Способ получения металлического фидстока


 


Владельцы патента RU 2630142:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (НИ ТПУ) (RU)

Изобретение относится к PIM технологиям, а именно к способам получения металлических фидстоков. Способ включает механическое смешивание металлического порошка и связующего. При этом в качестве металлического порошка используют порошки на основе металла, выбранного из Fe, Ti, Аl, в количестве 95-97 мас.%, а в качестве связующего используют парафин и воск в количестве 3-5 мас.%, при этом парафин и воск берут в соотношении от 95:5 до 90:10. Технический результат заключается в получении металлического фидстока, изделия из которого обладают высокой однородностью по плотности, твердостью и прочностью. 2 з.п. ф-лы, 5 пр.

 

Изобретение относится к PIM технологиям, а именно к способам получения металлических фидстоков.

Известен способ получения суспензии металлических порошков для изготовления заготовок из порошковых поликомпонентных материалов (Ru 2442675, B22F 9/04, опубл. 20.02.2012), включающих 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%-го 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 смесители 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.

Наибольшее распространение для PIM-технологии получили исходные материалы под торговой маркой Catamold компании BASF (Германия) (US 6228508, B22F 3/22, B22F 7/06, В23К 20/10, опубл. 8.05.2001). Диапазон продуктов Catamold охватывает от сплавов из чистого железа и низколегированных сталей до высоколегированных, нержавеющих сталей и оксидной керамики. В качестве исходного сырья (гранулят или фидсток) используют гомогенизированные смеси тонких металлических порошков и полимерного термопластичного связывающего вещества (связующего). В материалах Catamold в качестве связующего используют полиацеталь-термопластичный полимер, который удаляется путем термодеструкции при температуре около 110°С в присутствии катализатора - паров азотной кислоты.

Однако эти материалы требуют длительного цикла удаления связующего в связи с необходимостью поддерживать низкую скорость деструкции полиацеталя во избежание разрушения прессовки газами, выделяющимися при разложении связующего.

Технической проблемой предлагаемого изобретения является разработка способа получения металлического фидстока. Изделия, полученные из фидстока по предлагаемому способу обладают высокой однородностью по плотности, твердости и прочности.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения металлического фидстока включает механическое смешивание металлического порошка и связующего, при этом в качестве порошка используют порошки на основе металла, выбранного из группы: Fe, Ti, Аl, а в качестве связующего используют парафин и воск, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

порошок на основе металла,
выбранного из группы: Fe, Ti, Al 95-97
связующее 3-5,

при этом парафин и воск берут в соотношении от 95:5 до 90:10.

В предлагаемом способе порошки металлов предварительно подвергают механический активации в течение 24 часов с добавлением стеариновой кислоты в количестве 5% от связующего. Смешивание исходных компонентов проводят при температуре кипения воды на паровой бане.

Раскрытие сущности изобретения

Предлагаемый способ получения металлического фидстока включает механическое смешивание порошка на основе металла, выбранного из группы: Fe, Ti, Al, а в качестве связующего используют парафин и воск, взятые соответственно: порошок 95-97 масс. % и связующее 3-5 масс. %, при этом парафин и воск берут в соотношении от 95:5 до 90:10.

В предлагаемом способе выбранные порошки металлов предварительно подвергают механический активации в течение 24 часов с добавлением стеариновой кислоты в количестве 5 масс. % от связующего.

Предварительную активацию металлического порошка производят для последующего улучшения компактирования частиц, а также для достижения степени однородности частиц по размеру. Стеариновая кислота добавляется для поверхностной активации металлического порошка.

При этом парафин и пчелиный воск берут в соотношении от 95:5 до 90:10 для текучести фидстока.

Эти оптимальные качественные и количественные соотношения металлических порошков и связующего (парафин и воск) в заявленных пределах в предлагаемом металлическом фидстоке достигнуты в результате проведенных экспериментальных исследований авторов.

Осуществление изобретения

Для осуществления предлагаемого изобретения авторы использовали порошок на основе металла, выбранного из группы: Fe, Ti, Аl, парафин нефтяной твердый (П-2) и пчелиный воск.

Порошок, сходный по составу с металлическим порошком марки 20X13, получают из:

- смеси порошков 30X13 (73,7%), FeC (22,25%), Сr(4,05%) или

- смеси порошков FeC (85,67%), Cr(13,00%), Mn(0.60%), Ni(0,60%), С(0,13%).

Выбранный металлический порошок механически активируют в барабанной мельнице с добавлением стеариновой кислоты. Механическая обработка обеспечивает уменьшение частиц металлического порошка и увеличивает его поверхностную активность, что улучшает текучесть фидстока, соответственно приводит к более эффективному заполнению литьевой формы (компактированию).

Далее активированный металлический порошок смешивают с разогретым связующим компонентом.

Для этого разогревают паровую баню до температуры кипения воды, в керамический тигель помещают парафин и пчелиный воск, взятые в заявленных количественных пропорциях.

