Способ получения высокодисперсных порошков металлов

Способ относится к газофазной технологии получения высокодисперсных и ультрадисперсных порошков металлов. Металл нагревают до температуры кипения, испаряют и конденсируют пар, подавая струю пара металла в конденсатор, форма рабочей поверхности которого максимально приближена к форме струи истечения пара. Конденсацию и рост частиц металла осуществляют в зоне толщиной, приближающейся к постоянной. Удаление осажденного порошка металла осуществляют непрерывно по всей рабочей поверхности конденсатора. Обеспечивается постоянство гранулометрического состава частиц порошка и непрерывность процесса, что положительно сказывается на стойкости оборудования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к газофазной технологии получения высокодисперсных и ультрадисперсных порошков металлов.

Газофазный способ получения металлических порошков известен (Фришберг И.В. и др. Газофазный метод получения порошков. М., Наука, 1978) и включает подачу металла в испаритель, нагрев до парообразного состояния, перенос струи металлического пара в камеру конденсации, конденсацию и осаждение металлического порошка, извлечение порошка, как готового продукта.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения высокодисперсных порошков (Патент РФ №2113942, публ. 1998 г.).

Известный способ осуществляют путем нагрева расплавленного металла до температуры кипения, при этом металл последовательно пропускают через зоны нагрева, кипения и перегрева при постепенном повышении температуры, а движение пара в зоне перегрева до выхода из нее осуществляют в виде организованного направленного по оси потока.

Для повышения степени постоянства гранулометрического состава получаемого порошка, в известном способе «управляют» процессом парообразования таким образом, что при выходе паров металла из испарителя в зону конденсации формируется струя истечения пара, имеющая геометрию, исключающую массовый выброс капель металла в зону конденсации.

Формирование геометрии струи истечения металлического пара в известном способе осуществляют путем изменения температуры нагрева металла до состояния кипения и перегрева при его движении из зоны испарения в зону конденсации через приспособления, регулирующие направление потока пара и формы струи.

Таким образом, управление процессом парообразования в известном способе представляет собой совокупность приемов по изменению температурного режима металла с подбором геометрии патрубков для истечения струи металлического пара.

Сложный процесс управления не может являться во всех случаях надежным и усложняет оборудование для его реализации.

Задача настоящего изобретения состоит в упрощении способа получения металлических порошков.

Для решения поставленной задачи способ получения высокодисперсных порошков металлов включает нагрев металла до температуры кипения, испарение, конденсацию пара, осаждение и удаление порошка металла, при этом конденсацию и рост частиц металла осуществляют в зоне толщиной, приближающейся к постоянной, в конденсаторе, форма рабочей поверхности которого максимально приближена к форме струи истечения пара, а удаление порошка металла осуществляют непрерывно по всей рабочей поверхности конденсатора.

В частном случае удаление порошка металла осуществляют постоянно вращающимися щетками.

Сущность заявленного способа заключается в следующем.

В процессе конденсации, в результате взаимодействия струи раскаленного пара и охлаждаемых стенок конденсатора формируется зона роста частиц, которая представляет собой расстояние между областями «чистого» пара и аэрозольной смесью металлического порошка и нейтрального газа.

Когда форма рабочего пространства конденсатора максимально приближена к форме струи истечения пара из испарителя таким образом, чтобы было возможно образование зоны роста частиц металла с толщиной, приближающейся к постоянной, условия для конденсации пара приближаются к постоянным для всей струи.

Это положительно влияет на качество получаемого порошка, в том числе на постоянство гранулометрического состава частиц порошка.

При этом конденсацию пара осуществляют при непрерывном удалении порошка со всей рабочей поверхности конденсатора, т.к. не будучи удаленными, частицы порошка могут неравномерно осаждаться на стенках рабочего пространства конденсатора, «сужать» толщину зоны роста, что приведет к изменению условий охлаждения пара.

Кроме того, непрерывный режим удаления порошка исключает необходимость отключения установки, на которой реализуется способ. В результате, температура охлаждения не изменяется в процессе получения порошка, что положительно сказывается на стойкости оборудования.

Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в высоком качестве порошка за счет постоянства температурного режима охлаждения металлической струи пара, достигаемого более простым и более надежным способом.

Пример. На чертеже изображена принципиальная схема реализации способа. 3-5 кг испаряемой меди загружают в приемный бункер 1 установки, вакуумированной до остаточного давления 10-2 мм/Hg.

