RU2139776C1

RU2139776C1 - Method for production of powders

Info

Publication number: RU2139776C1
Application number: RU98108791A
Authority: RU
Inventors: А.П. Ильин; Ю.А. Краснятов; Д.В. Тихонов
Original assignee: Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-10-20

Abstract

FIELD: powder metallurgy, applicable in production of composite materials and cutting tools. SUBSTANCE: the method consists in electric blast of metal blanks having a coating of some other material, powders of brittle refractory nonmetallic and metal materials mixed with adhesive base are used as coating. Phenol-formaldehyde lacquer is used as adhesive base. Suspension of applied powder in adhesive base is applied onto the metal blank by drawing this blank through a die made in the vessel, which is preliminarily filled with suspension. EFFECT: production of powders of alloys and intermetallic compounds containing brittle refractory nonmetallic and metal components in ultradisperse state. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения дисперсных металлов электрическим взрывом проводников, и могут быть использованы в производстве композиционных материалов и режущих инструментов. The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for producing dispersed metals by electric explosion of conductors, and can be used in the manufacture of composite materials and cutting tools.

Известен способ получения ультрадисперсных порошков (УДП) металлов путем испарения-конденсации (Сухович Е.П., Унгурс И.А. Методы изготовления ультрадисперсных порошков металлов. - "Известия академии наук Латвийской ССР", N 4, 1983, с. 71-72). Этот способ заключается в том, что исходный крупнодисперсный порошок испаряется высокочастотным разрядом в атмосфере аргона и затем полученная парогазовая смесь охлаждается холодным газом. В результате пары металла пересыщаются и конденсируются с образованием мелкодисперсного порошка. A known method of producing ultrafine powders (UDP) of metals by evaporation-condensation (Sukhovich EP, Ungurs IA Methods of manufacturing ultrafine powders of metals. - "Proceedings of the Academy of Sciences of the Latvian SSR", N 4, 1983, S. 71-72 ) This method consists in the fact that the initial coarse powder is evaporated by a high-frequency discharge in an argon atmosphere and then the resulting vapor-gas mixture is cooled by a cold gas. As a result, metal vapors are supersaturated and condense to form a fine powder.

Недостатком этого способа является его высокая энергоемкость, достигающая 180 кВт•ч/кг и более. Также недостатком способа является невозможность получения УДП химических соединений, так как в этом способе в качестве плазмообразующего газа используется инертный газ - аргон. The disadvantage of this method is its high energy intensity, reaching 180 kW • h / kg or more. Another disadvantage of this method is the impossibility of obtaining UDP of chemical compounds, since in this method an inert gas, argon, is used as a plasma-forming gas.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения порошков сплавов и интерметаллических соединений (патент РФ N 2075371, "Способ получения металлических порошков", МПК 6 B 22 F 9/14, опубл. 20.03.97 г.) путем электрического взрыва коаксиальных заготовок из разнородных металлов. Этот способ состоит в том, что коаксиальные заготовки из разнородных металлов подвергаются взрывному разрушению в герметичной камере в атмосфере инертного газа путем пропускания по ним электрического тока высокой плотности. Импульс тока высокой плотности создается генератором импульсных токов (ГИТ). Closest to the proposed method is a method for producing powders of alloys and intermetallic compounds (RF patent N 2075371, "Method for producing metal powders", IPC 6 B 22 F 9/14, publ. 20.03.97) by electric explosion of coaxial workpieces from dissimilar metals. This method consists in the fact that coaxial billets of dissimilar metals undergo explosive destruction in a sealed chamber in an inert gas atmosphere by passing a high-density electric current through them. A high-density current pulse is generated by a pulse current generator (GIT).

К недостаткам этого способа относится техническая сложность получения УДП сплавов, интерметаллических соединений и композиционных ультрадисперсных порошкообразных материалов, содержащих хрупкие тугоплавкие металлические компоненты. Техническая сложность заключается в том, что из хрупких металлических и неметаллических материалов трудно изготовить проволоку или трубку приемлемых для электрического взрыва размеров. Кроме того, известный способ вообще не позволяет получать композиционные ультрадисперсные порошкообразные материалы, содержащие хрупкие тугоплавкие неметаллическое компоненты. The disadvantages of this method include the technical complexity of obtaining UDP alloys, intermetallic compounds and composite ultrafine powder materials containing brittle refractory metal components. The technical difficulty lies in the fact that it is difficult to make a wire or tube of sizes acceptable for an electric explosion from brittle metallic and non-metallic materials. In addition, the known method generally does not allow to obtain composite ultrafine powder materials containing brittle refractory non-metallic components.

