PL211592B1 - Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel - Google Patents

Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel

Info

Publication number
PL211592B1
PL211592B1 PL384991A PL38499108A PL211592B1 PL 211592 B1 PL211592 B1 PL 211592B1 PL 384991 A PL384991 A PL 384991A PL 38499108 A PL38499108 A PL 38499108A PL 211592 B1 PL211592 B1 PL 211592B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rhenium
nickel
vii
alloy powder
powder
Prior art date
Application number
PL384991A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomasz Majewski
Jan Piętaszewski
Jerzy Michałowski
Grzegorz Benke
Katarzyna Leszczyńska-Sejda
Original Assignee
Wojskowa Akad Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wojskowa Akad Tech filed Critical Wojskowa Akad Tech
Priority to PL384991A priority Critical patent/PL211592B1/pl
Publication of PL211592B1 publication Critical patent/PL211592B1/pl

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel z renianu(VII) niklu(II). Zgłaszany wynalazek obejmuje dziedzinę wiedzy określaną jako inżynieria materiałowa, w tym zakresie technikę wytwórczą, czyli metalurgię proszków.
Związek chemiczny renu i niklu o nazwie renian(VII) niklu(II) i wzorze Ni(ReO4)2 jest całkowicie nową, oryginalną drobnokrystaliczną solą obu metali, opracowaną przez Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach. W marcu br. został on zgł oszony do ochrony jako wynalazek i otrzymał nr P-384585. W związku z powyż szym nie jest znany ż aden inny sposób wytwarzania z tego zwią zku proszku stopowego ren-nikiel.
W znanych i prezentowanych w literaturze przedmiotu stopach podwójnych wolfram-ren wytwarzanych techniką metalurgii proszków, źródłem renu jest najczęściej renian(VII) amonu lub renian(VIl) potasu, a znacznie rzadziej proszek metaliczny renu, z uwagi na jego bardzo wysoką cenę. W publikacjach poświęconych spiekom wolfram-ren-nikiel brak jest informacji o sposobie wprowadzania renu i niklu. Nie natrafiono także na żaden opis dotyczący dodawania renu i niklu w metalu ciężkim W-Ni-Fe-Re, wymienionym chociażby w publikacji R.M.German, Critical Developments In Tungsten Heavy Alloys, International Conference on Tungsten and Tungsten Alloys - 1992, Arlington, Virginia, USA, 1992.
W badaniach realizowanych od 2001 roku w Wojskowej Akademii Technicznej, dotyczących metod wytwarzania metali ciężkich z osnową wolframową i dodatkiem renu, stosowano jako źródło renu importowany proszek metaliczny renu, importowany renian(VIl) amonu oraz krajowy renian(VII) amonu z IMN Gliwice. Dodatek niklu zawsze był stosowany w postaci proszku karbonylkowego tego metalu. Powyższe zostało przykładowo przedstawione w: E. Włodarczyk, J. Michałowski, J. Piętaszewski, Opracowanie podstaw technologii wytwarzania spieku ciężkiego z osnową wolframową o unikatowych właściwościach użytkowych, w zastosowaniu na rdzenie pocisków przeciwpancernych. Sprawozdanie z projektu badawczego Nr 0 T00C 021 21, WAT Warszawa 2004, oraz J. Piętaszewski, J. Michałowski, Badania wpływu zgniotu w metalach ciężkich WHA zawierających ren, na końcową ich budowę i właściwości statyczne oraz dynamiczne. Sprawozdanie z projektu badawczego Nr 0 T00C 008 27, WAT Warszawa 2006.
Sposób według wynalazku dotyczy wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel, charakteryzuje się tym, że surowiec wyjściowy w postaci renianu(VII) niklu (II), w odmianach Ni(ReO4)2 i/lub Ni(ReO4) · 2H2O i/lub Ni(ReO4)2 · 4H2O, poddaje się wyżarzaniu redukującemu w piecu przelotowym, w atmosferze wodoru H2 lub atmosferze zdysocjowanego amoniaku N2 + H2 o składzie podstawowym 75% obj. H2 i 25% obj. N2, w temperaturze z zakresu 800 - 1100°C i czasie od 0,5 do 2 godzin.
