Способ получения металлического порошка чешуйчатой формы

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления металлических порошков чешуйчатой формы. Целью изобретения является повьшение дисперсности , стабильности состава и уменьшение содержания оксидов. В качестве органического раствора поверхностноактивного вещества используют соль двучетвертичного аммониевого основания общей формулы Г(СНз)2--Й-(СН2)2-5-(. LСН2СООР CHjCOORJ 2Х где ,-С,д HJY ; X - галоген-ион, в количестве 0,02-0,14% от массы порошка . Соль вместе с металлическим порошком помещают в барабан мельницы, обработку порошка осуществляют в течение 7-20 ч. Порошок после выгрузки из мельниды промывают органическим растворителем до полного удаления соли . 1 з.п. ф-лы, 3 табл. а (Л с

,х" ф:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (б1) 4 В 22 F 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

+ +

СН3 12 N (g)2 > ((31 ! !

СН2СООЯ CH2СООЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4152908/31-02 (22) 28 ° 11 .86 (46) 15.05.88. Бюл. 11 18 (71) Институт коллоидной химии и хи» мии воды им. А.В. Думанского (72) Ю.И. Химченко, Л.С. Радкевич, А.В. Лещенко, 3.В. Литвишко, Л.Н. Дегтярева, Н.А. Лихачева и Е.А. Хайнакова (53) 621.762.22(088.8) (56) Патент США Ф 4273583, кл. В 22 F 1/02, 1981.

Патент США 11 - 4469282, кл. 241-16, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО

ПОРОШКА ЧЕШУЙЧАТОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления металлических порошков чешуйчатой формы. Целью изоб„„SU„„1395427 А 1 ретения является повышение дисперсности, стабильности состава и уменьшение содержания оксидов. В качестве органического раствора поверхностноактивного вещества используют соль двучетвертичного аммониевого основания общей формулы где R-С Н, -С,в Н т; Х вЂ” галоген-ион, в количестве 0,02-0,147. от массы порошка. Соль вместе с металлическим порошком помещают в барабан мельницы, обработку порошка осуществляют в течение 7-20 ч. Порошок после выгрузки из мельницы промывают органическим растворителем до полного удаления соли. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1395427

Изобретение относится к порошканой металлургии, н частности к способу получения металлического порошка чешуйчатой формы.

Целью изобретения является повышение дисперсности, стабильности состава, уменьшение содержания оксидов.

Способ осуществляют следующим об-, разом. 1О

В стальной барабан емкостью 0,30 5 л загружают порошок металла, растноритель (этанол, ацетон) н соотношении 1:1, стальные шары диаметром

1-8 мм н соотношении 6:1 к весу по-,15 рожка, добавляют соль,цнучетнертичного амманиеного основания в количестве 0,02-0,14 к весу порошка металла.

Барабан помещают на валки шаровой мельницы и при комнатной температуре,20 вращают со скоростью 100 об/мин 7I

20 ч. Обработанный порошок выгружают на металлическое сито и отделяют от шаров, промывают органическим растворителем до полного удаления соли. 25

Используемые соли приведены в табл.1.,Цисперсность полученных порошков характеризуют величиной удельной по- 30 верхности (Б,!, м /г), определенной по низкотемпературной адсорбции ар,— гона.

Чешуйчатость полученного порошка металла определяли по кроющей способ- 35 ности на воде.

Диспергиранание порошка металла в присутствии катианактиннаго ПА — соли днучетнертичнога аммониевого основания — обеспечивает высокую сте- 40 пень измельчения частиц порошка с одновременной лиофилизацией вновь образованной его поверхности. Зто достигается за счет адсорбции сали двучетвертичнаго аммониеного основания на 45 поверхности диспергирующегося материала, что ослабляет взаимодействие частиц порошка между собой и увеличивает взаимодействие с дисперсианной средой. Адсорбция ПАВ на вновь абра- 50 зующейся поверхности обеспечивает эф- фективную защиту порошка в процессе получения, которая является также эффективной и в процессе его хранения.

