Способ получения пористых отливок из алюминия с активной поверхностью

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению пористых алюминиевых отливок с реакционной активной поверхностью. Цель изобретения - повышение скорости и глубины очистки промышленных вод от медьсодержащих примесей фильтрами из этих пористых отливок за счет увеличения их реакционной активности. Гранулы 1 хлорида натрия, нагретые до 700- 750°С, засыпают в подогретый кокиль 2, запрессовывают в слой гранул расплавленный алюминий 7. При запрессовке производят поляризацию расплавленного алюминия 7 и хлорида натрия 1 подсоединением первого к катоду 6, второго - к аноду 11 постоянного тока при напряжении на электродах 27-27 В и плотности тока на аноде 0,4-0,5 А/см . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 22 0 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4492464/02 (22) 01.08.88 (46) 23,01.91. Бюл. ¹ 3 (71) Уральский политехнический институт им.С.M.Êèðîâà (72) А.С.Кауфман,. Е.Л.Фурман, А.Н.Лебедев, В.В.Хлынов и А.Л,Савичев (53) 621.746.58(088.8) (56) Патент США № 3236706, кл. С 22 В 1/14, 1966.

Нагата Н, Производство газопроницаемых металлических изделий методом литья и значение критической температуры подогрева. — Киндзоку, 1983, т.53, ¹ 2, с. 24 — 27. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ОТЛИВОК ИЗ АЛЮМИНИЯ С АКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

„„533 1622080А1 (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению пористых алюминиевых отливок с реакционной активной поверхностью, Цель изобретения— повышение скорости и глубины очистки промышленных вод от медьсадержащих примесей фильтрами из этих пористых отливок за счет увеличения их реакционной активности.

Гранулы 1 хлорида натрия, нагретые до 700—

750 С, засыпают в подогретый кокиль 2, эапрессовывают в слой гранул расплавленный алюминий 7. При запрессовке производят поляризацию расплавленного алюминия 7 и хлорида натрия 1 подсоединением первого к катоду 6, второго — к аноду 11 постоянного тока при напряжении на электродах 27 — 27 В и плотности тока на аноде 0,4-0,5 А/см . 1 ил.

1622080

Жидкий алюминий.из ковша при 700 С заливается в камеру 4, отверстие s донной части которой перекрыто стопором 5, Гра- 25 фитавый электрод 6 коробчатой формы перИзобретение относится к литейному производству, в частности к получению пористых алюминиевых отливок с реакционной активной поверхностью.

Цель изобретения — повышение скорости и глубины очистки промышленных вод от медьсодержащих .примесей фильтрами из этих пористых отливок за счет увеличения их реакционной активности.

На чертеже представлена. схема осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Гранулированный хлорид натрия 1 при

700-750 С фракцией 0,4 — 0,6 мм засыпают в предварительно подогретый какиль 2. На верхнюю поверхность хлорида натрия 1 наносят изолирующий слой 3 окиси алюминия толщиной 3 — 5 мм с размером. частиц 0,15—

0,2 мм, предохраняющий межзеренное пространство соли ат самопроизвольного проникновения металла. воначально устанавливается на верхнюю поверхность оксида алюминия 3. На электрод заливается слой 6. флюса, имеющего состав, мас.%: хлорид натрйя 34;.хлорид калия 56; натриевый криалит 10. Постоянный ток ат выпрямителя подается на камеру

4 (катод) и к электроду 6 {анод); Стопор 5 поднимается и струя металла 7, на которую передается катодный потенциал. поступает в металлоприемник какиля 2 через слой 8 расплавленного флюса. перегретого да

680 С (температура. плавления флюса

640 С). Жидкий флюс 7 с электродом 6 всплывает по мере формирования ванны с жидким алюминием, При катаднай поляризации струи заливаемого металла снижается межфазнае натяжение на границе металла и флюса и улучшаются условия поглащения включений флюсом. Наряду с этим становится возможным электрахимическае восстановление пленок оксида алюминия. Таким путем -происходит очистка алюминия от взвешенных пленок, которые на последующей стадии формирования пористого алюминия могут дезактивировать

его поверхность.

Перед осуществлением второй стадии какиль 2 герметично закрывается с помощью крышки 9 и уплотнения 10. Переключателем {не показан) верхняя цепь (анод 6, катод 4) размыкается, и так ат выпрямителя подается к электродам 6 (катод) и 11 (анод). Ток к аноду 11, расположенному на сетке 12 из стеклоткани, удерживающей гранулы 1 со30

55 ли, подается через такападвод 13. Такападводы к электродам размещены в изолирующих втулках 14. Внутренняя поверхность кокиля покрыта слоем 15 изолирующей обмазки.

Вакуумным краном (не показан) камера

16 через отверстие 17 соединяется с ресивером {не показан) вакуумной системы. 0статочное разрежение в камере составляет

0,02 МПа и через отверстия диафрагмы 18 передается в межэеренные промежутки хлорида натрия. В эта же время на жидкий флюс 8 через штуцер 19 и втулку 20 подается . сжатый воздух от компрессора. Перепад давления Л Р, под которым происходит заполнение металлом межзеренных каналов подогретой сали. составляет 0,02-0,07 МПа. . Графитовый электрод 6 снабжен реостатным датчикам 21, связанным с измерительным мостом 22 для определения скорости проникновения жидкого .алюминия в поры наполнителя, Электрод 6 находится на межфазнай границе металл — флюс и опускается по мере снижения уровня металла 7 в металлоприемнике какиля 2.

Скорость заполнения межзеренных каналов калебается в пределах 0,01-0,03 см/с.

Окончание процесса заполнения определяют по показаниям измерительного моста 22.

