Способ получения кобальто-хромовых порошков электроэрозионным диспергированием



Способ получения кобальто-хромовых порошков электроэрозионным диспергированием
Способ получения кобальто-хромовых порошков электроэрозионным диспергированием
Способ получения кобальто-хромовых порошков электроэрозионным диспергированием
B22F2301/155 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2681237:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к получению порошка кобальтохромового сплава КХМС. Проводят электроэрозионное диспергирование сплава КХМС в бутаноле посредством воздействия на него кратковременных электрических разрядов между электродами при напряжении на электродах 90-110 В, емкости разрядных конденсаторов 48 мкФ и частоте следования импульсов 110-130 Гц с получением порошка кобальтохромового сплава. Обеспечивается стабильность диспергирования сплава КХМС. 3 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических наноразмерных порошков. В промышленности для получения металлических порошков применяют физические и физико-химические методы.

Известен способ получения дисперсного металлического порошка кобальта [патент РФ №2030972, B22F 9/22, опубл. 20.03.1995 г.], заключающийся в том, что сначала готовят раствор щелочи, затем в него порциями вводят раствор соли кобальта при комнатной температуре при перемешивании. Полученный гидроксид металла подвергают фильтрации и промыванию, в процессе которых осуществляют его измельчение. Затем полученный продукт после сушки на воздухе восстанавливают до металла, с помощью пропускаемого через него водорода, при нагревании до температуры выше порога восстановления гидроксида металла.

К недостаткам способа можно отнести расход большого количества воды. Кроме того, рекомендуемые температурно-временные параметры восстановления гидроксида металла при температуре выше порога восстановления не позволяют получать ультрадисперсный порошок, так как незначительное повышение температуры выше порога температуры восстановления приводит к одновременному интенсивному протеканию процесса спекания образовавшихся энергонасыщенных ультрадисперсных частиц металла.

Известен способ получения порошка металла подгруппы хрома, преимущественно молибдена и вольфрама (см. Гостищев В.В. Получение порошков молибдена и вольфрама восстановлением их соединений магнием в расплаве хлорида натрия / Гостищев В.В., Бойко В.Ф. // Химическая технология. - 2006. - №8. - С. 15-17), включающий загрузку в реактор хлорида натрия, нагрев реактора до температуры 827°С с образованием хлоридного расплава, растворение в нем вольфрамата или молибдата натрия, предварительно полученных сплавлением с содой оксидов WO3 или MoO3. Затем в качестве восстановителя в реактор добавляют порошок магния с избытком 40% по отношению к его стехиометрическому значению и осуществляют взаимодействие оксидного соединения вольфрама или молибдена с магнием в расплаве хлорида натрия с восстановлением вольфрамата натрия или молибдата натрия до металла. Расплав выдерживают 15-20 минут до полного осаждения образовавшегося порошка. Затем расплав сливают, осажденный порошок отмывают водой от остатка солей до нейтрального состояния и сушат. В результате получают порошки вольфрама или молибдена с удельной поверхностью соответственно 0,06 и 0,11 м2/г.

Данный способ характеризуется недостаточной технологичностью по причине получения порошков с пониженной величиной удельной поверхности. Кроме того, недостатком способа является повышенный расход магния вследствие проведения реакции восстановления при избытке магния по отношению к стехиометрии. Избыточный магний безвозвратно теряется вместе со сливаемым расплавом и при отмывке порошка от остатка солей.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения металлического порошка, описанный в патенте РФ 2332280 С2, B22F 9/14, 30.06.2006, в котором порошок получают путем зажигания разряда между двумя электродами, один из которых катод, который выполняют из распыляемого материала в виде стержня, диаметром 10≤d≤40 мм. В качестве другого электрода-анода используют электролит (техническая вода). Процесс получения порошка ведут при следующих параметрах: напряжение между электродами 500≤U≤650 В, ток разряда 1,5≤I≤3 А, расстояние между катодом и электролитом 2≤l≤10 мм. Весь процесс ведут при атмосферном давлении.

Недостатком прототипа является невозможность получения порошков-сплавов с равномерным распределением легирующих элементов, наноразмерных порошков а также высокие энергетические затраты.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи получения порошков из кобальтохромового сплава с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса.

