Способ получения лигатуры на медно-никелевой основе


 


Владельцы патента RU 2635490:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве лигатур на основе меди, никеля, магния и алюминия. При производстве лигатуры шихтовые материалы в виде гранул чистых металлов размером от 1 до 10 мм, таких как никель, медь и магний смешивают в требуемых пропорциях и подвергают брикетированию, при этом размер гранул каждого компонента уменьшается пропорционально увеличению температуры его плавления. Дополнительно в состав лигатуры вводится алюминий в виде гранул размером от 2 до 5 мм. Количество алюминия составляет от 0,1 до 0,2% от общей массы металлов, входящих в состав лигатуры. Изобретение позволяет снизить время растворения лигатуры в расплаве, повысить усвояемость компонентов, снизить затраты на производство лигатуры. 3 пр.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения лигатур, и может быть использовано при производстве лигатур на основе меди, никеля, магния и алюминия.

Известен способ (Выплавка качественной стали для фасонного литья, Колокольцев В.М., Бахметьев В.В., Вдовин К.Н. и др. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007, с. 162-164) легирования сплавов чистыми, в том числе и тугоплавкими металлами заключающийся в ведении их в расплав в начальную стадию плавки в жидкую ванну или непосредственно в завалку, как одного из шихтовых материалов, закладываемых в печь до начала плавки.

Недостатком такого способа является необходимость перегрева расплава и увеличение продолжительности времени плавки, что приводит к увеличенному расходу электроэнергии и сокращению стойкости футеровки печи. Использование некоторых металлов в завалке может привести к повышенному угару, а также к недостаточной усвояемости, что отрицательно сказывается на экономической эффективности процесса.

Также известен способ (патент RU 2232827, опубл. 20.07.2004) получения лигатур алюминий-тугоплавкие металлы, с помощью обработки алюминиевого расплава галогенидом тугоплавкого металла при одновременном воздействии наносекундными электромагнитными импульсами, который позволяет увеличить жаростойкость, прочностные и пластические характеристики получаемых лигатур, а также их жидкотекучесть путем повышения растворимости и равномерности распределения тугоплавких легирующих элементов.

Недостатком данного способа является необходимость использования в процессе дополнительного оборудования для обработки электромагнитными импульсами, а также применения в качестве компонентов солей тугоплавких металлов, что в реальном производстве при единичном использовании данной технологии будет не рентабельно. Также данный способ не подходит для производства лигатур с низким содержанием алюминия.

Также известен способ (патент RU 2269586, опубл. 10.02.2006) приготовления лигатур и раскислителей заключающиеся в смешении тугоплавкого металла с расплавом наполнителя, который выбирают из группы, включающей Fe, Ni, Ti, SI, В, Mn.

Недостатком данного способа является плохое смешение в случае низкого содержания связующего элемента в получаемой литературе. При этом не произойдет полное смешение наполнителя с расплавом, что приведет к рассыпанию полученной лигатуры и невозможности ее применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является применение лигатуры (патент SU 1020453А, опубл. 30.05.1983), содержащей в своем составе чистые металлы (никель, медь, алюминий и др.). Данная лигатура за счет содержания алюминия позволяет снизить время растворимости в расплаве и повысить усвояемость.

Недостатком данного способа является предварительное расплавление шихтовых материалов с целью получения лигатуру, что требует использования дополнительного агрегата для выплавки лигатуры, а также приводит к увеличенному расходу электроэнергии.

Технической задачей изобретения является создание способа получения медно-никелевых лигатур без использования плавильных агрегатов, позволяющего исключить потери металла за счет угара, а также снизить затраты на производство лигатур.

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени растворимости лигатуры в расплаве, повышении усвояемости, а также снижение затрат на получение лигатуры.

Технический результат достигается следующим образом.

Способ получения лигатуры на медно-никелевой основе, дополнительно содержащей магний и алюминий, включает получение лигатуры методом брикетирования чистых компонентов, при этом компоненты лигатуры представляют собой гранулы чистых металлов, размер гранул меди, никеля и магния составляет от 1 до 10 мм и уменьшается пропорционально увеличению температуры плавления чистого металла для каждого компонента, содержание алюминия составляет от 0,1 до 0,2% от общей массы металлов, входящих в состав лигатуры, размер частиц алюминия составляет 2-5 мм.

Поставленная задача решена следующим образом: получение лигатуры происходит смешением гранул чистых металлов с последующим брикетированием. В качестве шихтовых материалов применяются гранулы чистых металлов (никеля, меди, магния) размером от 1 до 10 мм, при этом размер гранул уменьшается пропорционально увеличению температуры плавления металла.