Это позволяет получать нысокодисперс- ., ный.порошок металла чешуйчатой формы с высокой степенью дисперсности, низким содержанием окислов и увеличенныч сроком хранения, Пример 1. В стальной барабан емкостью 0,3 л с помещенными в нем

300 г металлических шаров диаметром

8 мм загружают 50 г порошка меди марки ПМС-2, 0,05 соли днучетвертичнбго амманиевого основания (табл.1, соль Ш, R = С, Н < ), добавляют 60 мл этанола. Обрабатывают порошок на шаровой мельнице 20 ч, отделяют от шарон и промывают этанолом до полного удаления соли.

Полученный порошок имеет удельную поверхность, равную 2,5 м /г по срав2 нению с удельной поверхностью исходного порошка, равной 0,15 м /r. Co2 держание оксида в порошке составляет

2%. Площадь покрытия в воде получае-.

z мых медных чешуек имеет 2500 см /r.

После хранения порошка меди на воздухе 4-6 мес содержание оксидов в нем увеличивается незначительно — до 2,5 и З, саотнетстненно.

Пример 2. Загрузку осуществ ляют по примеру 1 в следующем количестве: порошок олова 50 r, ацетон

60 мл, стальные шары диаметром мм

300 г, соль двучетвертичного аммоние", ного основания (табл.1, соль V R =

= C, Н ) 0;03 г. Время обработки

18 ч. Полученный порошок имеет удельную поверхность 1,3 м /г па сравнению

2 с удельной поверхностью исходного порошка, равной 0,2 м /г. Содержание

2 оксидон в порошке 2,3%. Площадь покрытия на воде равна 2000 см /r. В выг сокодисперсном порошке олова содержание оксидов после хранения на воздухе

4-6 мес увеличивается до 3 и 3,5%.

Пример 3. Загрузку ведут по примеру 1 в следующем количестве: порошок алюминия 50 г, этанол 60 мл, стальные шары диаметром 6 мм 300 г, соль двучетвертичного аммониеного основания (табл.1, соль Ш, R = C«H«)

0,05 r. Полученный отмытый порошок алюминия имеет удельную поверхность

3,5 м2/г по сравнению с удельной поверхностью исходного порошка, равной

1,1 м /г. Содержание оксидов в порошке 9,0 . Площадь покрытия на воде равна 9000 см /г. В высокодисперсном порошке алюминия содержание оксидов после хранения на воздухе 4-6 мес увеличивается до 12,5 и 13% соответственно.

Примеры осуществления способа для запредельных параметров представлены в табл.2.

139542i

Предложенное количество двучетвертичной аммониевой соли выбрано из условий, обеспечивающих получение порошка чешуйчатой формы высокого каче-. ства. При получении порошка меди оптимальное количество двучетвертичной аммониевой соли . составляет 0,020,14 мас. (примеры 5-11, 25 — 31, 46 — 52, 67 — 72, 88 — 94), при получении порошка олова оптимальное количество соли составляет 0,02-0,08 мас. (примеры 14 — 17, 34 — 37, 55 " 58, 76 — 79, 97 — 100), при получении порошка алюминия оптимальное количество соли составляет 0,02-0,08 мас. . (примеры 19 — 22, 40 — 43, 61 — 64, 82—

86, 103 - 106). При проведении процесса диспергирования порошков металла в присутствии соли П (R = С Н, ) ниже предлагаемого предела, напрймер, 0,01 (примеры 4, 13 и 18) удельная поверхность увеличивается незначительно по сравнению с исходной, так, например, для меди увеличивается в

2 раза и составляет 0,3 м /г, олова

Z в 1,8 раза и составляет 0,36 м /г, алюминия в 1,5 раза и составляет

1,65 м /г. При этом содержание оксидов практически не меняется, а чешуйчатость незначительно увеличивается по сравнению с исходным порошком: для меди в 1,3 раза и составляет 650 см /r, для олова и алюминия в 1,5 раза и составляет 520 см /r и 3000 смг/г соответственно. При использовании солей

Ш-Ч (R = С, Н, — С 8Н ) для получе.ния чешуйчатых порошков указанных меди, олова и алюминия наблюдается аналогичная зависимость.

