RU2455117C2 - Способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама - Google Patents
Способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455117C2 RU2455117C2 RU2009138957/02A RU2009138957A RU2455117C2 RU 2455117 C2 RU2455117 C2 RU 2455117C2 RU 2009138957/02 A RU2009138957/02 A RU 2009138957/02A RU 2009138957 A RU2009138957 A RU 2009138957A RU 2455117 C2 RU2455117 C2 RU 2455117C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- tungsten carbide
- discharge
- voltage
- dispersion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в качестве высокотвердой фазы при изготовлении и восстановлении деталей машин наплавкой, напылением, при нанесении гальванических покрытий, а также в качестве модификаторов литейных сплавов или добавок при изготовлении пластин спеченных твердых сплавов. Отходы твердого сплава марки ВК8 подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при напряжении на электродах 100-160 В и частоте следования импульсов 140-660 Гц с получением частиц порошка, от которых отделяют наноразмерные частицы. Обеспечивается получение наночастиц карбида вольфрама с управляемой шириной и смещением интервала их размера с высокой производительностью. 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению наноразмерных порошковых материалов.
Известны способы получения нанопорошка на основе карбида вольфрама, которые основываются на химико-металлургических процессах. При этих способах кусковые отходы сплавляются селитрой. После выщелачивания, промывки и обработки аммонийными соединениями образующиеся паравольфраматы аммония подвергаются термическому разложению. В результате получается окись вольфрама, которая далее восстанавливается в водороде до чистого вольфрама [1].
Недостатком указанных способов является их крупнотоннажность, энергоемкость.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама «цинковый метод», основанный на экстракции Со в Zn-расплав с последующей дистилляцией Zn. Способ основан на разрушении твердого сплава при контакте с расплавленным цинком [2].
Недостатком применения способа является отсутствие возможности управления:
1. Шириной и смещением интервала размера частиц.
2. Производительностью процесса.
Задача предлагаемого изобретения состоит в получении наночастиц карбида вольфрама с управляемой шириной и смещением интервала их размера с высокой производительностью.
Процесс электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами [3]. В зоне разряда под действием высоких температур происходят нагрев, расплавление и частичное испарение металла.
Для получения высокой температуры в ограниченной области малого объема необходима большая концентрация энергии. Достижение этой цели осуществляется использованием импульсного напряжения, а ЭЭД осуществляется в жидкой среде, которая заполняет зазор между электродами, называемый межэлектродным промежутком, или межэлектродным зазором.
Ввиду того, что любая гладкая поверхность имеет свой макро- или микрорельеф, между двумя электродами всегда найдутся две точки, расстояние между которыми будет меньше, чем между другими точками поверхностей электродов. При подключении к электродам источника тока (в данном случае импульсного) между электродами начинает протекать ток и возникает электрическое поле, напряженность которого между близлежащими точками электродов будет достигать наибольшего значения. Под воздействием электрического поля в зоне наибольшего напряжения происходит ионизация рабочей среды с образованием канала повышенной проходимости, т.е. нарушается электрическая прочность рабочей среды. И между этими двумя близлежащими точками происходит пробой межэлектродного промежутка. Между точками, в которых произошел пробой рабочей среды, образовывается канал с высокой электрической проводимостью.
Сечение канала разряда мало, а его расширению препятствует магнитное поле, которое сжимает канал. Ту же роль выполняет и рабочая среда, окружающая канал разряда. Длина канала разряда и его диаметр очень малы и поэтому плотность энергии в нем достигает больших величин, а температура в этом локальном объеме - десятков тысяч градусов. В точках, в которых разрядный канал опирается на электроды, происходят оплавление и испарение материала с поверхности электродов. Рабочая среда, окружающая канал разряда, под воздействием высоких температур разлагается и испаряется. Все эти процессы происходят в очень малые отрезки времени и с выделением больших энергий, поэтому они носят динамичный взрывной характер.