Компоненты связующего растапливают и перемешивают до однородной консистенции. После чего в тигель со связкой добавляют полученный ранее активированный металлический порошок. Металлический порошок перемешивают со связкой керамической лопаткой при температуре кипения воды в условиях паровой бани до однородной консистенции. После приобретения однородности полученный фидсток остужают на воздухе.

Пример 1.

Используют металлический порошок, сходный по составу с порошком марки 20X13, полученный из смеси порошков 30X13 (73,7%), FeC (22,25%), Сr(4,05%).

На 100 г готового фидстока берут 95 г металлического порошка, добавляют стеариновую кислоту в количестве 0,25 г. Металлический порошок активируют в барабанной мельнице в течение 24 часов. Далее разогревают паровую баню до температуры кипения воды, в керамический тигель помещают парафин 4,5 г и воск 0,5 г. Компоненты связующего растапливают и перемешивают до однородной консистенции. После чего в тигель со связкой добавляют полученный ранее активированный металлический порошок. Металлический порошок в количестве 95 г перемешивают со связкой при температуре кипения воды (100°С) в условиях паровой бани до однородной консистенции. После приобретения однородности полученный фидсток остужают на воздухе.

Пример 2.

Используют металлический порошок, сходный по составу с порошком марки 20X13, полученный из смеси порошков:

FeC (85,67%), Cr(13,00%), Mn(0,60%), Ni(0,60%), С(0,13%).

На 100 г готового фидстока берут 97 г металлического порошка, добавляют стеариновую кислоту в количестве 0,15 г. Металлический порошок активируют в барабанной мельнице в течение 24 часов. Далее разогревают паровую баню до температуры кипения воды, в керамический тигель помещают парафин 2,75 г и воск 0,25 г. Компоненты связующего растапливают и перемешивают до однородной консистенции. После чего в тигель со связкой добавляют полученный ранее активированный металлический порошок. Металлический порошок в количестве 97 г перемешивают со связкой при температуре кипения воды (100°С) в условиях паровой бани до однородной консистенции. После приобретения однородности полученный фидсток остужают на воздухе.

Пример 3.

Используют металлический порошок, сходный по составу с порошком марки 20X13, полученный из смеси порошков FeC (85,67%), Сr(13,00%), Мn(0,60%), Ni(0,60%), С(0,13%).

На 100 г готового фидстока берут 96 г металлического порошка, добавляют стеариновую кислоту в количестве 0,20 г. Металлический порошок активируют в барабанной мельнице в течение 24 часов. Далее разогревают паровую баню до температуры кипения воды, в керамический тигель помещают парафин 3,8 г и воск 0,2 г. Компоненты связующего растапливают и перемешивают до однородной консистенции. После чего в тигель со связкой добавляют полученный ранее активированный металлический порошок. Металлический порошок в количестве 96 г перемешивают со связкой при температуре кипения воды (100°С) в условиях паровой бани до однородной консистенции. После приобретения однородности полученный фидсток остужают на воздухе.

Пример 4.

Используют металлический порошок, полученный из смеси порошков Ti (94%), V (6%).

На 100 г готового фидстока, берут 95 г металлического порошка добавляют стеариновую кислоту в количестве 0,25 г. Металлический порошок активируют в барабанной мельнице в течение 24 часов. Далее разогревают паровую баню до температуры кипения воды, в керамический тигель помещают парафин 4,75 г и воск 0,25 г. Компоненты связующего растапливают и перемешивают до однородной консистенции. После чего в тигель со связкой добавляют полученный ранее активированный металлический порошок. Металлический порошок в количестве 96 г перемешивают со связкой при температуре кипения воды (100°С) в условиях паровой бани до однородной консистенции. После приобретения однородности, полученный фидсток остужают на воздухе.

Пример 5.

Используют порошок Аl (100%).

На 100 г готового фидстока берут 95,5 г металлического порошка, добавляют стеариновую кислоту в количестве 0,225 г. Металлический порошок активируют в барабанной мельнице в течение 24 часов. Далее разогревают паровую баню до температуры кипения воды, в керамический тигель помещают парафин 4,15 г и воск 0,35 г. Компоненты связующего растапливают и перемешивают до однородной консистенции. После чего в тигель со связкой добавляют полученный ранее активированный металлический порошок. Металлический порошок в количестве 95,5 г перемешивают со связкой при температуре кипения воды (100°С) в условиях паровой бани до однородной консистенции. После приобретения однородности полученный фидсток остужают на воздухе.

Изделия, полученные из предлагаемого металлического фидстока, обладают следующими характеристиками: твердость 270±10 МПа, предел текучести 250±10 МПа, пористость 6±1%, предел прочности на растяжение 600-700 МПа.

1. Способ получения металлического фидстока, включающий механическое смешивание металлического порошка и связующего, отличающийся тем, что в качестве порошка используют порошки на основе металла, выбранного из группы: Fe, Ti, Al, а в качестве связующего используют парафин и воск при следующем соотношении компонентов, мас.%:

порошок на основе металла,
выбранного из группы: Fe, Ti, Al 95-97
связующее 3-5,

при этом парафин и воск берут в соотношении от 95:5 до 90:10.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлический порошок предварительно подвергают механической активации в течение 24 ч с добавлением стеариновой кислоты в количестве 5 мас.% от связующего.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание исходных компонентов проводят при температуре кипения воды в условиях паровой бани.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области композиций для получения ядерного топлива на основе порошка актиноида. Композиция содержит органическую матрицу и порошок актиноида или смесь порошков актиноидов.