Увеличение количества соли выше предлагаемого верхнего предела при диспергировании порошка меди, олова и алюминия в присутствии соли И при.водит к ухудшению физико-химических характеристик порошка: значительно снижается удельная поверхность порош" ков (примеры 11, 17, 23), так, например, для меди она уменьшается в 1,52 раза и составляет 0,9 мг/г, олова— в 2 раза и составляет 0,5 м /r, amaминия в 1,5 раза и составляет 1,7м-/г, г увеличивается содержание окислов до

4,0 для меди, 3,3% для олова и 1,5Й для алюминия. Степень чешуйчатости практически не изменяется, Уменьшеиие степени диспергирования вызвано ми-в, целлообраэованием в растворах солей

ПАВ при более высоких концентрациях, что ь свою очередь приводит к снижению поверхностной активности солей.

Аналогичная закономерность наблюдает6 ся и для солей (V-IV) при диспергировании указанных металлов.

Выбор соли, содержащей предлагаемую длину углеводородного радикала, обусловлен следующим.

10 При использовании соли, содержащей длину углеводородного радикала

R = С Н, — С„ Н „ получаем порошки чешуйчатой формы с высокими физико-химическими характеристиками. Ис15 пользование соли I c R = Г Нд не обеспечивает достижения необходимых физико-химических свойств порошка меди, олова и алюминия (примеры 117

122, 125 — 127, )30 — 132). Степень

20 дисперсности получаемых при этом порошков в присутствии предлагаемого количества соли достигает уровня известного способа (8 „ увеличивается по сравнению с исходйым порошком:

25 для меди в 2 раза и составляет

0,3 м /r для олова и алюминия в

1,5 раза и составляет 0,3 м /r u г

1,6 м /г, соответственно) . Чешуйчатость порошков при этом увеличиваетЗО ся назначительно: в 1,3 раза для меди и составляет 650 см /r, для олова г .в 1,4 раза и составляет 500 см /г, для алюминия в 1,5 раза и составляет г

3000 см /r, Содержание окислов при

I З5 этом практически не изменяется по сравнению с исходным порошком.

Использование двучетвертичной аммониевой соли с длиной радикала выше предлагаемого предела, например, соль .

40 VH (R = С,> Н ) ограничено плохой растворимостью соли в органическом растворителе и ухудшением качества порошка: удельная поверхность увеличи-. вается по сравнению с исходной в 4 ра4В за и составляет 0,6 м /r, низкая чешуйчатость увеличивается всего в

1,5 раза и достигает 900 см /r — для

z меди, а.для олова удельная поверхность увеличивается всего в 2,5 раза

50 и составляет 0,5 м /г, чешуйчатость г увеличивается в 1,7 раза и составляет

600 см /г, для алюминия удельная поверхность увеличивается всего в

1,3 раза и составляет 1,5 м /г, че- . г

55 шуйчатость в 1,7 раза и составляет

3500 см /г (примеры 110, 112, 115).

Преимущества предложенного способа получения порошка металла чешуйчатой формы, по сравнению с известным, под1395427

+ + (.Н3 2 > (СН212 W-((:Hg12 2Х

СН,СООВ СН,СО 01(С, Н ; Х вЂ” галогенгде К вЂ” С9Н ион.

2. Способ по шийся тем, личестве 0,02— п.1, о т и и ч а ючто соль берут в ко0,!47. массы порошка.