Под действием сил, развивающихся в канале разряда, жидкий материал и парообразный материал выбрасываются из зоны разряда в рабочую среду, окружающую его, и застывают в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия импульса тока на поверхности электродов появляются лунки, образовавшиеся вследствие удаления материала импульсным разрядом. Таким образом, осуществляется электрическая эрозия твердого сплава, показанная на примере действия одного импульса, с образованием одной эрозионной лунки. После прекращения действия импульсного разряда напряжение на электродах падает. Начинается процесс деионизации рабочей среды, т.е. нейтрализация заряженных частиц, и электрическая прочность рабочей среды восстанавливается. Межэлектродный промежуток подготавливается для прохождения очередного разряда. Если на электроды от генератора периодически поступает импульсное напряжение, то процесс будет повторяться. При этом каждый новый импульсный разряд будет происходить в том месте, где расстояние между электродами минимально. Если пауза между импульсными разрядами достаточна для деионизации рабочей среды, то процесс будет повторяться с образованием новых эрозионных лунок на поверхности, этим и обуславливается процесс ЭЭД.
Пример
На экспериментальной установке в дистиллированной воде при массе загрузки 1874 г диспергировали отходы твердого сплава ВК8. При этом изменяли электрические параметры установки:
- частота следования импульсов от 140 до 660 Гц;
- напряжение на электродах от 100 до 160 В;
- емкость конденсаторов от 5 до 40 мкФ.
Процесс представлен на рисунке 1. Импульсное напряжение генератора 1 прикладывается к электродам 2 и 3 и далее к пластинам твердого сплава 6 (в качестве электродов также служат пластины твердого сплава). При достижении напряжения определенной величины происходит электрический пробой рабочей среды 5, находящийся в межэлектродном пространстве, с образованием канала разряда 7. Благодаря высокой концентрации тепловой энергии, материал в точке разряда 8 плавится и испаряется, рабочая среда испаряется и окружает канал разряда газообразными продуктами распада 9 (газовым пузырем). В результате развивающихся в канале разряда и газовом пузыре значительных динамических сил капли расплавленного материала 4 выбрасываются за пределы зоны разряда в рабочую среду, окружающую электроды, и застывают в ней, образуя каплеобразные частицы твердого сплава.
Получаемые этим способом порошковые материалы имеют в основном сферические частицы размером от 0,001 до 100 мкм. Причем изменяя электрические параметры процесса диспергирования (напряжение на электродах, емкость конденсаторов и частоту следования импульсов), можно управлять шириной и смещением интервала размера частиц, а также производительностью процесса. Для отделения наночастиц от крупноразмерных используется центрифуга.
Порошковые материалы, получаемые ЭЭД отходов спеченных твердых сплавов, могут эффективно использоваться в качестве высокотвердой фазы при изготовлении и восстановлении деталей машин различными способами наплавки (плазменно-порошковая наплавка, наплавка под слоем флюса, наплавка в среде защитных газов и др.) и напыления (детонационное напыление, плазменное напыление и др.), при нанесении гальванических покрытий (хромирование, железнение и др.), а также в качестве модификаторов различных литейных сплавов или добавок при изготовлении пластин спеченных твердых сплавов.
Claims (1)
- Способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама, включающий электроэрозионное диспергирование отходов твердого сплава марки ВК8 в дистиллированной воде, отличающийся тем, что диспергирование осуществляют при напряжении на электродах 100-160 В и частоте следования импульсов 140-660 Гц с получением частиц порошка, от которых отделяют наноразмерные частицы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009138957/02A RU2455117C2 (ru) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009138957/02A RU2455117C2 (ru) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009138957A RU2009138957A (ru) | 2011-04-27 |
RU2455117C2 true RU2455117C2 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=44731295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009138957/02A RU2455117C2 (ru) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455117C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681238C1 (ru) * | 2018-04-05 | 2019-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Способ получения спеченных изделий из электроэрозионных вольфрамосодержащих нанокомпозиционных порошков |
RU2747205C1 (ru) * | 2020-05-28 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Способ получения порошка тяжелых вольфрамовых псевдосплавов электроэрозионным диспергированием отходов сплава ВНЖ в керосине |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1604534A1 (ru) * | 1989-01-17 | 1990-11-07 | Институт Неорганической И Физической Химии Ан Киргсср | Устройство дл электроэрозионного диспергировани металлов |