Основной технической задачей данного изобретения является упрощение получения УДП сплавов, интерметаллических соединений и композиционных ультрадисперсных порошкообразных материалов, содержащих хрупкие тугоплавкие металлические компоненты, а также получение композиционных ультрадисперсных порошкообразных материалов, содержащих хрупкие тугоплавкое неметаллические компоненты. The main technical objective of this invention is to simplify the production of UDP alloys, intermetallic compounds and composite ultrafine powder materials containing brittle refractory metal components, as well as obtaining composite ultrafine powder materials containing brittle refractory non-metallic components.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения порошков путем электрического взрыва металлических заготовок, имеющих покрытие из другого материала, согласно предложенному решению в качестве покрытия используют порошки хрупких тугоплавких неметаллических и металлических материалов, смешанных с клеевой основой. The problem is achieved in that in the method for producing powders by electric explosion of metal billets having a coating of another material, according to the proposed solution, powders of brittle refractory non-metallic and metallic materials mixed with an adhesive base are used as a coating.

Кроме того, целесообразно в качестве клеевой основы использовать бакелитовый лак. In addition, it is advisable to use bakelite varnish as an adhesive base.

Целесообразно также суспензию наносимого порошка в клеевой основе наносить на металлическую заготовку путем протягивания этой заготовки через фильеру, выполненную в сосуде, который предварительно заполняют суспензией. It is also advisable to apply a suspension of the applied powder in an adhesive base to a metal workpiece by pulling this workpiece through a die made in a vessel that is pre-filled with a suspension.

Для пояснения предложенного способа на фиг. 1 изображена установка для покрытия проволоки суспензией, которая состоит из механизма протяжки проволоки 1, узла очистки и обеззараживания 2, узла покрытия 3 и узла сушки покрытия 4. Конструкция узла покрытия проволочки показана на фиг. 2. Он состоит из сосуда 5, фильеры 6, уплотнения 7. Установка работает следующим образом: с помощью механизма протяжки проволочка проходит последовательно через узел очистки и обезжиривания 2, затем через узел покрытия проволочки суспензией 3 и затем через узел сушки покрытия 4. Очистка и обезжиривание проволочки осуществляется с помощью фетра, пропитанного ацетоном. Остатки ацетона удаляются струей теплого воздуха (40-50^oC). На следующей стадии проволочка проходит через узел покрытия 3, предварительно заполненного суспензией на 80-90%, где суспензия прилипает к поверхности проводника за счет силы смачивания. Количество наносимой суспензии на проводник определяется диаметром фильеры 6. Затем, в узле 4, покрытие высыхает за счет воздействия на него струи горячего воздуха (70-80^oC). После завершения сушки проволока наматывается на катушку приемного узла механизма протяжки 1. Состав, которым покрывается проводник, представляет собой суспензию из бакелитового лака и порошка хрупкого тугоплавкого материала: одного или нескольких.To explain the proposed method in FIG. 1 shows an apparatus for coating a wire with a suspension, which consists of a wire drawing mechanism 1, a cleaning and disinfection unit 2, a coating unit 3, and a coating drying unit 4. The design of the wire coating unit is shown in FIG. 2. It consists of a vessel 5, die 6, seals 7. The installation works as follows: using a pulling mechanism, the wire passes sequentially through the cleaning and degreasing unit 2, then through the coating unit of the wire with suspension 3 and then through the coating drying unit 4. Cleaning and degreasing of the wire is carried out using felt saturated with acetone. Residues of acetone are removed by a stream of warm air (40-50 ^o C). In the next stage, the wire passes through the coating unit 3, previously filled with a suspension of 80-90%, where the suspension adheres to the surface of the conductor due to the wetting force. The amount of suspension applied to the conductor is determined by the diameter of the die 6. Then, in node 4, the coating dries due to exposure to a jet of hot air (70-80 ^o C). After drying is completed, the wire is wound on the coil of the receiving unit of the pulling mechanism 1. The composition with which the conductor is coated is a suspension of bakelite varnish and a powder of brittle refractory material: one or more.