Таблица 1 ь

Формула соли

Раименование соли дихлоридэтилеи-1 2-бис (М-диметилкарбооктилоксиметил)амионий

Св" ("„Я -g — (С٠— 21- (CHQ2

) 23,.—

CH2C()()(

С, М„ (CH ((+ 2)12 )((С" )2 ХС( 2СООС1йН21 Н2СООС(ОИ.21) дихлоридэтилеи-1-2-бис (М-диметилкарбОделилоксиме тил) аммоний

CHy -) — (СН q -- (-(CHy2

2 1 2 2

СИ2СООСЮИ26 CH2C6OC12H25) СИ Н19 диклоридэтилен-1-2-бис(М"диметилкарбододецюшоксиметил)аиионий

S (:и q -М вЂ” (СН,) — - N-(CHy2 2(2С()()((Р)З <Н 5HÜÇ дибрсиащэтилен" 1-2-бис (М-диматнлкарбоцетилоксиметил) ахмоний

CH -й- (CHz)2--:ь(- (CH212 1

)2С(СН2О)(М:@Ну СН2 С1бН24 диклоридэтнлен" i""2-бнс(М-диметилкарбоокитадецил) аммоинй тверждаются данными, приведенными B табл.3.

Как следует из данных таблицы, прецложенный способ получения позво5 ляет увеличить степень дисперсности порошка, которая характеризуется увеличением удельной поверхности, в 58 раз для меди, в 2-3 раза для олова, в 1,5-2 раза для алюминия по срав-10 нению с удельной поверхностью порошков металла, полученных по известному способу (прототипу), и в 10-17 раз для меди, в 5-7 раз для олова, в 2,53 раза для алюминия, па сравнению с удельной поверхностью исходных порошков. (По предложенному способу получаются порошки чешуйчатой формы с пони- 20 женным содержанием оксидов. Содержа1 ние оксидов в процессе получения и хранения высокодисперсного порошка в

4-5 раза для меди и олова и в 2 раза для алюминия ниже, по сравнению с по- 25 рошком металла, полученным по извест- ному способу, и составляют: для меди

4; олова 2-3,5,; для алюминия 10—

+ ф (Щ2 х (с)(212 " (жЖ 2

1 !, )2С1 с((2с()о(1Р(т (()2(;оосэнп

12,57 против 10-15; 8-12 и 18,5-22,57. соответственно. формула изобретения

1. Способ получения металлического порошка чешуйчатой формы, включающий обработку порошка в мельнице в присутствии органического раствора по верхностно-активного вещества, о т " л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения дисперсности, стабильнос.ти состава, уменьшения содержания оксидов, в качестве поверхностно-активного вещества берут соль двучетвертичного аммониевого основания с общей формулой

1395427

Таблица 2

ФУ пп

Металл Характеристика порошка металла мас.7.

500

0 15

1,5

0,20

1,3

350

0,10

l0 5

2000

4 Соль П

0,30

0,01

1,5

Си

650 (К= С Н, ) 0,02

0,50

1,5

1000

0,04

1,20

1,6

1500

0,06

1,50

1,70

1800

0,08

1,80

1,90

2000

0,10

1,90

2100

0,12

1,35

2,51

2200

0,90

0il4

3,5

1500

0,16

0,40

4,0

600

0,36

0,01

520

l 5

0,02

0,65.1,8

l0O0

0,04

0,85

2,0

1500

0,06

1,05

2,2

1800

0,08

3,3

0,50

1000

18

0,0l

1,65

10,5

3000

О 02

1,80

10,0

4000

0,04

11,0

4500

0,06

3;0

1l iO

7000

0,08

2,00

13,0

5000

0,10

1,70

15,0

3500

0901

Си

24 Соль Ul

0,35

1,5

700

Соль двучетвертичного аммониевого основания (из табл.l) удельная поверхность, м /г содержание окис лов, Ж чешуйчатость, S„, см /r z

1395427

r>

Продолжение табл. 2

L а

Ъ»

Характеристика порошка металла

Металл пп мас. Х

Си

1400

1,60

0,85

0,02

1600

1,65

1,35

0„04

1,60

1,70

1800

0,06

1,80

0,08

2,О

2100

2,50

0,10

2,0

2500

30

3i00

1., 50

2000

0,12

0,14

1800

1,15

3,50

4,50

0,65

0,16

1000

0,40

600

1,50

0,01

Sn

1,60

0,90

1200

0,02

1,20

l,80

1800

0,04

36

2,0

1,50

2000.