С помощью вибропитателя металл подают в испаритель 2, предварительно нагретый до температуры 2300-2500°С. Из испарителя металл в виде струи 3 пара через цилиндрический патрубок 4 вдувают в конденсатор 5, заполненный аргоном до давления 15-30 мм/Hg. При этом визуально следят за формой струи пара и с помощью мощности испарителя формируют ее, максимально приближая к форме рабочей поверхности рабочего пространства конденсатора.

При достижении этого условия, струя пара конденсируется более менее равномерно с образованием зоны 6 роста частиц с толщиной, приближающейся к постоянной. Частицы в виде порошка оседают на внутренних стенках конденсатора и с помощью щеток 7 через патрубок 8 удаляются в накопительный баллон 9. При заполнении баллона патрубок 8 перекрывают, баллон заменяют на порожний, который вакуумируют до остаточного давления 10-2 мм/Hg и при открытии патрубка 8 заполняют готовым порошком.

При испарении всего загруженного металла, его новая порция вновь загружается в бункер 1.

Процесс испарения и конденсации при этом не прерывается.

Для изготовления порошка цинка установку откачивают до остаточного давления 10-2 мм/Hg и заполняют азотом. Металл в виде промышленной «чушки» весом 20-25 кг помещают в испаритель. Процесс ведут описанным выше образом при температуре 1200-1300°С.

Порошок кадмия получают при температуре 1500-1600°С.

Способ может быть использован для получения порошков в том числе таких металлов, как олово, свинец, серебро и пр.

1. Способ получения высокодисперсных порошков металлов, включающий нагрев металла до температуры кипения, испарение, конденсацию пара, рост частиц металла и осаждение в конденсаторе с удалением порошка металла, отличающийся тем, что конденсацию пара и рост частиц металла осуществляют в зоне конденсатора толщиной, приближающейся к постоянной, и форма рабочей поверхности которого максимально приближена к форме струи истечения пара металла, а удаление порошка металла осуществляют непрерывно со всей рабочей поверхности конденсатора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление порошка металла осуществляют постоянно вращающимися щетками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению порошковых материалов, в том числе коллоидных растворов, с помощью лазерной техники и физических процессов конденсированных состояний, а именно - к способам получения различных порошков и суспензий, используемых в медицине, фармакологии, сельскохозяйственной промышленности и других отраслях.

Изобретение относится к устройствам для получения газофазным методом порошков металлов и сплавов, а также для нанесения покрытий. .

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения газофазным методом высокодисперсных и ультрадисперсных порошков металлов и сплавов, а также для нанесения металлических покрытий в вакууме на металлические и неметаллические изделия, предназначенные для использования в микроэлектронике, химической технологии и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, к устройству для получения мелкодисперсных металлических порошков конденсацией из паровой фазы. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к железному порошку, содержащему кремний, и способу его получения. .

Изобретение относится к изготовлению ультрадисперсных порошков металлов, их оксидов, сплавов для использования в качестве модификаторов, в антифрикционных присадках к автосмолам и в аналогичных областях.

Изобретение относится к аэрозольным технологиям и может быть использовано как для получения ультрадисперсных порошков металлов, так и для создания больших аэрозольных объемов из плотного субмикронного проводящего аэрозоля в различных технологических процессах.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению высокодисперсного порошка чистого железа, которые могут быть применены в фармацевтической, пищевой промышленности, в животноводстве и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению высокодисперсного порошка карбонильного железа. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к технике производства гранул из расплавов металлов и сплавов в вакууме или атмосфере инертных газов. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к испарителям для металлов, и может быть использовано для изготовления металлических порошков и нанесения покрытий на различные поверхности

Изобретение относится к способам и устройствам для получения нанопорошков из различных материалов

Изобретение относится к испарителям для металлов или сплавов для получения газофазным методом высокодисперсных порошков металлов и сплавов, а также для нанесения покрытий

Изобретение относится к технологии лучевой терморегулируемой обработки металлических и неметаллических материалов для изготовления нанопорошков и может быть использовано, например, в области медицины для обработки биологических тканей

Изобретение относится к производству цинкового порошка пигментного назначения и может быть использовано в производстве антикоррозионных красок из цинксодержащего сырья

Изобретение относится к области получения порошков и может быть использовано для получения мелкодисперснных порошков заданных размеров

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения газофазным методом высокодисперсных порошков металлов и сплавов, предназначенных преимущественно для антикоррозионной защиты деталей механизмов и сварных металлоконструкций

Изобретение относится к электронно-лучевой технологии получения ультрадисперсных материалов

Изобретение относится к области переработки висмутсодержащих материалов с получением порошкообразного висмута
Изобретение относится к области химической промышленности и металлургии и может применяться для получения суспензий наноразмерных частиц элементов и их соединений
Наверх