После 10 — 12 мин.выдержки, необходимой для кристаллизации и охлаждения металла в порах наполнителя, так отключают, вакуумную камеру соединяют с атмосферой, снимают избыточное давление над крыш.кой 9 и последняя отводится в сторону. Отливку с твердой солью извлекают из кокиля и помещают в ванну с горячей водой для растворения соли. Затем из тела пористой отливки вырезают образцы для испытания в промышленных водах, загрязненных растворенной медью.

Поляризация жидкого алюминия объясняется следующим образом.

Для твердых -кристаллов галоидных солей щелочных металлов характерна ионная (гетерополя рная) связь. Электропроводность в таких кристаллах определяется перемещением дислоцированных атомов и дырок и резко возрастает с повышением температуры. Однако для образования дислоцированного атома требуется энергия порядка несколько килоджоулей на моль. В результате повышения температуры твердого хларида натрия от комнатной до 700 С его электропроводность возрастает на 12 порядков и приближается к электропроводности чугуна. Для дополнительного сообщения энергии с целью образования нестехиометрическога соединения, когда на ионную проводимость может наклады1622080 ваться и электронная, необходимо на электродах создать значительное напряжение.

Напряжение разложения расплава хлорида натрия и калия при хлорном электроде сравнения составляет Uq = -2,166 В при температуре 973 К. Следовательно, даже для частичного разложения твердого хлорида натрия, которое способствует увеличению его проводимости и выделению более электроотрицательного натрия на поверхности алюминия, напряжение на электродах должно быть существенно выше указанного для расплавов. При этом плотность тока на поверхности анода должна быть достаточно высокой. Эксперименты показали, что при плотности тока на графитовом аноде 0,2-0,5 А/см и при.напряжении на злек2 тродах U = 20 —.27 В отмечается выделение хлора в порах твердого хлорида натрия, предварительно подогретого до 700 — 750 С.

Таким образом, в результате проникновения жидкого металла (катод) в поры подогретого твердого хлорида натрия, связан ного с анодом, на металлическом алюминии разряжаются ионы натрия по схеме:

1,)- t)

Й. + 1е- Ма

При этом за счет некоторого растворения натрия и его осаждения на поверхности алюминия потенциал последнего смещается в сторону более электроотрицательных значений, что способствует активации его поверхности. В то же время возникновение

1+ дополнительных ионов и повышает степень нестехиометричности твердого хлорида натрия, за счет которой может возрастать его электропроводность.

Пример: Проводят активацию жидкого алюминия марки в металлическом кокиле

2, частично заполненном гранулами 1 хлорида натрия, при 700-750 С. В процессе поляризации жидкий металл (катод) под действием регулируемого перепада давления поступает в межзеренные каналы подо.гретого хлорида натрия, связанного с графитовым анодом. После охлаждения и кристаллизации металла отливку с твердым электролитом извлекают из кокиля и помещают в ванну с горячей водой для растворения в ней соли. Образовавшийся раствор удаляют из ванны. Из тела отливки вырезают пористые образцы и устанавливают их в блоки фильтров для испытаний с целью очистки г ромышленных вод, загрязненных растворенной медью, Одновременно производят испытания работы фильтров, . изготовленных по известному способу, э также из металлического беспористого алюминия, из гранулированного и спеченного алюминия, Эффективность работы фильтра оценивают по скорости осаждения меди (в миллиграммах) на единице площади поверхности пористой вставки фильтра (в квадратных сантиметрах), за единицу времени (в минутах). туре подогрева соли 750 С.эаметно снижает скорость выделения меди. Это можно связать с возможным снижением степени нестехиометричности твердой соли, находящейся в контакте с жидким алюминием, что может быть обусловлено приближением напряжения к срединному потенциалу, при котором наблюдается пол40 ная стехиометричность химического соедикения

Формула изобретения

Способ получения пористых отливок из алюминия с активной поверхностью, включающий заполнение металлической ормы

50 подогретыми гранулами хлорида натрия, заполнение этой формы расплавленным алюминием, удаление хлорида натрия из полученной отливки, отличающийся тем, что. с целью повышения скорости и

55 глубины очистки промышленных вод 0Т медьсодержащих примесей фильтрами из этих пористых отливок за счет увеличения их реакционной активности, в процессе запрлнения металлической формы производят поляризацию расплавленного

Исходная концентрация меди в воде во мг всех случаях составляет 0,2 —, продолжил

10 тельность испытаний вставок 1 мес.

Из анализа данных следует, что при определенных условиях получения активированной поверхности и при идентичных условиях испытания фильтры, изготовлен15 ные по предлагаемому способу, на два порядка увеличивают скорость осаждения меди иа водного раствора ее по сравнению с фильтрами; изготовленными по известному способу.

20. При напряжении на электродах 25 В отмечают выделение хлора в порах твердого электролита, который разупрочняет оксидную пленку на поверхности алюминия в процессе заполнения им поровых каналов.

25 Наиболее отптимальные характеристики пористого алюминия при его использовании в качестве фильтра отмечаются при напряжении 27В, плотности тока на аноде

0,5 А/см и температуре соли 750ОС, При

30 более низком напряжении "íèæàåòñÿ скорость выделения меди из водного раствора, при этом выделения хлора практически не наблюдают. Увеличение напряжения до 40

В при плотности тока 0,5 Аlсм и темпера1622080

Составитель Ю.Яковлев

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор И.Дербак

Заказ 73 Тираж Подписно.е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 алюминия и хлорида натрия подсоединением первого к катоду, второго — к аноду постоянного тока при напряжении на электродах 25-27 В и плотности тока на аноде 0,4-0,5 А/см . при этом подогрев гра2 нул хлорида натрия ведут до 700-750GC.