Пример N 1. Алюминиевая заготовка диаметром 0,2 мм, длиной 40 мм с покрытием, состоящим из бакелитового лака (~ 8 мас.%) и порошки бора (~ 92 мас. %) располагалась в герметичной камере, заполненной техническим азотом. Затем эта заготовка соединялась с ГИТом с параметрами: C= 2,18 мкФ, L = 0,58 мкГн. Зарядное напряжение емкости равнялось 19,5 кВ. При включении ГИТа происходил взрыв заготовки. После взрыва изучали фазовый состав полученного УДП. В результате анализа установлено, что полученный УДП содержит фазы AlN, BN, остаточный Al и др. Example N 1. An aluminum billet with a diameter of 0.2 mm, a length of 40 mm with a coating consisting of bakelite varnish (~ 8 wt.%) And boron powders (~ 92 wt.%) Was placed in a sealed chamber filled with technical nitrogen. Then this preform was connected with GIT with parameters: C = 2.18 μF, L = 0.58 μH. The charging voltage of the capacitance was 19.5 kV. When the GIT was turned on, the workpiece exploded. After the explosion, the phase composition of the obtained UDP was studied. As a result of the analysis, it was found that the obtained UDP contains the phases AlN, BN, residual Al, etc.

Пример N 2. Алюминиевая заготовка диаметром 0,2 мм, длиной 40 мм с покрытием, состоящим из бакелитового лака (~ 8 мас.%), порошка оксида иттрия (Y₂O₃, ~ 4 мас.%) и оксида циркония (ZrO₂, ~ 88 мас.%) располагалась в герметичной камере, заполненной кислородно-аргоновой смесью в молярном соотношении 1:6. Затем эта заготовка соединялась с ГИТом с параметрами: C = 1,75 мкФ, L = 0,61 мкГн. Зарядное напряжение емкости равнялось 22,3 кВ. При включении ГИТа происходил взрыв заготовки. После взрыва изучали фазовый состав полученного УДП. В результате анализа установлено, что полученный УДП содержит фазы γ- Al₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, остаточный Al и др.Example N 2. Aluminum billet with a diameter of 0.2 mm, length 40 mm with a coating consisting of bakelite varnish (~ 8 wt.%), Yttrium oxide powder (Y ₂ O ₃ , ~ 4 wt.%) And zirconium oxide (ZrO ₂ , ~ 88 wt.%) Was located in a sealed chamber filled with an oxygen-argon mixture in a molar ratio of 1: 6. Then this preform was connected with GIT with parameters: C = 1.75 μF, L = 0.61 μH. The charging voltage of the capacitance was 22.3 kV. When the GIT was turned on, the workpiece exploded. After the explosion, the phase composition of the obtained UDP was studied. As a result of the analysis, it was found that the obtained UDP contains the phases γ-Al ₂ O ₃ , Y ₂ O ₃ , ZrO ₂ , residual Al, etc.

Пример N 3. Алюминиевая заготовка диаметром 0,31 мм, длиной 60 мм с покрытием, состоящим из бакелитового (~ 8 мас.%) лака и порошка теллура (~ 92 мас. %) располагалась в герметичной камере, заполненной аргоном. Затем эта заготовка соединялась с ГИТом с параметрами: C = 2,53 мкФ, L = 0,56 мкГн. Зарядное напряжение емкости равнялось 25,5 кВ. При включении ГИТа происходил взрыв заготовки. После взрыва изучали фазовый состав полученного УДП. В результате анализа установлено, что полученный УДП содержит фазы Те, AlTe, остаточный Al и др. Example No. 3. An aluminum billet with a diameter of 0.31 mm and a length of 60 mm with a coating consisting of bakelite (~ 8 wt.%) Varnish and tellurium powder (~ 92 wt.%) Was located in a sealed chamber filled with argon. Then this preform was connected with GIT with parameters: C = 2.53 μF, L = 0.56 μH. The charging voltage of the capacitance was 25.5 kV. When the GIT was turned on, the workpiece exploded. After the explosion, the phase composition of the obtained UDP was studied. As a result of the analysis, it was found that the obtained UDP contains the phases of Te, AlTe, residual Al, etc.

В приведенных примерах энергозатраты составили 3,5-7,5 кВт•ч/кг. In the above examples, energy consumption amounted to 3.5-7.5 kW • h / kg.

Claims

1. A method of producing powders by electric explosion of metal billets having a coating of another material, characterized in that the powders are brittle refractory non-metallic and metallic materials mixed with an adhesive base.

2. The method according to claim 1, characterized in that bakelite varnish is used as the adhesive base.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the suspension of the applied powder in an adhesive base is applied to a metal workpiece by pulling this workpiece through a die made in a vessel that is pre-filled with a suspension.