Указанный размер гранул чистого металла обусловлен тем, что гранулы фракции менее 1 мм практически не деформируются, что приводит к потерям до 10-20% металла в процессе брикетирований. Использование гранул размером более 10 мм приводит к увеличению времени расплавления лигатуры, что снижает экономический эффект. Также использование одновременно мелких и крупных гранул не обеспечивает достаточную прочность брикета.

Размер гранул чистых шихтовых материалов обратно пропорционален значению температуры плавления чистого металла для каждого компонента. Температура плавления никеля 1455°С, температура плавления меди 1085°С, температура плавления магния 2852°С, тогда отношение между температурами никеля и меди составляет 1,34, никеля и магния - 0,5. Соответственно при размере гранул никеля 2 мм размер гранул меди составляет 2,68 мм, размер гранул магния - 1 мм.

Дополнительно в лигатуру вводится алюминий в виде гранул размером до 5 мм в количестве от 0,1 до 0,2% от общей массы металлов, входящих в состав лигатуры. Указанный размер гранул алюминия обусловлен тем, что гранулы фракции менее 2 мм просыпаются между крупными гранулами чистых шихтовых компонентов, что приводит к потерям до 5-10% металла в процессе брикетирования. Использование гранул размером более 5 мм не позволяет получить плотную механическую лигатуру.

Указанные интервалы содержания алюминия основаны на том, что введение алюминия менее 0,1% не достаточно для обеспечения раскисления металла, так как остаточное содержание алюминия при таком количестве добавки не превышает 0,005-0,01%. Введение алюминия более 0,2% приведет к повышенному содержанию алюминия в расплаве и может достигать до 0,1%, что для ряда марок сплавов превышает требуемые значения. Введение алюминия в указанном количестве позволяет повысить усвояемость компонентов лигатуры.

Данный способ позволяет получить лигатуру без использования плавильного агрегата и тем самым значительно сэкономить электроэнергию, сократить потери за счет отсутствия угара металла и уменьшить время на производство.

Ниже приведены конкретные примеры исполнения способа.

Пример 1. Приготовление лигатуры на основе медь-никель в форме цилиндрического брикета диаметром 20 мм, высотой 20 мм, общим весом 0,1 кг, диаметр гранул меди 2,68 мм, диаметр гранул никеля 2 мм, диаметр гранул магния 1 мм, диаметр гранул алюминия 2 мм, содержание алюминия 0,20%.

Гранулы меди, никеля, магния и алюминия загрузили в пресс-форму, подвергли прессованию, затем извлекли брикет.

При использовании брикетов для выплавки сплавов на основе никель-медь в количестве 10% от шихтовых материалов отмечено, что усвоение никеля и меди из брикета составило 100%, магния - 30%, алюминия - 30%.;

Пример 2. Приготовление лигатуры на основе медь-никель в форме цилиндрического брикета диаметром 20 мм, высотой 20 мм, общим весом 0,1 кг, диаметр гранул меди 10 мм, диаметр гранул никеля 7,46 мм, диаметр гранул магния 3,73 мм, диаметр гранул алюминия 5 мм, содержание алюминия 0,10%.

Гранулы меди, никеля, магния и алюминия загрузили в пресс-форму, подвергли прессованию, затем извлекли брикет.

При использовании брикетов для выплавки сплавов на основе никель-медь в количестве 10% от шихтовых материалов отмечено, что усвоение никеля и меди из брикета составило 100%, магния - 27%, алюминия - 30%.

Пример 3. Приготовление лигатуры на основе медь-никель в форме цилиндрического брикета диаметром 20 мм, высотой 20 мм, общим весом 0,1 кг, диаметр гранул меди 6,7 мм, диаметр гранул никеля 5 мм, диаметр гранул магния 2,5 мм, диаметр гранул алюминия 5 мм, содержание алюминия 0,20%.

Гранулы меди, никеля, магния и алюминия загрузили в пресс-форму, подвергли прессованию, затем извлекли брикет.

При использовании брикетов для выплавки сплавов на основе никель-медь в количестве 10% от шихтовых материалов отмечено, что усвоение никеля и меди из брикета составило 100%, магния - 30%, алюминия - 25%.

Способ получения лигатуры на медно-никелевой основе, содержащей магний и алюминий, отличающийся тем, что получение лигатуры осуществляют путем брикетирования смеси компонентов в виде гранул чистых металлов, причем размер гранул меди, никеля и магния составляет от 1 до 10 мм и уменьшается пропорционально увеличению температуры плавления чистого металла для каждого компонента, а размер гранул алюминия составляет от 2 до 5 мм, при этом содержание алюминия составляет от 0,1 до 0,2% от общей массы металлов, входящих в состав лигатуры.