Podczas wyżarzania następuje redukcja renianu(VIl) niklu(II) wodorem według reakcji:
Ni(ReO4) + 8H2 2Re + Ni + 8H2O
Jeżeli wyżarzanie jest wykonywane w atmosferze zdysocjowanego amoniaku to reakcja redukcji przebiega również wskutek działania wodoru, a azot pełni rolę gazu osłonowego. Przepływająca przez piec atmosfera wodoru lub zdysocjowanego amoniaku usuwa skutecznie powstającą parę wodną. Intensywność redukcji renianu(VII) niklu(II), zarówno w czystym wodorze jak i w zdysocjowanym amoniaku jest uzależniona od wilgotności obu atmosfer. W atmosferach o małym stopniu wilgotności, tzw. „suchych”, których temperatura punktu rosy jest równa lub niższa od -20°C, współczynnik dyfuzji wodoru osiąga dużą wartość.
Istotnym elementem skuteczności i szybkości redukcji jest wielkość przepływu atmosfery przez piec. Przepływ atmosfery przez piec odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu pojemników z renianem(VII) niklu(II). Odpowiednio dobrana wielkość jej przepływu zapewnia sprawne usuwanie pary wodnej, w wyniku czego powstaje proszek stopowy, tzn. że jego cząstki są stopem Re-Ni o określonym stężeniu obu metali, wynikającym z zawartości stechiometrycznej.
Dla odmian uwodnionych surowca wyjściowego stosuje się dodatkowe wstępne suszenie w temperaturze z zakresu 150-210°C i czasie od 1 do 4 godzin.
Wytworzony według zgłoszonego wynalazku proszek stopowy ren-nikiel o możliwym różnym stopniu ustopowienia, lub mieszanina proszku renu i niklu mogą znaleźć zastosowanie w technologii wytwarzania metali ciężkich i stopów specjalnych techniką metalurgii proszków, w miejsce stosowanych elementarnych proszków metalicznych renu i niklu. Ponadto przewiduje się, że zastosowanie stopowego proszku ren-nikiel może wyeliminować używanie metalicznego proszku niklu (najczęściej karbonylkowego), który jest bardzo szkodliwy dla zdrowia człowieka i środowiska naturalnego. OszczęPL 211 592 B1 dności jakie obecnie wynikają ze sposobu będącego przedmiotem wynalazku to: częściowe lub całkowite zastąpienie importowanych proszków metalicznych renu i niklu lub importowanych związków renu [renianu(VII) amonu, renianu(Vll) potasu] w procesach wytwarzania metali ciężkich i stopów specjalnych, z udziałem obu wymienionych metali.
Istota wynalazku została przedstawiona w przykładzie oraz na rysunkach, na których Fig. 1 przedstawia rozkład granulometryczny cząstek proszku stopowego Re-Ni po redukcji Ni(ReO4)2 w temperaturze 800°C i czasie 1 h. Fig. 2 pokazuje przykładowy dyfraktogram linii wzorców faz heksagonalnych Re i Ni, oraz wzorca fazy regularnej Ni dla próbki proszku po redukcji w temperaturze 800°C i czasie 1 h. Z opisu wynika, ż e rzeczywista struktura jest roztworem stał ym (Ni1-xRex) o strukturze heksagonalnej i stałych sieci tej struktury pośrednich pomiędzy Ni i Re. Parametry stałych sieci równe są a = 2,693 A, c = 4,336 A. Średnica krystalitów tej fazy wynosi 29 nm. Struktura badanych próbek była jednorodna. Natomiast Fig. 3 przedstawia zdjęcia metalograficzne proszku renianu(VII) niklu(II) i proszku stopowego ren-nikiel wytworzonego przez redukcję w temperaturze 800°C i w czasie 1 h, w kolejności: Fig. 3a - renian(VII) niklu(II), Ni(ReO4)2, Fig. 3b - proszek stopowy ren-nikiel.
Przedstawiony poniżej przykład wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel z renianu(VlI) niklu(II) wyjaśni dokładnie istotę zgłoszonego wynalazku.
Do wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel z renianu(VlI) niklu(II) metodą redukcji w atmosferze zdysocjowanego amoniaku użyto:
- renian(VII) niklu(II) opracowany w Zakładzie Hydrometalurgii Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach (odmiany bezwodnej - Ni(ReO4)2) o charakterystyce zamieszczonej w Tabeli 1,