0,06

2,5

1,20

0,08

1800

0,85

3 5

1100

0,10

2,70

3500

А1

10,0

0,01

40

2,50

10,5

5000

0,02

10,5

7000

3,00

0,04

9000

11,0

3,50

0,06

0,08

12,0

2,50

5000

4000

1,80

l5,0

0,10

0,30

650

1,5

Си

0,01

0,65

1200

1,5

0,02

1,8

1500

1,20

0,04

l,80

1800

2,0

0,06

2,5

2200

2,00

0,08

Соль двучетвертичного аммониевого основания (из табл.t) 45 Соль IV

46 (R = CI H2 ) удельна поверх" ность, м /r

1 чешуйча" тость, S„, см /г

) 2

1395427

Характеристика дорожка металла

2,5

2200

Си

2,00

0,10

1800

3,0

1,50

0,12

1400

3,5

1-; 05

0 14

950

0,60

4,0

О, 16

600

0,40

1,6

0,01

Sn

800

0,80

2,0

0,02

2,2

1500

0,04

1,00

2000

2,3

l,30

0,06

1600

1,10

5 0

0,08

3,5

0,70

1100

0,10

3300

1,70

10,0

0,01

4300!,85

10,0

0,02

6200

10 5

2,50

0,04

8200

10,5

3,00

0,06

6000

12,0

0,08

2,00

65

3700

1,75

15 0

0,10

650

0,35

Си

0,01

1,6!

200

0,70

0,02

2,0

1500

1,40

0,04

1800

2,1

1,80

0,06

2,2

2000

1,85

0,08

2000

2,5

1,80

0,10

1500

3,0

0,12

1200

0,95

3,5

0,14

4,5

900

0,55

0,16

74 ь двучет нкевого о табл.1) 66 Соль V

67 " м уделън аоверхность, м /г

Поодолжение табл. 2 дерка- чешуйчае акис тость, в, Х 8„, см IIr

1395427

75

2,О

0,0) 0,35

650

0,02

0,80

2,1

900

0,04

1,00

2,3

1500

0,06

1,40

2,5

2000

0,08

1, 10.

3,0

1500

0,10

0,60

4,0

1000

81

1,65

0,01

l0,5

3500

2,50

0,02

llt0

4600

6000

0,04

2,80

А1

12,60

0,06

13,0

3,00

8400

1,90

0,08!

4,0

5500

l,60

0,10

15,5

4000

0,25

1,4

0,01

600

Си

0,40

0,02

1,5

1200

0,04

0,80

1,6

)500

0,06

1,20

1600

0,08

1,50

1 800

1,45

0,10

3,0

1600

0,12

1,20

1300

3,5

0,85

0,14

4,0

1000

0,50

0,16

4,8

800. 96

0,30

0,0!

1,5

700

0,02

0,60

1,6

1000

0,95

0,О

l 8

1200

0,06

l 00

1 800

2,0

ЬЭ " Ыв яучетвертиинаго

I111 мониеюого основания ( табл. 1) 83 Поль Ч

84 (R = Cf6 H„) 87 Соль

88 (8 = С ц„,) Продолжение табл. 2

I 395427

Характеристика порошка металла

1100

0,80

0,08

3,0

100

4,0

900

0 50

0,10

101

1- 60

3500

10,0,102

0,01

4700

2,20.