 

Похожие патенты:

Лигатура // 2626256
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам лигатур, используемых в производстве бронзы. Лигатура содержит, мас.%: алюминий 25,0-35,0; никель 15,0-20,0; молибден 8,0-10,0; железо 3,0-5,0; РЗМ 0,5-1,0; цирконий 15,0-25,0; медь - остальное.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения биаксиально текстурированных подложек для эпитаксиального нанесения на нее буферных и высокотемпературных сверхпроводящих слоев для ленточных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) второго поколения.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к бериллиевым бронзам. Бериллиевая бронза содержит никель, кобальт, лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Be 1,5-3,0; Ni 0,1-2,5; Co 0,1-0,9; La 0,01-0,4; Cu - остальное.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы в машиностроении. Сплав на основе меди содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления деталей точной механики, проволоки, скульптуры.
Изобретение относится к разработке прецизионных сплавов для микрометаллургических процессов, в том числе для получения функциональных покрытий, пленок, микропроводов, порошковых материалов, конструкционно-функциональные элементы из которых эффективно работают в жестких условиях эксплуатации, таких как негативное воздействие механических нагрузок, износа, химических реагентов, положительных и отрицательных температур.
Изобретение относится к области металлургии и касается составов сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления монет. Сплав для изготовления монет содержит, мас.%: никель 7,0-13,0; серебро 17,0-23,0; олово 17,0-23,0; индий 5,0-7,0; медь 40,0-48,0.
Изобретение относится к области металлургии и касается составов сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления монет. Сплав на основе меди содержит, мас.%: никель 17,0-23,0; цинк 7,0-9,0; серебро 7,0-9,0; индий 7,0-9,0; медь 54,0-58,0.

Изобретение относится к прецизионным сплавам на основе меди для получения микро- и нанопроводов, а также тонких пленок и покрытий с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).

Изобретение относится к получению композиционного металломатричного материала, армированного сверхупругими сверхтвердыми углеродными частицами. Способ включает приготовление смеси порошков металла и фуллеритов и ее прессование при давлении 5-8 ГПа и температурах 800-1000°С с обеспечением образования сверхтвердых углеродных частиц.

Изобретение относится к получению интерметаллидного ортосплава на основе титана. Способ включает перемешивание порошков титана и ниобия с обеспечением механического легирования порошка титана порошком ниобия в течение 8-24 ч, затем проводят механическое перемешивание легированного ниобием порошка титана с порошком алюминия.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных углеродсодержащих и безуглеродистных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано для литья лопаток газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения металлического порошка включает выбор исходного сырья и его измельчение с контролем удельной поверхности полученного порошка, при этом определяют удельную поверхность исходного сырья, а выбор сырья и его измельчение производят в соответствии с условием: , где Sуд.с - удельная поверхность исходного сырья (м2/г), Sуд.п - удельная поверхность полученного порошка (м2/г).

Изобретение относится к получению материала на основе алюминида никеля. Способ включает приготовление экзотермической шихты путем смешивания порошков алюминия, оксида никеля и по крайней мере одной легирующей добавки и инициирование в экзотермической шихте металлотермической реакции с обеспечением восстановления оксидов и образования алюминида никеля.
Изобретение относится к получению дисперсно-упрочненного нанокомпозитного материала на основе алюминия. Способ включает введение лигатуры в расплав матрицы на основе алюминия при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению легких сплавов на основе алюминия с повышенной прочностью. Способ заключается во введении в расплав алюминия лигатуры, содержащей модифицирующую добавку, при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля, причем лигатуру получают в виде цилиндрических рулонных элементов из алюминиевой фольги, на одну из поверхностей которой предварительно наносят электростатическим напылением модифицирующую добавку - порошок оксида алюминия, при содержании порошка оксида алюминия с размерами частиц 1-15 мкм в лигатуре 4,5-5,5 мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к спеченным материалам на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления деталей машин, работающих в условиях трения.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам изготовления стандартных образцов состава лигатур на основе алюминия с аттестованным содержанием одного или нескольких легирующих химических элементов.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению кремниевых профильных отливок для мишеней магнетронного распыления. Шихту полупроводникового поликристаллического кремния расплавляют в графитовом тигле, который перемещают вертикально в полости нагревателя.
Наверх