Поставленная задача достигается способом электроэрозионного диспергирования(ЭЭД). кобальто-хромового сплава ( КХМС)  состоящего из Co (63 %); Сr ( 27 %); Mo (5%). Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами [3]. В зоне разряда под действием высоких температур происходит нагрев, расплавление и частичное испарение металла.

На фигуре 1 –результаты микроскопии и микроанализа порошков; на фигуре 2 – рентгеноспектральный микроанализ образца, на фигуре 3 – гранулометрический состав образцов.

Пример 1.

На экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов в бутаноле при массе загрузки 450 г диспергировали сплав КХМС (Co - 63 %; Сr - 27 %; Mo - 5%). При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 70...80 Гц;

− напряжение на электродах от 50…60 В;

− ёмкость конденсаторов 28 мкФ.

Данные режимы получения порошка не рекомендуются, т.к. процесс диспергирования идет не стабильно.

Пример 2.

На экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов в бутаноле при массе загрузки 450 г диспергировали сплав КХМС. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 110...130 Гц;

− напряжение на электродах от 90…110 В;

− ёмкость конденсаторов 48 мкФ.

Полученный кобальто-хромовый порошок исследовали различными методами. Изучение фазового состава электроэрозионного кобальто-хромового порошка проводили помощью энерго-дисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп Nova NanoSEM 450. В результате изучения концентраций элементного и минералогического состава образца, были получены результаты, представленные на фигуре 2.

Основным материалом в образцах является кобальт – 44,78 %, хром – 30,65%, углерод – 25,37% и кислород – 16,75%.

Затем полученный порошок проанализировали с помощью лазерного анализатора размеров частиц «Analysette 22 NanoTec» для определения распределения полученных частиц порошка по размерам (фигура 3).

Установлено, что средний размер частиц составляет 27,09 мкм, арифметическое значение - 27,088 мкм. Коэффициент элонгации (удлинения) частиц размером составляет 2,16, что говорит о сферической форме частиц порошка.

Для изучения формы и морфологии полученных кобальто-хромовых порошков были выполнены снимки на растровом электронном микроскопе «Nova NanoSEM 450». На основании фигуры 1, порошок, полученный методом ЭЭД из сплава КХМС, в основном состоит из частиц правильной сферической формы (или эллиптической), с включениями частиц неправильной формы (конгломератов) и осколочной формы.

Пример 3.

На экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов в бутаноле при массе загрузки 450 г диспергировали сплав КХМС. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

- частота следования импульсов 180…190 Гц;

- напряжение на электродах от 150…160 В;

- емкость конденсаторов 68 мкФ.

Данные режимы получения порошка не рекомендуются, т.к. процесс диспергирования идет не стабильно.

Источники информации

1. Борд, Н.Ю. Новая технология переработки отходов твердых и тяжелых сплавов // Инструмент. - 1996. №6 - С. 47-49.

2. Заликман, А.Н. Получение твердых сплавов из регенерированных смесей WC-Co, полученных из кусковых отходов цинковым методом // Цветные металлы. - 1993. №1 - С. 10.

3. Немилов, Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. - 160 с.

Способ получения порошка кобальтохромового сплава КХМС, характеризующийся тем, что проводят электроэрозионное диспергирование сплава КХМС в бутаноле посредством воздействия на него кратковременных электрических разрядов между электродами при напряжении на электродах 90-110 В, емкости разрядных конденсаторов 48 мкФ и частоте следования импульсов 110-130 Гц с получением порошка кобальтохромового сплава.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению спеченного изделия из порошка кобальтохромового сплава. Получают порошок кобальтохромового сплава путем электроэрозионного диспергирования сплава КХМС в бутиловом спирте при емкости разрядных конденсаторов 48 мкФ, напряжении на электродах 140 В и частоте импульсов 80 Гц.

Изобретение относится к изготовлению распыляемой композитной мишени, содержащей фазу сплава Гейслера Co2MnSi, которая может быть использована при производстве микроэлектроники.

Изобретение относится к изготовлению распыляемых композитных мишеней сплава Гейслера Co2MnSi, которые могут найти применение при производстве микроэлектроники. Способ включает механическое смешивание порошков компонентов сплава с получением однородной порошковой смеси и ее спекание.

