Металлополимерная композиция для изготовления pim - изделий

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к металлополимерным композициям для изготовления PIM-изделий путем формования и спекания указанных композиций. Композицию получают методом механического смешивания двух смесей, компонентами первой являются высокодисперсные порошки легирующего элемента и железа, а компонентами второй - органическое связующее и пластификатор - стеариновая кислота, причем в качестве легирующего элемента композиция содержит порошок титана, а в качестве органического связующего - смесь парафина и полипропилена. При этом смешивают упомянутые две смеси в массовом соотношении 65:35, причем наноразмерная часть исходных порошков составляет 3-7 мас.% и имеет кривую распределения по размерам в пределах 30-70 нм. Технический результат изобретения заключается в получении композиции, обладающей как седиментационной устойчивостью, так и высокой текучестью для получения формованных изделий любой степени сложности. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к металлополимерным композициям для изготовления PIM-изделий путем формования и спекания указанных композиций.

Известен способ получения суспензии металлических порошков для изготовления заготовок из порошковых поликомпонентных материалов (RU 2442675, B22F 9/04, опубл. 20.02.2012), включающий подготовку смеси металлических порошков, смешивание смеси металлических порошков и водного раствора поливинилового спирта, при этом в качестве исходного порошка используют порошок многокомпонентного высоколегированного сплава 60Х20Ю, который предварительно измельчают в присутствии 96%-ного раствора этилового спирта в высокоэнергетической мельнице до размера частиц 0,6÷1,4 мкм, полученный порошок смешивают с порошком железа с размером частиц 3,5 мкм в смесителе в течение 24÷32 часов до получения смеси металлических порошков с относительной плотностью укладки частиц 0,5÷0,6. Технический результат - получение седиментационно устойчивой суспензии металлических порошков для изготовления порошковых поликомпонентных материалов.

Недостатком известного изобретения является низкая степень укладки частиц - не более 60%. Это не позволяет получать плотные беспористые изделия после спекания вследствие большого количества вводимого пластификатора.

Известна металлополимерная композиция для изготовления стальных заготовок (RU 2310542, В22С 1/22, C08L 61/10, С08К 3/08, С08К 3/22, опубл. 20.11.2007), получаемая методом механического смешивания двух смесей, компонентами одной из которых являются высокодисперсные порошки, по крайней мере, одного легирующего элемента, железа и оксида железа, мас. %, а компонентами второй - термореактивная фенолформальдегидная смола 8-15 мас. % и пластификатор - соль стеариновой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас. %: термореактивная фенолформальдегидная смола 8-15; соль стеариновой кислоты 0,4-1,5; оксид железа 8-40; смесь порошков легирующих элементов и железа остальное. В качестве легирующего элемента в первой смеси можно использовать высокодисперсный порошок никеля, хрома, меди, молибдена, марганца, алюминия, титана, ванадия. Изобретение позволяет решить задачу расширения ассортимента металлополимерных композиций, перерабатываемых путем их формования и спекания в стальные заготовки при одновременном сокращении цикла их переработки.

Недостатком известного изобретения является наличие оксида железа в исходной смеси, что приводит к появлению оксидных фаз по границам зерен спеченного материала и, как следствие, к низким механическим свойствам изделия.

Известна металлополимерная композиция для получения чугунных заготовок (RU 2332430, C08L 61/10, C08K 3/08, опубл. 27.08.2008).

Металлополимерную композицию получают механическим смешиванием двух смесей, компонентом одной являются высокодисперсные порошки железа и, возможно, по крайней мере, одного легирующего элемента, компонентами второй термореактивная фенолформальдегидная смола, пластификатор и порошок оксида железа, в качестве пластификатора используют соль стеариновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. %: термореактивная фенолформальдегидная смола - 15-20; соль стеариновой кислоты - 0,4-1,5; оксид железа(III) - 0,2-32; порошок железа - остальное. В качестве легирующего элемента в первой смеси используют высокодисперсный порошок никеля, хрома, меди, молибдена, марганца, алюминия, титана, ванадия, кремния. Технический результат заключается в сокращении технологического цикла изготовления изделий и расширения их ассортимента.

