Способ получения пористого спеченногоматериала
Союз Советскик
Соцналнсткческих
Реслублкн
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву— (22) Заявлено 180179 (2f) 2715963/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетОпубликовано 07,02,81. Бюллетень No 5
Дата опубликования описания 070281
<щ 801986 (Я)м, Кл.з
В 22 Р 3/10
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (>3) >4К 621, 762, 34:
:621,762,4:621, .762.5(088.8) 1
Г.Г.Гугунишвили, М.Б.Катанджян и P.Ò.Çàìáàõè ( ( (72) Авторы изобретения дзе,:<:" с й((БАР.; 3, (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СПЕЧЕННОГО
МАТЕРИАЛА
30
Изобретение .относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлического пористого спеченного материала для изготовления фильтров, электродов и других пористых изделий.
Известен способ изготовления металлического пористого спеченного материала, включающий смешивание металлического порошка основы материала с порообразователем, в качестве которого в смесь вводят два термопластика, один из них растворим в воде, например окись полиэтилена, другой нерастворим, например полиэтилен, смесь формуют методом экструзии или прессования, затем удаляют порообразователь и заготовку спекают (1). Удаление порообразователя осуществляют в два этапа: выщелачивают окись полиэтилена водой и сушат заготовку в потоке воздуха до постоянного веса, после чего ее подвергают термическому воздействию в восстановительной среде, при котором удаляется оставшаяся часть преобразователя, Последующее спекание производят при температуре
850 900о С
Этот способ сложен: кроме того> после термической обработки в восстановительной среде в порах остаются коксовые остатки, которые -загрязняют материал и значительно уменьшают полезный объем пор.
Известен также способ изготовления металлического пористого спеченного материала, включающий смещивание металлического порошк- основы материала с порошком металлического порообразователя, прессование заго-, товок, их спекание в среде водорода и удаление порообразователя после спекания экстракцией его газом-экстрагентом. В частности, если порошком основы материала является медь, то в качестве металлического порообразователя используют порошок никеля, а в качестве газа-экстрагента †окись углерода, и экстракцию проводят при давлении 50-180 атм и 80 1600С (2)
Наиб «лее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пористого спеченного материала, включающий смешивание металлического порошка с порообразователем в виде соли основы материала, 801986 конкретно в ниде карбоната, формование заготовок и их спекание при температуре 1200-1400 С г среде водорода с одновременным удалением порообразонателя (3), и летучих соединений NQ> и паров
Н О.
По мере выделения летучих продуктов реакции восстановления нитрата до полного их удаления иэ заготовок в последних окончательно формируются поры, Образующиеся в результаты этой реакции частицы металла обладают большой активностью, обеспечивающей прочное сцепление их между собой и с частицами исходного металлического порошка, что обусловливает уже при температуре 300-600 С высо-. кую прочность получаемого пористого материала и по ле полного удаления
N+ H Общая пористость материала в зависимости от весового содержания порообразователя н смеси лежит н пределах 30-80% с размером пор 1-2 мкм, Пример 1. 60 г порошка никеля ПНК-1 с размером частиц 50 мкм и 40 г нитрата никеля Ni(NO>)< ° 6Н О с размером частиц 1 мкм тшательно перемешали в шаровой мельнице и затем прокатали под давлением 1 т/см н заготовки толщиной 2. 100 мкм. Затем полученные заготовки спекали в среде водорода в проходной печи при температуре 600 С в течение 15 мин. В результате получили спеченный материал с пористостью 80% со средним размером пор 5 мкм высокой чистоты и с равномерным распределением пор. Пример 2. 60 г порошка меди с размером частиц 50 мкм и 40 г нитрата меди Cu(N+ g . ЗН О тщательно перемешали и полученную смесь затем прокатали н заготовки толщиной 100 мкм, полученные заготовки спекали в среде водорода н проходной печи при температуре 500оC в течение 15 мин. В результате получили спеченный материал с пористостью 75%. Остальные характеристики полученного материала идентичны материалу примера 1. Свойства полученного предложенным и известным способами материала представлены в табл. 1 и 2, Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать пористый материал с пористостью выше 55% с нысокой механической прочностью. Кроме того, изнестный способ требует применения высокой температуры 1200-1400 С, что усложняет процесс и делает его энергоемким. С целью повышения пористости материала, увеличения его прочностных характеристик и упрощения процесса, в качестве порообразователя берут нитрат основы материала н количестве 3-40 нес.