться. Количество жидкости, проходящей через поры разного диаметра, будет различным и ее количество, согласно закону Пуазейля, пропорционально четвертой степени размера пор. Поэтому соответственно и количество металла, осажденного в порах большего размера, будет больше, чем в порах меньшего размера. Поры, диаметр которых меньше d, при этом продолжают оставаться заполненными инертной жидкостью и осаждение в них металла происходить не будет. В результате такого избирательного заполнения пор жидкостью, содержащей осаждаемый металл, число пор максимального размера будет уменьшаться, а относительное количество пор среднего размера увеличиваться. Мелкие поры, заполненные инертной жидкостью, практически не участвуют в данном процессе соответственно и их количество изменяется незначительно. Время фильтрации, а также используемые в способе инертная жидкость и жидкость, содержащая осаждаемый металл, подбираются экспериментально с учетом получения требуемой функции распределения пор по размерам. Для того, чтобы зафиксировать осаждаемый металл в порах изделие повторно спекают. Пример. Порошок бронзы марки Бр ОФ 10-1 и размером частиц (-630+400) мкм, формуют на вибростенде, спекают при 860, С в течение 1 ч в среде аргона. Полученное изделие имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 10-3011,5 30-5027,5 50-70 31 70-9022 90-1107 110-130 Для того,чтобы получить изделие с преобладающим содержаиием пор, диаметр которых d460 мкм, изделие предварительно пропитывают анилином, капиллярное давление которого, рассчитанное по формуле 46cos6 d где 6 - поверхностное натяжение ан лина (6 42,9ю Н/м) 0 - краевой угол смачивания ан лином поверхности бронзы (),. равно Р.дп 2,86.10 Н/м, а зат через него фильтруют водиую суспе зию (d 72,53 Н/м cos0 0,52j РКЛП 2,51-10 Н/м) концентрацие 0,5 вес.% и размером частиц (-8-1-5) мкм при постоянном избыточ давлении, равном 0,4-10 Н/м в т чение 10 мин. Затем изделие подвергают втори ному спеканию при 100°С в течение 1 ч в среде аргона. Полученный пористый материал и ет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 10-3011,7 30-5031,3 50-7041,5 . 70-9014,9 90-1000,6 Для того, чтобы получить издел с преобладающим содержанием пор, диаметр которых мкм, изделие пропитывают анилином, капиллярное давление которого д,ля этих пор ра но fcan 5,72-10 Н/м2, а затем через него фильтруют водную суспензию (, 5,03 10 Н/м той же концентрации и размера час тиц при постоянном избыточном дав лении, равном 0,8-10 Н/м, получ ный пористый материал имеет следу ющее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 10-3023,8 30-5050 50-7019 70-907 90-1000,2 110-130 . П р и м е р 2. Порошок, бронзы марки Бр ОФ 10-1 и размером насти (400-315) мкм формуют с утряской на вибростенде, спекают при 860®С в течение 1 ч в среде аргона. Полученное изделие имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 200-1502,2. 150-1008,6 100-8010,7 . 80-6019,5 60-4042,5 40-2016,5 Для того чтобы получить изделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых мкм, изделие N пропитывают анилином, капиллярное давление которого равно 2,86-10 Н/м, а затем через него пропускают при постоянном избыточном давлении, равном 0,4-10 Н/м,.в течение 7 мин электролит ( 2,5110 Н/м) в состав которого входит г/л: CrOj 270; СаСО 50-60; CaSO4-2HgO 5-20. Заготовка подключается к отрицательному полюсу источника постоянного тока, при этом плотность тока равна 10-50 А/дм. Затем изделие подверггиот повторному спеканию при 700с в течение 1 ч в среде аргона. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 200-1500,2 150-100 , 2,3 100-805,6 80-6022,9 60-4052,4 40-2016,6 Для того, чтобы получить изделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых мкм, изделие пропитывают анилином, капиллярное давление которого равно для этих пор Рка„ 1,91«10 Н/м, азатем через него пропускают при постоянном избыточном давлении, равном 0,3 10 Н/м, в течение 7 мин электролит (Ркап 1,68-10 Н/м ) того же состава. Заготовка подключена к отрицательному полюсу,источника постоянного тока. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 200-1500,3 150-1003,1 100-8014,1 80-6022,3 60-4042,8 40-2016,6 П р име р 3. Сферический порошок нержавеющей стали марки ПРХ18Н9 в размером частиц (-630-ь -1-400) мкм, формуют, затем спекают при 1150°С в течение 1 ч в вакууме. Полученное изделие имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 10-30-12 30-5026 50-7033 70-9021 90-1106,5 110-1301,5 Для тогоf чтобы получить изделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых di60 мкм, изделие предвЧрительно пропитывают анилином ( 2, 8610 Н/м), а затем через него фильтруют водг1 суспензию (Pvon 2,51-10 Н/м) к центрацией 0,5 вес,% и размером ч тиц (-8 + 5) мкм при постоянном избыточном давлении, равном О,4« 1 о Н/м в течение 10 мин. Затем изделие подвергают втори fioMy спеканию при 1100°С в течени 1 ч в вакууме. Полученный пористы материал имеет следующее распреде ление (в %) пор по размерам (в мк 10-3012,5 30-5033,1 50-7040,9 70-90 , 12,6 90-1100,9 110-130 П р и м е р 4. Сферический порошок меди марки ПМС-К (-400+315) формуют с утряской на вибростенде спекают при 1020°С в течение 1 ч среде дисаммиака. Полученное изде лие имеет следующее распределение пор (в %) по размерам (в мкм): 200-1502,4 150-1807,8100-8012,0 80-6018,5 60-4043,2 40-2018,1 Для того, чтобы получить изделие с преобладающим содержанием п днаметр которых d660 мкм, изделие пропитывают анилином, капиллярное давление которого равно 2,86-10 Н/м, а затем через не го пропускают при постоянном избыточном давлении, равном 0,4 «10 Н/м, в течение 8 мин электр лит (Р(,д„ 2,6-10 Н/м) , в соста которого входит г/л: CuSO,- 5Н2О ЗОО; H2S04 70. Заготовка подключается к отрица льному полюсу источника постоянно го тока, при этом плотность тока равна 4-10 А/дм. Затем изделие подвергают повторному спеканию пр в течение 1 ч в среде дисаммиака. Полученный пористый мате риал имеет следующее распределени (в %) пор по размерам (в мкм): 200-1500,4 150-1002,0 100-805,9 80-6021,7 60-4051,7 40-2018,3 П р и м е р 5. Порошок бронзы марки Бр ОФ 10-1 с размером частиц (-630+400) мкм, формуют на вибростенде, спекают при в течение 1 ч в среде аргона, floлученное изделие имеет следующее распределение (в %) пор по размер (в мкм): 10-30 30-50 50-70 70-90 90-110 110-130 Для того, чтобы получить изделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых di30 мкм, изделие пропитывают трибромметаном, капиллярное давление которого для этих пор равно Р - 6,80-10 Н/м, а затем через него фильтруют водную суспензию бронзы (Р);ап 5,03 140 Н/м) концентрацией 0,5 вес. и размером частиц (-8+5) мкм при постоянном избыточном давлении, равном 0,4-10 Н/м, в течение 10 мин. Затем изделие подвергают вторичному спеканию при в течение 1 ч в среде аргона. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 10-3021,7 30-5053,1 50-7016,7 70-908,3 90-1100,2 110-130 П р и м е р 6. Порошок бронзы марки Бр ОФ 10-1 с размером частиц (-400+315) мкм формуют на вибростенде, спекают при в течение 1 ч в среде аргона. Полученное изделие имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 200-1502,2 150-100 8,6 100-8010,7 80-6019,5 60-40 , 42,5 . 40-2016,5 Для того, чтобы получить изделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых dt90 мкм, изделие пропитывают хинолином, капиллярное давление которого для этих пор Ptan Ь99-109 Н/м, а затем через него пропускают при постоянном избыточном давлении, равном 0,5-10 Н/м, в течение 7 мин электролит (Р)сап 1,68-10 Н/м) , в состав которого входит г/л: СгО; 270; СаСО 50-60; CaS04- 2Н20 5-20. Заготовка подключается к отрицательному полюсу источника постоянного тока (плотность тока равна 10-50 А/дм). Затем изделие повторно спекают при в течение 1 ч в аргоне. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм): 200-1500,1 150-1002,9 100-8016,3

., - . 1 -- ;10в2565- : -:8 .--ч---:-..;--;.-:-.,

80-60 21,2рораспределения за счет уменьшения

60-40 42,9размаха размеров пор на 7-10% и

40-20 16,6увеличения количества пор среднего

Применение предлагаемого спо-размера на 10 - 20%, что при-,

соба получения спеченных пористыхводит к возрастанию срока служизделий по сравнению с известным бы фильтрующих изделий в 1,2 позволит повысить равномерность по-1,5 раза.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий формование заготовки, пред- , варительное спекание, пропускание через поры спеченной заготовки жидкости, содержащей осаждаемый металл, окончательное спекание. Отличающийся тем, что, с целью равномерного распределения пор, предварительно спеченную заготовку пропитывают инертной жидкостью. 2.Способ ПОП.1, отличающий с я тем, что в качестве инертной жидкости используют жидкость, не смешивающуюся с жидкостью, содержащей осаждаемый металл, и обладающую капиллярным давле- , нием, равным или превышающим капиллярное давление жидкости, содержгицей осаждаемый металл. 3.Способ ПОП.1, отличаю§ щийся тем, что в .качестве жидкости, содержащей осаждаемый (Л металл, используют суспензию или электролит.