Изобретение относится к покрытой высокотемпературной конструкционной детали с кобальтовым покрытием. Высокотемпературная конструкционная деталь содержит металлическую подложку (4, 4') из жаростойкого сплава, причем жаростойкий сплав представляет собой сплав на основе никеля или кобальта и имеет первое содержание углерода.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к составам спеченных антифрикционных материалов. Может использоваться в машиностроении.

Изобретение относится к изготовлению распыляемой композитной мишени из сплава Гейслера Co2FeSi. Способ включает механическое смешивание порошков компонентов сплава Гейслера Co2FeSi с получением однородной порошковой смеси и ее спекание.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к обработке монокристаллов ферромагнитного сплава CoNiAl с эффектом памяти формы, и может быть использовано для создания рабочего тела актуатора.

Изобретение относится к области металлургии, а именно никель-кобальтовым сплавам. Ni-Co сплав содержит, вес.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе кобальта, и может быть использовано для ремонта и упрочнения рабочих лопаток турбин авиационных газотурбинных двигателей с рабочей температурой не менее 1000°С.

Изобретение относится к изготовлению распыляемой композитной мишени, содержащей фазу сплава Гейслера Co2FeSi, которая может быть использована при производстве микроэлектроники.

Изобретение относится к производству абразивных тугоплавких материалов, в частности к получению порошка - оксида алюминия (корунда), и может быть использовано в металлообрабатывающей, машиностроительной, химико-металлургической промышленности.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию (ЭЭЛ) и может быть использовано для обработки поверхностей термообработанных деталей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании технологической оснастки для электроэрозионной обработки поверхностей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для упрочнения поверхностей металлических деталей, например пар трения. Способ эрозионно-лучевого упрочнения поверхности металлической детали включает одновременное электроэрозионное нанесение с помощью электрода-инструмента на поверхность детали гранул износостойкого сплава, нанесение микропорошка вязкого материала слоем, толщина которого не превышает размеров упомянутых гранул, и оплавление микропорошка путем лучевого нагрева.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению порошка титана, и может быть использовано в авиа- и ракетостроении, в кораблестроении.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам нанесения покрытий методами электроискрового легирования. Способ формирования износостойкого слоя на поверхности деталей из титана или сплавов на его основе включает проведение процесса методом электроискрового легирования на различных режимах, при этом на обрабатываемую поверхность упрочняемой детали предварительно наносят слой материала на основе углерода, который для адгезии к поверхности детали наносят в виде краски или пасты толщиной не менее 0,01 мм.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию. Способ оребрения наружной поверхности стальной трубы теплообменного аппарата включает формирование на трубе поверхностных слоев путем электроэрозионного легирования поверхности стальной трубы электродом из меди, бронзы, стали или графита, при котором задают шероховатость легированной поверхности от 1 до 200 мкм изменением энергии разряда в диапазоне Wp = 0,01-6,8 Дж.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки закаленных стальных деталей электроискровым легированием. В способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляют перенос легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода электродом-инструментом, а в качестве катода деталью.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию вкладышей подшипников скольжения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении запорных устройств, например, для нефтегазовых магистралей. Способ обработки сопрягаемых поверхностей запорного устройства, выполненного в виде расположенного между щеками шибера, включает обработку шибера в рабочем положении низковольтными импульсами переменного тока в воздушной среде с возвратно-поступательным перемещением шибера относительно щек и вибрацией щек относительно шибера, при этом наибольшие амплитуды импульсов переменного тока совмещают с периодом сближения упомянутых сопрягаемых поверхностей и обработку ведут до достижения стабильной величины тока.

Изобретение относится к получению спеченного изделия из порошка кобальтохромового сплава. Получают порошок кобальтохромового сплава путем электроэрозионного диспергирования сплава КХМС в бутиловом спирте при емкости разрядных конденсаторов 48 мкФ, напряжении на электродах 140 В и частоте импульсов 80 Гц.

Изобретение относится к получению порошка кобальтохромового сплава КХМС. Проводят электроэрозионное диспергирование сплава КХМС в бутаноле посредством воздействия на него кратковременных электрических разрядов между электродами при напряжении на электродах 90-110 В, емкости разрядных конденсаторов 48 мкФ и частоте следования импульсов 110-130 Гц с получением порошка кобальтохромового сплава. Обеспечивается стабильность диспергирования сплава КХМС. 3 ил., 3 пр.

Наверх