- atmosferę zdysocjowanego amoniaku (75% obj. H2 + 25% obj. N2) o temperaturze punktu rosy równym -25°C (0,063% obj. H2O w 1 m3 gazu) i wielkości przepływu równej 15 wymianom objętości pieca w czasie 1 godziny,
- przepychowy piec rurowy,
- pojemniki ze szkła kwarcowego do wyżarzania renianu(VII) niklu(II).
T a b el a 1
Właściwości fizykochemiczne i skład stechiometryczny renianu(VII) niklu(II)
Zawartość stechiometryczna
Odmiana Ni(ReO4)2 Ni(ReO4)2 · 2H2O Ni(ReO4)2 · 4H2O
Masa molowa g/mol 558,70 594,70 630,70
Barwa żółty seledynowy zielony
Symbol Skład
Ni % 10,51 9,87 9,31
Re % 66,58 62,55 58,98
O % 22,91 26,90 30,44
H % - 0,68 1,27
H2O % - 6,05 11,42
Rozpuszczalność w wodzie (30°C) % 75,6 80,3 85,0
Gęstość (30°C) g/cm3 - - 3,95
Pojemniki z proszkiem renianu(VII) niklu(II) umieszczono w piecu, do którego doprowadzano atmosferę. Przepływ atmosfery przez piec odbywał się w kierunku przeciwnym do ruchu pojemników przez poszczególne strefy grzejne pieca. Pierwszą strefą wygrzewania pojemników z renianem(VII) niklu(II) była strefa, w której temperatura wynosiła 370°C. W tej temperaturze wygrzewano pojemniki przez 1 h. Następnie nagrzewano pojemniki do temperatury 800°C z szybkością 10°C/min. Właściwe wyżarzanie redukujące realizowano w temperaturze 800°C w czasie 1 h. Po tym okresie wyżarzania redukującego pojemniki przesuwano do chłodnicy pieca. Okres chłodzenia pojemników od temperatury redukcji do temperatury otoczenia wynosił 35-40 minut.
Efekt redukcji określano poprzez pomiar ubytku masy proszku. Różnicę pomiędzy masą naważek renianu(VlI) niklu(ll) i masą otrzymanych porcji proszku metalicznego oceniono jako pierwszy wy4
PL 211 592 B1 znacznik stopnia redukcji. Tak więc, dla naważki renianu(VII) niklu(Il) wyżarzanego redukująco w temperaturze 800°C i w czasie 60 minut ubytek masy po redukcji wyniósł 22,94%. Biorąc pod uwagę masę molową Ni(ReO4)2, ubytek masy tlenu był nieco większy od masy teoretycznej (22,91%). Można więc ocenić, że redukcja była całkowita, a otrzymany wynik jest skutkiem błędu pomiaru.
Otrzymane po wyżarzaniu aglomeraty proszkowe rozdrabniano w planetarnym młynku kulowym przez okres 10 minut.
Wytworzony według powyższego opisu proszek poddano:
- analizom składu chemicznego na zawartość Re i Ni oraz ilości zanieczyszczeń,
- pomiarom granulometrycznym wielkości cząstek,
- badaniom struktury krystalograficznej z identyfikacją powstałych faz metalicznych oraz z ustaleniem parametrów sieci tych faz,
- obserwacjom metalograficznym kształtu cząstek, a przykładowe wyniki przeprowadzonych badań zamieszczono w Tabeli 2.
T a b e l a 2
Wyniki badań składu chemicznego proszku Re-Ni wytworzonego z Ni(ReO4)2 przez redukcję w zdysocjowanym NH3, w temperaturze 800°C i w czasie 1 h
Oznaczone pierwiastki [%] wag.
Re Ni W Ca, Co, Fe, Cu, Mg, K, Na
87,30 12,60 <0,01 Reszta
W podobny sposób wytworzono proszek stopowy ren-nikiel używając jako materiału wyjściowego renian(VIl) niklu(Il) w odmianach uwodnionych, tj.:
Ni(ReO4)2 · 2H2O i Ni(ReO4)2 · 4H2O
W tym przypadku zastosowano dodatkową operację suszenia w temperaturze od 150 do 370°C w czasie od 1 do 4 godzin. Czas redukcji renianu(VII) niklu(Il) w odmianach uwodnionych wydłużono w porównaniu do czasu redukcji odmiany bezwodnej do 2 h.
Po procesach redukcji w wymienionej temperaturze wydłużono czas chłodzenia pojemników z proszkiem do 1 h. W kolejnych próbach redukcji renianu(VII) niklu(II) przeprowadzonych w atmosferze czystego wodoru, z zachowaniem wszystkich opisanych wyżej zasad, otrzymano także proszek stopowy ren-nikiel. Proszek stopowy ren-nikiel otrzymano również stosując temperaturę redukcji równą 900, 1000 i 1100°C.

