PL128096B1 - Method of obtaining porous metallic materials - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania porowatych materialów metalicznych.Znane sa sposoby wytwarzania porowatych materialów metalicznych polegajace na spiekaniu proszków metali wraz ze srodkami porotwórczymi. Znany sposób opisany w publikacji W.Rutkowski pt. „Projektowanie wlasciwosci wyrobów spiekanych z proszkówi wlókien*4 PWN 1977, polega na dodawaniu do proszków metali takich substancji jak sole amonowe, weglany i kwasne weglany, chlorki, azotany, naftalen, paraformaldehyd, kwasy tluszczowe, stearyniany itp. i spieka¬ nie wyprasek z tych mieszanin. Podczas spiekania dodane substancje rozkladaja sie z wydzielaniem gazu tworzac pory.Inny znany sposób opisany w publikacji pt. „Materialy Elektroniczne" nr 2,1973 r., str. 21-30, polega na dodaniu do proszków metali proszku innego metalu o wysokiej preznosci par i spiekaniu wyprasek z mieszanin tych metali. Podczas spiekania nastepuje odparowanie znajdujacego sie w stanie cieklym latwo lotnego metalu i utworzeniu sie w to miejsce porów. Znany z opisu patento¬ wego japonskiego nr 51-33044 sposób polega na dodaniu do proszków metali substancji stalych latwo rozpuszczalnych w kwasach lub innych cieczach, sprasowaniu z tych mieszanin wyprasek i poddaniu ich procesowi trawienia, a nastepnie spiekaniu ich w wysokich temperaturach.Wadami znanych sposobów jest przede wszystkim wydzielanie sie w czasie wytwarzania trujacych oparów przy uzyciu zwlaszcza jako srodków porotwórczych chlorków lub kwasu salicy¬ lowego oraz naweglanie szkieletu wytwarzanej struktury metalicznej podczas spiekania przy dodawaniu proszków zwiazków organicznych. Dodawanie proszków zwiazków amonowych, weglanów i kwasnych weglanów jest klopotliwe technologicznie ze wzgledu na ich higroskopijnosc.Stosowanie jako srodka porotwórczego proszków o wysokiej preznosci par powoduje duze zanie¬ czyszczenie urzadzen, a ponadto sam proces jest bardzo kosztowny ze wzgledu na wysokie ceny stosowanych drobnych proszków tych metali oraz duza energochlonnosc samego procesu. W strukturze wytwarzanych materialów porowatych wystepuje czesto rozwarstwienia spowodowane równoczesnym rozkladem redukcji w calej masie wypraski.Celem wynalazku bylo opracowanie sposobu wytwarzania porowatych materialów metali¬ cznych, który to sposób wytwarzania wyeliminowalby powyzej opisane wady.2 128096 Okazalo sie niespodziewanie, ze material wypraski, wykonanej z odpowiednio dobranej mieszaniny proszków metali i/lub ich stopów i/lub ich zwiazków metalicznych oraz proszków tlenków metalu lub ich mieszanin, po odpowiedniej obróbce cieplnej wykazuje odpowiednia porowatosc o porach otwartych oraz stanowi dobrze spieczony i wysoko porowaty material metaliczny spelniajacy wszelkie wymogi techniczne.Sposób wedlug wynalazku polega na zmieszaniu w stosunku wygowym od 9:1 doi: 9 prosz¬ ków metali i/lub ich stopów i/lub ich zwiazków metalicznych z proszkami tlenków metalu i lub ich mieszanin redukujacych sie w wodorze i z otrzymanej mieszaniny prasuje sie wypraski, po czym wygrzewa sie je, az do calkowitej redukcji tlenków, w temperaturze powyzej temperatury ich redukcji w atmosferze redukcyjnej dla danego metalu. Nastepnie spieka sieje znanymi sposobami w warunkach odpowiednich dla danego metalu uzyskujac równomierna porowatosc materialu spieku.Sposobem wedlug wynalazku mozna otrzymac porowate materialy metaliczne z wszystkich metali, których tlenki redukuja sie w wodzie jak W, Mo, Fe, Co, Cu i inne.Sposób wedlug wynalazku umozliwia wytwarzanie porowatych materialów metalicznych przy redukcji przebiegajacej na granicy fazowej cialo stale — gaz, a front redukcji przesuwa sie równomiernie w glab wypraski. Umozliwia to uzyskanie porowatosci otwartej w szerokim zakresie, przy czym rozklad porów jest bardzo równomierny. Wilkosc porów moze byc bardzo mala nawet przy duzej porowatosci ogólnej. Uzyskany w trakcie redukcji metal aktywizuje ponadto spiekanie materialu. Otrzymany material nie posiada zanieczyszczen, gdyz w procesie nie uzywa sie zadnych obcych srodków porotwórczych, nie wystepuja tez w jego strukturze rozwarstwienia.Przyklad I. Dobrze wymieszana mieszanine proszków wolframu i trójtlenku wolframu w stosunku wagowym 1:1 (50% wag. WO3), z