Недостатком известного изобретения является наличие в полимерной составляющей термореактивной фенолформальдегидной смолы, что приводит к возможности общей термической нестабильности всей смеси и потери формы изделия во время предварительного отжига.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка металлополимерной композиции для изготовления PIM-изделий, обладающей как седиментационной устойчивостью, так и высокой текучестью для получения формованных изделий любой степени сложности. PIM-изделия, полученные из предлагаемой металлополимерной композиции, обладают высокой однородностью по плотности, твердости и прочности.

Указанный технический результат достигается тем, что металлополимерную композицию для изготовления PIM-изделий получают методом механического смешивания двух смесей, компонентами первой являются высокодисперсные порошки легирующего элемента и железа, а компонентами второй - органическое связующее и пластификатор - стеариновая кислота. Металлополимерная композиция в качестве легирующего элемента содержит порошок титана, а в качестве органического связующего - смесь парафина и полипропилена, причем смешивают упомянутые первую и вторую смеси в массовом соотношении 65:35, при этом наноразмерная часть исходных порошков составляет 3-7 мас. % и имеет кривую распределения по размерам в пределах 30-70 нм.

Смесь исходных порошков имеет соотношение компонентов: титан 3-7 мас %, железо - остальное.

Исходную порошковую смесь предварительно активируют в планетарной мельнице в течение 3-5 минут.

Смесь органических связующих и пластификатора имеет соотношение компонентов, мас. %: парафин 65-75, полипропилен 20-30, стеариновая кислота 5.

Расплав компонентов второй смеси получают при температуре 100-150°С.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Авторами предлагается полимерная композиция для изготовления РIМ-изделий на основе высокодисперсной смеси порошка железа и 3-7 мас. % порошка титана.

Для приготовления металлополимерной композиции в качестве органических связующих используют парафин и полипропилен, а в качестве пластификатора стеариновую кислоту в заявленных количественных пределах, при этом смешивают вышеупомянутые две смеси в массовом соотношении 65:35.

Эти оптимальные качественные и количественные соотношения двух смесей предлагаемой металлополимерной композиции достигнуты в результате проведенных экспериментальных исследований авторов.

При этом используют исходные высокодисперсные порошки с наноразмерной частью 3-7 мас. %, причем наноразмерная часть имеет кривую распределения по размерам в пределах 30-70 нм. Это позволяет повысить исходную плотность порошковой смеси до 80-85% и уменьшить количество полимерного связующего при сохранении устойчивости смеси к расслоению и удовлетворительной текучести.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для приготовления первой порошковой смеси берут порошок титана марки ПТК-1 в количестве 3-7 мас. % и железо марки ПЖ остальное до 100 мас. %. Берут указанные высокодисперсные порошки с готовыми заявленными дисперсными характеристиками или предварительно подготавливают их механической обработкой для придания им необходимых дисперсных характеристик. Смесь указанных порошков подвергают механической активации в планетарной шаровой мельнице АГО-2С ударно-фрикционного типа в течение 3-5 мин, при соотношении объемов смеси и размольных шаров 1:20.

Для приготовления смеси органических связующих и пластификатора - стеариновой кислоты берут 65-75 мас. % парафина, расплавляют его, нагревая до температуры 100-150°C,

затем в него добавляют 5 мас. % стеариновой кислоты и 20-30 мас. % полипропилена, перемешивают, далее добавляют в нее активированную порошковую смесь и продолжают перемешивать в течение 2 часов при температуре 100-150°С. Смешивают упомянутые первую и вторую смеси в массовом соотношении 65:35.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1

Для приготовления первой порошковой смеси берут порошок титана марки ПТК-1 в количестве 8 г и порошок железа марки ПЖ в количестве 178 г. Берут указанные высокодисперсные порошки с готовыми заявленными дисперсными характеристиками. Смесь указанных порошков подвергают механической активации в планетарной шаровой мельнице АГО-2С ударно-фрикционного типа в течение 3-5 мин при соотношении объемов смеси и размольных шаров 1:20.