В, причем спекание проводят при температуре 300-600 С в течение 10-15 мин. Металлический порошок основы материала, например никель или медь, смешивают в смесителе с порошком порообразователя — нитра ом основного металла, предварительно диспергированным возможно тоньше (до размера частиц. 1 мкм и меньше), Нитрат вводят в смесь в количестве 3-40 вес.Ъ. ,Затем смесь прессуют или прокатывают в заготовки толщиной 100 мкм при удельном давлении 1 т/см, Полученйые заготовки спекают в атмосфере водорода н течение 10-15 мин при температуре 300-6000 С; температуру спекания, лежащую в указанных пределах, выбирают н зависимости от металла основы. В процессе спекания порошок нитрата основного металла, предварительно тщательно перемешанный с порошком;основного металла, по мере возрастания температуры в интервале 60-80 плавится и дополнительно перераспределяется по всему объему заготовки. При дальнейшем повышении температуры соль восстанавливается н атмосфере водорода до образования частиц металла, одноименного металлу основы материала, Таблица1 Температура спекания 300 С Исходный порошок (диаметр частиц) Проницаемость воздуха, м /м мин, при перепаде 4,0 кн/м Средний и эффективный радиус пор, мкм орис- Предел прочности ость, при )растяжении, :5 Мн/м Относительное удлинение, Ъ Толщина мкы 0,9-1,1 1-2 8,3-8,7 119,15-131,75 105i61 114ñ32 57 Никель карбониль- 100 ный (3,5 мкм) с добавкой 5 нес.% 150 нитрата никеля (1 мкм и ниже) 5 f0 26 38 1,0-1 1 1-2 8,5-9,6 801986 Продолжение табл, 1 Температура спекания 300 С :,Никель карбониль— ный (3,5 мкм) с добавкой 20 вес.Ъ нитрата никеля (1 мкм и ниже) 100 68 89,37-94,14 0,8-0,9 . 3,1-3,2 22,4-28,3 150 83,17 0;9 .3,1-3,3 27,1-33,4 35,7-43,6 43,9-56;2 Никель карбонильный (3,5 мкм) с добавкой 40 вес.Ъ нитрата никеля (1 мкм и киже) 100 82 150 85 61,07-67,24 0,6-0,8 4-6 74,82-51 16 0,4-0,7 4-6 Т а б л и ц а 2 Температура спекания 600 7С Исходный порошок (диаметр частиц) Предел прочности при растяжении, Мн/м Тол- Порисщина,тость, мкм Ъ ОтносиСредний и эффективный радиус пор,мкм ПроницаемостЬ воздуха ,м /мамин при перепаде 4,0 кн/м тельное удлинение, Ъ Никель карбониль- 100 ный (3,5 мкм) с добавкой 5 вес.Ъ 150 нитрата нииеля (l мкм и ниже) 147,15-166,77 127,53-140,25 1, 0-1, 2 1-2 1,0-1,2 1-2 7,5-8,1 13,7-14,3 98,1 -117,72 88,29-107,91 Никель карбониль- 100 ный (3,5 мкм) с добавкой 20 вес.Ъ 150 нитрата никеля (1 мкм и ниже) 67 0,9-1,1 2 5 3,0 19,5-22,9 0,7-0,9 2,5-3,0 23,5-25,0 Никель карбониль- 100 ный (3,5, мкм) с добавкой 40 вес.Ъ 150 нитрата никеля (1 мкм и ниже) 68,67-88,29 49,05-68,67 28,3-30,6 34,4-38,7 0,6-0,8 3-5 0,4-0,7 3-5 Формула изобретения Как видно из таблиц, использование нитрата основы материала в качестве преобразователя позволяет получить более высокий по сравнению с известным способом верхний предел варьируемости пористости (до 80%), при этом прочность этого материала находится на уровне прочности материала с 36Ъ пористости, полученного известным способом, а воздухопроницаемость в несколько раэ выше. Предложенный спОсоб более прост в осуществлении, так как со дает возможность снижения температуры спекания до 300"600 С. Получаемый предложенным способом материал может быть использован 5() в качестве основы электродов химических источников тока с высоким энергетическим ресурсом. 1. Способ получения пористого спеченного материала, включающий смешивание металлического порошка с пог зобразователем в виде соли 60 основы материала, формование заготовок и спекание в среде водорода с одновременным удалением порообразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,с целью повышения по65 ристости материала, увеличения его 801986 Составитель Л. Гамаюнова Редактор Г. Бельская Техред A.Савка Корректор Г, Решетник Заказ 10468/13 Тираж 88 0 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035р Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 прочностных характеристик и упрощения процесса, в качестве порообраэователя берут нитрат основы материала в количестве 3 -40 вес.Ъ. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что спекание проводят при температуре 300-600оС в течение 10-15 мин. Источники ицформацин, принятые во внимание при экспертиэе 1. Патент США 9 3266893, кл.75-222, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР 9 449776, кл, В 22 F 3/10, 1973, 5 3. Нерушин М.П. и др. Тонкие пористые ленты иэ порошков никеля и сплавов на его основе. - Порошковая металлургия, 1976, 9 10, с. 81-84, 