dodatkiem proszku niklu w ilosci 0,7% wagowych, uzytego w celu obnizenia temperatury spiekania wolframu, prasuje sie w matrycy na prasie hydraulicznej o dzialaniu jednostronnym pod naciskiem 145 MPa. Wypraski spieka sie w piecu kolpakowym w przeplywie suchego wodoru (punkt rosy 203 K, przeplyw 500 dm3/h) w temperatu¬ rze podwyzszonej równomiernie od 773 K do 1573 K w czasie 5 godzin. W wyniku tego procesu otrzymuje sie ksztaltki wolframowe spieczone o porowatosci otwartej okolo 50% i zamknietej okolo 3%. Rozklad porów jest równomierny, a ich srednica rzedu kilku mikrometrów. Szkielety te nasyca sie stopem CuSb 2,5, uzyskujac kompozyt stosowany w charakterze materialu stykowego do styczników prózniowych.Przyklad II. Mieszanine proszków wolframu i trójtlenku wolframu w stosunku wagowym 9:1(10% wagowych WO3) z dodatkiem 0,5% wagowych Ni prasuje sie pod cisnieniem 62,2 MPa w matrycy na prasie hydraulicznej. Wypraski spieka sie w kolpakowym piecu wodorowym (punkt rosy 203 K, przeplyw 500 dm3/h) w podwyzszonej równomiernie temperaturze od 773 K do 1523 K w ciagu 3 godzin. W wyniku tego procesu uzyskuje sie porowate szkielety wolframowe, których porowatosc otwarta wynosi 20%, zamknieta 10%.Przyklad III. Mieszanine proszków wolframu i trójtlenku wolframu w stosunku 1:9 (90% wagowych WO3) z dodatkiem 1 ml roztworu alkoholu poliwinylowego na 10 g mieszanki, prasuje sie w matrycy gumowej na prasie izostatycznej pod cisnieniem 200 MPa w ciagu 30 sek. i spieka w temperaturze podwyzszanej równomiernie od 773 K do 1523 K w czasie 4 godzin w atmosferze wodorowej (punkt rosy 203 K, przelyw 500 dm3/h). W wyniku tego procesu otrzymuje sie porowate szkielety wolframowe o porowatosci calkowitej okolo 70%.Przyklad IV. Mieszanine proszków molibdenu i trójtlenku molibdenu skladajaca sie z 64,5% wagowych molibdenu, 35% wagowych trójtlenku molibdenu i 0,5% wagowych kobaltu, uzytego w celu obnizenia temperatury spiekania molibdenu, prasuje sie w matrycy na prasie hydraulicznej pod cisnieniem 150 MPa. Nastepnie spieka w atmosferze wodorowej (punkt rosly 203 K, przeplyw 500 dm3/h) w temperaturze podwyzszanej równomiernie od 573 K do 1623 K w czasie 5 godzin. W wyniku tego procesu otrzymuje sie porowate struktury molibdenowe o porowatosci otwartej okolo 40% i zamknietej okolo 5%.Przyklad V. Mieszanine proszków miedzi i tlenku miedzi w stosunku wagowym 1:1 (50% CuO) prasuje sie w matrycy pod cisnieniem 5 MPa i otrzymana wypraske spieka w atmosferze, wodorowej w temperaturze podwyzszanej równomiernie od 300 K do 773 K w czasie 3 godzin. W128096 3 wyniku tego procesu otrzymuje sie porowate szkielety miedziane o porowatosci calkowitej okolo 40%.Sposób wedlug wynalazku mozna wykorzystac do wytwarzania porowatosci czesci maszyn, filtrów, diafragm itp. Porowate struktury metaliczne otrzymane wymienionym sposobem moga znalezc zastosowanie równiez do otrzymywania materialów kompozycyjnych metoda nasycania szkieletu metalami lub innymi substancjami na przyklad materialy stykowe, lozyska samosmaru- jace, specjalne czesci maszyn, instrumenty med\czne itp.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania porowatych materialów metalicznych z proszków metali i/lub ich sto¬ pów i/lub ich zwiazków metalicznych, znamienny tym, ze proszek miesza sie z proszkami tlenków metali lub ich mieszanin, redukujacych sie w wodorze, w stosunu wagowym od 9:1 do 1:9 i z otrzymanej mieszaniny prasuje sie wypraski po czym wygrzewa sie je az do calkowitej redukcji tlenków w temperaturze powyzej temperatury ich redukcji w atmosferze redukcyjnej dla danego metalu, a nastepnie spieka sie je znanymi sposobami w warunkach odpowiednich dla danego metalu. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania porowatych materialów metalicznych z proszków metali i/lub ich sto¬ pów i/lub ich zwiazków metalicznych, znamienny tym, ze proszek miesza sie z proszkami tlenków metali lub ich mieszanin, redukujacych sie w wodorze, w stosunu wagowym od 9:1 do 1:9 i z otrzymanej mieszaniny prasuje sie wypraski po czym wygrzewa sie je az do calkowitej redukcji tlenków w temperaturze powyzej temperatury ich redukcji w atmosferze redukcyjnej dla danego metalu, a nastepnie spieka sie je znanymi sposobami w warunkach odpowiednich dla danego metalu. PL