Изобретение относится к области получения и применения композиций гидрофобизирующих агентов и стабилизаторов в продуктах на основе композиционных лигноцеллюлозных материалов.

Изобретение относится к косметической промышленности и представляет собой стабильную косметическую композицию, содержащую вазелиновую композицию, которая содержит от 10 до 60 % масс.
Изобретение относится к использованию восков, основанных на химически модифицированных жирных кислотах - полиольных сложных эфирах в качестве смазки для галогенсодержащих термопластов.
Изобретение относится к летучей масляной композиции, состоящей из смеси линейных парафинов и необязательно, по меньшей мере, одного нелетучего масла. Оно также относится к косметической композиции, содержащей вышеупомянутую масляную композицию, и к косметическим применениям упомянутой косметической композиции, особенно для макияжа и/или ухода за кожей, губами, ресницами и/или ногтями.

Изобретение относится к резиновым смесям для производства шин. .
Изобретение относится к дисперсиям воска в форме наночастиц, применяемым для гидрофобизации материалов на основе лигноцеллюлозы и/или целлюлозы. .

Изобретение относится к применению водной дисперсии воска в качестве гидрофобизирующего агента при изготовлении материалов на основе древесины. .

Изобретение относится к полиэфирному композиционному материалу с улучшенными потребительскими свойствами и применяется при производстве деталей литьем под давлением, в частности при изготовлении пластиковых карт различного функционального назначения.
Изобретение относится к способу получения парафиновой эмульсии для производства древесно-стружечных плит. .

Изобретение относится к области композиций для получения ядерного топлива на основе порошка актиноида. Композиция содержит органическую матрицу и порошок актиноида или смесь порошков актиноидов.

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов, в частности к получению полимерного модификатора и битумно-полимерного вяжущего на его основе, применяемых в дорожном и гражданском строительстве для устройства дорожных асфальтобетонных покрытий, герметизации швов автодорожного полотна, устройства кровли и гидроизоляции строительных конструкций.

Изобретение относится к резиновой промышленности, к получению изделий из резин на основе бутадиен-нитрильного каучука с покрытием из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к металлополимерным композициям для изготовления PIM-изделий путем формования и спекания указанных композиций.
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 резиновой композиции, в частности, для протектора шины. Предложена резиновая композиция на основе по меньшей мере одного диенового эластомера, усиливающего наполнителя, пластифицирующей углеводородной смолы, а также вулканизационной системы.

Изобретение относится к шине, поверхность качения которой содержит каучуковую композицию, включающую по меньшей мере: от 35 до 65 phr эмульсионного бутадиен-стирольного сополимера "E-SBR", называемого первым диеновым эластомером, в котором доля бутадиеновых звеньев структуры транс-1,4 составляет более 50% веса всех бутадиеновых звеньев; от 35 до 65 phr полибутадиена (BR) в качестве второго диенового эластомера; необязательно, от 0 до 30 phr другого диенового эластомера, называемого третьим диеновым эластомером; от 90 до 150 phr усиливающего неорганического наполнителя; пластифицирующую систему, содержащую: количество А: в интервале между 10 и 60 phr, углеводородной смолы, характеризующейся Tg более 20°C; количество В: в интервале между 10 и 60 phr, пластификатора, жидкого при 20°С, Tg которого составляет менее -20°C; при условии, что общее количество пластификаторов, А+В, находится в интервале между 50 и 100 phr.

Изобретение раскрывает шину, поверхность качения которой содержит каучуковую композицию, включающую, по меньшей мере: от 40 до 100 phr эмульсионного бутадиен-стирольного сополимера "E-SBR", называемого первым диеновым эластомером, в котором доля бутадиеновых звеньев структуры транс-1,4 составляет более 50% от веса всех бутадиеновых звеньев; необязательно, от 0 до 60 phr другого диенового эластомера, называемого вторым диеновым эластомером; от 90 до 150 phr усиливающего неорганического наполнителя; пластифицирующую систему, содержащую: количество А: между 10 и 60 phr, углеводородной смолы с Tg выше 20°С; количество В: между 10 и 60 phr, пластификатора, жидкого при 20°С, Tg которого составляет менее -20°С; при условии, что общее количество пластификаторов, А+В, находится в интервале между 50 и 100 phr.
Изобретение относится к способу производства редиспергируемых в воде полимеров, которые могут быть использованы в качестве гидрофобизаторов для песка, глины, бумаги, текстиля, для получения защитных покрытий, сухих строительных смесей и других целей.

Изобретение относится к способу изготовления нетканого материала, имеющего на своей поверхности распределенные элементы с физическими размерами, который может быть использован для очистки в различных применениях.

Изобретение относится к материалам, предназначенным для тепловой защиты конструктивных элементов, работающих в условиях воздействия тепловых аэродинамических и газодинамических тепловых потоков.
Наверх