10,5

0,02

103

2,50

5500

0,04

10,5

104

12,0

8000

0,06

2,80

105

1,80

13,0

5500

0,08

1.06

1 4, 5

3700

1,50

107

О,!О

0 15

1,8

600

0i0I

108 Соль VII

Си (R= C„H ) 800

0,02

2,0 о,зо

109

2,5

0,08

900

0,60

110

3,0

О, 14

500

0,20

0,02

600

2,5

0,50

112

550 о,зо о,о8

3,5

113

1,10

2000

0,02

10 5

114

0,08

1,50

12,0

3500

115

116 Соль I

0 15

l 6

550

Oi01

8 77

560

1,6

0,18

0,02

117

1,6

570

0120

0,04

118

580

I 7

0,25

0,06

119

600

120

1,7

0,28

0,08

630

1,7 и

0,30

121

Оi lo

650

0i30

0,12

122

600

1,6

0i 20

0,14

123 удельная поверхность, м /r

Продолжение табл. 2 одераа- чешуйчание окис тость, ов, Х $„, см /г

1395427

l8 арактеристика порошка металла

124

0,01

0,20

400

125

0,02

0 25

1,3

450

126

0,04

0,28

480

1,5

127

0,06

О,З0

1,5

500

128 о;08 о,25

1,5

450

0,01

10,5

2000

1,40

0,02

10,5

2200

131

0,04

1,50

11,0

2500

0,06

ll,О

3000

1З3

0,08

1,30

ll,О

2200

129

130 опъ двучетвертичного ам- Мета

ВиевОГО Основания (нз табп.1) уделъиз пбверхиость, т, Проолжени» табл, 2 одерзание окис

OS X

3 g g 3 о

О g О О О с о î cDо 3 3

N С 4

8 3 3 3 о

4Ч N ГЧ < Ъ

3333 > о о о а. л ь а

СЧ о ! а а а

d 44 4 О а а

М N М л а а а

ГЧ 4Ч

If 6 1 W I

Ф04! О ! k

44 Ъ

4! О О О а а а D

СЧ CV hl CO

4Г\ а ь о о о о о а а . а

NiN N

Ch а о 44 Г О N а а а

ГЧ w М О а о о м

D о

I а о о Н

О О

Ch 444 4п М! Г 4 а а а & а сч о о

О О а о ч о о а о

ИГ.! О л о о о о о

СЛ 44 4 444 О СЧ а а II а !

Ч . М D о о о е о а а а а о

ЧГ ч> о о о а а о о о ! ФЯМ !

1 ой ! О Ф

O 43 CI

4l Ф Г» а х !. х

Ь

1 0! о ф х

4 Ф э

I д 4 х х

Q Ю

v o

:11

a э

° В

00 0С

vxo

l! .е и й о

CO Ф а !

1 о о5! Й)

И

1 о

О О 44 а а а 44\

ФЪ 444 о о а о .о .о м

Й д. ф о

u v o аа . Х ф

5„О. Х

Ф

l0 ф

I Ф э о х

1 44 ч о

С0 м о а Ф

ОО4

1 О Х Га

Ф

Ф и

0С о

О 4! О а а ГЧ. а

М М (Ъ о ф

Q o ф

I Х

Р IC I

1 3 9. 7Л 2 7

ЮЪ а I о

cv о о а

С»1!

\/\ о о о о о о со о о а а о о и х х

О а

u u

l tt l I

1 и

В7 д5

1 g 1 Chф а ф л.

1 ! 5„

1

1 ОВ1 В7

1» t7 Ф

l !) I BR

1 о о о о и 3 4 " ф7 Л CO CO 1 о о о а1 О ф7 Ф Ф Ф

1!

8 ф а Я

1 мъ а О а а а а

N Ф4

М о ю а а а а а г c»t с4 о а

<»7 < СЧ С4

1

1 о а ф о а а с»7 < 1 C»t C4 о

t» o ct

C7 ttt (p ф в»

Ф аом

В 1 ф ф до о

3oб око

tc ф ю ttt х о ф A ф

v о, о в

cd . (.7