Claims (3)

1. Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel, znamienny tym, że surowiec wyjściowy w postaci renianu (VII) niklu (II), w odmianach Ni(ReO4)2 i/lub Ni(ReO4)2 · 2H2O i/lub Ni(ReO4)2 -4H2O, poddaje się wyżarzaniu redukującemu w piecu przelotowym, w atmosferze wodoru H2 lub atmosferze zdysocjowanego amoniaku N2 + H2 o składzie podstawowym 75% obj. H2 i 25% obj. N2, w temperaturze z zakresu 800 - 1100°C i czasie od 0,5 do 2 godzin.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przepływ atmosfery przez piec odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu pojemników z renianem(VII) niklu(II).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla odmian uwodnionych surowca wyjściowego stosuje się dodatkowe wstępne suszenie w temperaturze z zakresu 150-370°C i czasie od 1 do 4 godzin.
PL384991A 2008-04-21 2008-04-21 Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel PL211592B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL384991A PL211592B1 (pl) 2008-04-21 2008-04-21 Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL384991A PL211592B1 (pl) 2008-04-21 2008-04-21 Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL211592B1 true PL211592B1 (pl) 2012-06-29

Family

ID=46383963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL384991A PL211592B1 (pl) 2008-04-21 2008-04-21 Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL211592B1 (pl)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2364510B1 (en) Clathrate compounds and their preparation and use
Katter et al. Corrosion mechanism of RE-Fe-Co-Cu-Ga-Al-B magnets
US10393412B2 (en) Cryocooler regenerator material, cryogenic regenerator, regenerative cryocooler and system comprising regenerative cryocooler
Opelt et al. Diffusion behavior of heavy rare-earths for grain boundary engineering of sintered Nd-Fe-B-based permanent magnets produced by the 2-powder method
US6309620B1 (en) Carbonyl iron silicide powder
Kim-Ngan et al. Cubic γ-phase U–Mo alloys synthesized by splat-cooling
Lima Jr et al. A new process to produce ordered Fe50Ni50 tetrataenite
Riani et al. Critical assessment and experimental investigation of Co–Ni–Ti phase equilibria
PL211592B1 (pl) Sposób wytwarzania proszku stopowego ren-nikiel
Krajewski et al. The influence of thermal annealing on structure and oxidation of iron nanowires
JP7282331B2 (ja) 磁石用粉末の製造方法及び磁石用粉末
Lauretta et al. The Fountain Hills unique CB chondrite: Insights into thermal processes on the CB parent body
Schmidt Mechanical and thermal carbonation of strontium ferrite SrFeOx
Diuldin et al. Features of thermoelectric properties of some magnetic semiconductors
Nakazawa et al. Thermodynamic Property of Oxygen in Nd–Dy–O System for Reduction of Dy Consumption in Nd–Fe–B Magnets
JP2011187688A (ja) 熱電変換材料
US11158779B1 (en) Thermoelectric material and thermoelectric device including the same
Qingrong et al. Investigation of the isothermal section of the Ce-Co-Al ternary system at 573 K
Kong et al. Element distributions in metallic fractions of an Antarctic ordinary chondrite ALH-77231 (L6)
Wang et al. The isothermal section of the phase diagram of Gd-Mn-Ga (≤ 50 at.% Ga) ternary system at 873K
Baldokhin et al. Oxidation of iron with varying isotope content
Jirásková et al. Effect of hydrogen on Fe and Pd alloying and physical properties
Eldrup et al. Reduction of surface oxide on ultra-fine FeNi particles
JP2004034054A (ja) 耐高温酸化性に優れたろう接用銅合金粉末の製造方法
Tcherdyntsev et al. Phase coexistence in mechanicallly alloyed iron–manganese powders