Для приготовления второй смеси берут 75 г парафина, расплавляют его, нагревая до температуры 100°С, затем в него добавляют 5 г стеариновой кислоты и 20 г полипропилена, перемешивают, затем добавляют в нее активированную порошковую смесь и продолжают перемешивать в течение 2 часов при температуре 100°С.

Пример 2

Для приготовления первой порошковой смеси берут порошок титана марки ПТК-1 в количестве 6 г и порошок железа марки ПЖ в количестве 180 г. Берут указанные высокодисперсные порошки с готовыми заявленными дисперсными характеристиками. Смесь указанных порошков подвергают механической активации в планетарной шаровой мельнице АГО-2С ударно-фрикционного типа в течение 3-5 мин при соотношении объемов смеси и размольных шаров 1:20.

Для приготовления второй смеси берут 65 г парафина, расплавляют его, нагревая до температуры 150°С, затем в него добавляют 5 г стеариновой кислоты и 30 г полипропилена, перемешивают, затем добавляют в нее активированную порошковую смесь и продолжают перемешивать в течение 2 часов при температуре 150°С.

Пример 3

Для приготовления первой порошковой смеси берут порошок титана марки ПТК-1 в количестве 13 г и порошок железа марки ПЖ в количестве 173 г. Берут указанные высокодисперсные порошки с готовыми заявленными дисперсными характеристиками. Смесь указанных порошков подвергают механической активации в планетарной шаровой мельнице АГО-2С ударно-фрикционного типа в течение 3-5 мин при соотношении объемов смеси и размольных шаров 1:20.

Для приготовления второй смеси берут 70 г парафина, расплавляют его, нагревая до температуры 130°С, затем в него добавляют 5 г стеариновой кислоты и 25 г полипропилена, перемешивают, затем добавляют в нее активированную порошковую смесь и продолжают перемешивать в течение 2 часов при температуре 130°С.

Из полученной металлополимерной композиции по примерам 1-3 отливают инжекционным литьем заготовку изделия при температуре 100-150°С, затем проводят дебиндинг при температуре 250-650°С и спекание в вакууме или аргоне при температуре 1120-1350°С в течение 30-120 мин. Усадка изделий составляет 15-20%.

Металлополимерная композиция, полученная по предлагаемому изобретению, обладает высокой текучестью, сравнимой с фотополимерами, применяемыми для технологий 3-D прототипирования и, соответственно, позволяет получать формованные изделия любой заданной формы. PIM-изделия, полученные из предлагаемой металлополимерной композиции, обладают отклонением по твердости не более 10% и пределом прочности 800-900 МПа.

1. Металлополимерная композиция для изготовления PIM-изделий, получаемая методом механического смешивания двух смесей, компонентами первой являются высокодисперсные порошки легирующего элемента и железа, а компонентами второй - органическое связующее и пластификатор - стеариновая кислота, отличающаяся тем, что в качестве легирующего элемента композиция содержит порошок титана, а в качестве органического связующего - смесь парафина и полипропилена, при этом смешивают упомянутые первую и вторую смеси в массовом соотношении 65:35, причем наноразмерная часть исходных порошков составляет 3-7 мас.% и имеет кривую распределения по размерам в пределах 30-70 нм.

2. Металлополимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что первая смесь исходных порошков имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

титан 3-7
железо остальное.

3. Металлополимерная композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что смесь исходных порошков предварительно активируют в планетарной мельнице в течение 3-5 мин.

4. Металлополимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что вторая смесь органических связующих и пластификатора имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

парафин 65-75
полипропилен 20-30
стеариновая кислота 5.

5. Металлополимерная композиция по п.1 или 4, отличающаяся тем, что получают расплав компонентов второй смеси при температуре 100-150°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к термоплавкому клею, который используется для изготовления одноразовых изделий, таких как подгузник и средства гигиены, которые представляют собой типичную продукцию из нетканого полотна.
Изобретение относится к уплотнительному профилю для дверей и окон, выполненных из смеси материалов, включающих, об.%: этиленпропилендиеновый каучук 10-50, сополимер пропилена с этиленом 8-50, наполнитель 5-70, парафиновое масло 0-20, ускоритель-донор серы 0,1-5, сера 0,5-5, оксид цинка 0,5-3.
Изобретение относится к термоплавкому клею, в частности к клею, пригодному для применения в изделиях одноразового использования. Клей включает: (A) гомополимер пропилена, имеющий температуру плавления 100°C или ниже, получаемый путем полимеризации пропилена в присутствии металлоценового катализатора; и (B) воск, модифицированный карбоновой кислотой и/или ангидридом карбоновой кислоты.

Изобретение относится к составу для формирования теплоизолирующего ячеистого неароматического полимерного материала, который может быть использован для получения изделия, в частности контейнера.

Изобретение относится к полипропиленовой композиции с высокой прочностью расплава, пригодной для получения термоформованных изделий и изделий, получаемых методом выдувного формования а также к способу их получения.

Изобретение относится к производству лигноцеллюлозных полимерных композиционных материалов и изделий на их основе и может быть использовано для получения строительных, конструкционных и отделочных материалов, а также для изготовления мебели, товаров бытового и промышленного назначения.

Изобретение относится к концентрату и способу его получения для производства не пропускающей влагу воздухопроницаемой пленки. Концентрат получают путем смешивания в определенных пропорциях полиэтилена или полипропилена и водорастворимого органического вещества, в качестве которого используют этиленгликоль, глицерин или молочную кислоту, при скорости вращения 200-500 об/мин и температуре 150-170°C в устройстве Бенбери.

Изобретение относится к композиции, армированной волокнами, и изделиям, полученными из нее. Композиция содержит гетерофазный сополимер пропилена, гомополимер пропилена и/или сополимер пропилена и волокна со средним диаметром 12,0 µм или менее и аспектным соотношением 150 к 450.

Изобретение относится к полиолефиновой композиции, которая особенно подходит для производства труб, и в частности, труб малого диаметра. Полиолефиновая композиция имеет скорость течения расплава (230°C/5 кг, ISO 1133) от 0,2 г/10 мин до 4,0 г/10 мин и содержит от 85,0 до 99,5 мас.% тройного сополимера пропилена, этилена и 1-гексена и от 0,5 до 10,0 мас.% композиции на основе сополимера пропилена и этилена.
Изобретение относится к композиции для изготовления формованием с раздувом изделий, представляющих собой бутылку, широкогорлый контейнер, канистру или бак. Композиция содержит полипропилен с индексом текучести расплава MFI (230°C, 2,16 кг) менее 2,0 г/10 мин, модуль упругости при изгибе от 1200 до 2400 МПа, плотность от 0,895 до 0,910 г/см3, полиэтилен высокой плотности и неорганический наполнитель.

Изобретение относится к области строительства и используется для кровли крыш, при настиле полов, теплоизоляции и звукоизоляции, а именно к связующей смоле для нетканых материалов, в частности для изготовления основ для битуминозных мембран.

Изобретение относится к отверждаемым композициям эпоксидной смолы, пригодным для получения изолятора для газоизолированного распределительного устройства высокого напряжения.