EP1288162A2 (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Fujimura, Tadamasa | Stable aqueous suspension liquid of finely divided diamond particles metallic film containing diamond particles and method of producing the same |
RU2278909C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Способ получения электролита для нанесения композиционных гальванических покрытий с использованием дисперсных порошков |
RU2280718C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Способ нанесения композиционных гальванических покрытий с использованием порошков, полученных электроэрозионным диспергированием |
RU2349424C1 (ru) * | 2007-10-18 | 2009-03-20 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения порошков на основе карбида вольфрама |
-
2009
- 2009-10-21 RU RU2009138957/02A patent/RU2455117C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1604534A1 (ru) * | 1989-01-17 | 1990-11-07 | Институт Неорганической И Физической Химии Ан Киргсср | Устройство дл электроэрозионного диспергировани металлов |
EP1288162A2 (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Fujimura, Tadamasa | Stable aqueous suspension liquid of finely divided diamond particles metallic film containing diamond particles and method of producing the same |
RU2278909C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Способ получения электролита для нанесения композиционных гальванических покрытий с использованием дисперсных порошков |
RU2280718C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Способ нанесения композиционных гальванических покрытий с использованием порошков, полученных электроэрозионным диспергированием |
RU2349424C1 (ru) * | 2007-10-18 | 2009-03-20 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения порошков на основе карбида вольфрама |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681238C1 (ru) * | 2018-04-05 | 2019-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Способ получения спеченных изделий из электроэрозионных вольфрамосодержащих нанокомпозиционных порошков |
RU2747205C1 (ru) * | 2020-05-28 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Способ получения порошка тяжелых вольфрамовых псевдосплавов электроэрозионным диспергированием отходов сплава ВНЖ в керосине |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009138957A (ru) | 2011-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ageeva et al. | Properties and characterizations of powders produced from waste carbides | |
Srivastava et al. | Effect of process parameters on the performance of EDM process with ultrasonic assisted cryogenically cooled electrode | |
RU2597443C1 (ru) | Способ получения стальных порошков электроэррозионным диспергированием отходов шарикоподшипниковой стали в воде | |
RU2455117C2 (ru) | Способ получения нанопорошка на основе карбида вольфрама | |
RU2590045C2 (ru) | Способ получения металлического нанопорошка из отходов быстрорежущей стали в керосине | |
Sahoo et al. | A novel approach for modeling MRR in EDM process using utilized discharge energy | |
Izwan et al. | Prediction of material removal rate in die-sinking electrical discharge machining | |
Islam et al. | Material wear of the tool electrode and metal workpiece in electrochemical discharge machining | |
Yuvaraj et al. | EDM process by using copper electrode with Inconel 625 material | |
Kumar et al. | Surface modification during electrical discharge machining process–a review | |
Santos et al. | Influence of the electrode material on the nitriding of medium carbon steel using sink electrical discharge machining | |
Liu et al. | Machining characteristics of hard and brittle insulating materials with mist-jetting electrochemical discharge | |
RU2486281C1 (ru) | Способ поверхностной модификации конструкционных материалов и изделий | |
Mohanty et al. | Surface modification of high-performance alloys through microelectrical discharge machining processes | |
Ramesh et al. | Machining Characteristics of HSS & Titanium Using Electro Discharge Sawing and Wire–Electrodischarge Machining | |
Prakash et al. | Micro-EDM performance using different dielectrics | |
RU2545976C2 (ru) | Устройство для получения порошка электропроводного материала электроэрозионным диспергированием в жидкой инертной среде | |
Kuriachen | Powder-mixed microelectric discharge machining | |
Prabu et al. | Modeling of machining parameters for MRR and TWR in EDM characteristics on Al/10 wt.-% TiB2 composites | |
Shivraj Narayan et al. | Pulse parameter characterization in microdrilling of maraging steel 300 alloy | |
Aghdeab et al. | Study the effect of changing voltages values on MRR in the cutting process of electrical discharge machining | |
RU2468989C1 (ru) | Способ получения наночастиц | |
RU2791308C1 (ru) | Способ получения металлического порошка из отходов инструментальной стали в воде | |
Aghdeab et al. | Effect of Voltage on Electrode Wear Rate (EWR) in the Electrical Discharge Machining (EDM) for Stainless Steel AISI 444 | |
Kant et al. | Study of the effect of machining parameters and Analysis of the wear characteristics of an EDM by ANOVA’s Techniques |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120514 |