Изобретение относится к способу получения упаковочного материала с покрытием (10), который включает по меньшей мере следующие стадии: а) получение подложки(12), которая включает основной материал (14) из целлюлозы, внешнюю сторону (16), повернутую от продукта, который упаковывают, а также внутреннюю сторону (18), повернутую к продукту, который упаковывают; b) покрытие внутренней стороны (18) подложки по меньшей мере одним слоем из водной композиции, которая включает по меньшей мере поливиниловый спирт и сшивающее средство и имеет содержание твердых веществ самое большее 25 мас.%; с) сушку слоя и сшивку поливинилового спирта с помощью сшивающего средства с образованием барьерного слоя (22а, 22b) для гидрофобных соединений.

Изобретение относится к эпоксивинилэфирной композиции и может быть использовано для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии, в том числе с использованием наполнителя, изготовленного методом плетения, в автомобилестроении, химическом машиностроении, энергетической, строительной, машиностроительной, судостроительной, авиационной индустриях и других областях техники.
Изобретение относится к адгезивной системе, содержащей (а) компонент-смолу, содержащий меламинмочевиноформальдегидную смолу, в которой количество меламина, выраженное в виде M/(M+U), составляет от 30 до 60 мас.%, а молярное соотношение F/NH2 составляет от 0,6 до 0,79, и (b) отверждающий компонент, содержащий по меньшей мере одну кислоту, кислотообразующую соль или кислую соль и не содержащий или содержащий менее чем 15 мас.% мочевины.

Изобретение относится к вулканизующимся композициям на основе содержащих эпоксидные группы нитрильных каучуков. Вулканизующаяся композиция в твердой форме содержит нитрильный каучук с эпоксидными группами, который содержит повторяющиеся звенья, производные сопряженного диена и α,β-ненасыщенного нитрила.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, изделия из которой характеризуются повышенной тепло- и огнестойкостью.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, изделия из которой характеризуются повышенной тепло- и огнестойкостью.

Изобретение относится к монобензоатному пластификатору, а именно 3-фенилпропилбензоату, пригодному для использования в качестве пластификатора в дисперсиях полимеров, к полимерным адгезивным композициям, в том числе на водной и неводной основе, а также пригодных для использования в упаковочных клеях, монтажных адгезивах, в ламинатах, конвертах, упаковках для пищевых продуктов, столярном клее, строительных адгезивах, для сборки электронных изделий, содержащих указанный монобензоатный пластификатор, к смесям пластификаторов, содержащим указанный монобензоатный пластификатор, латексному клею, уплотняющей и герметизирующей композиции, содержащих указанный монобензоатный пластификатор, к способу обеспечения вязкостной характеристики, улучшения времени схватывания пленки по краям при использовании указанного монобензоатного пластификатора.

Изобретение относится к способу получения стеарата кальция, используемого в качестве стабилизатора в рецептурах пластикатов поливинилхлорида и процессах получения лакокрасочных материалов.
Изобретение относится к уплотнительному профилю для дверей и окон, выполненных из смеси материалов, включающих, об.%: этиленпропилендиеновый каучук 10-50, сополимер пропилена с этиленом 8-50, наполнитель 5-70, парафиновое масло 0-20, ускоритель-донор серы 0,1-5, сера 0,5-5, оксид цинка 0,5-3.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к металлополимерным композициям для изготовления PIM-изделий путем формования и спекания указанных композиций. Композицию получают методом механического смешивания двух смесей, компонентами первой являются высокодисперсные порошки легирующего элемента и железа, а компонентами второй - органическое связующее и пластификатор - стеариновая кислота, причем в качестве легирующего элемента композиция содержит порошок титана, а в качестве органического связующего - смесь парафина и полипропилена. При этом смешивают упомянутые две смеси в массовом соотношении 65:35, причем наноразмерная часть исходных порошков составляет 3-7 мас. и имеет кривую распределения по размерам в пределах 30-70 нм. Технический результат изобретения заключается в получении композиции, обладающей как седиментационной устойчивостью, так и высокой текучестью для получения формованных изделий любой степени сложности. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.

Наверх