RU2679156C1 - Способ модифицирования порошка алюминия - Google Patents
Способ модифицирования порошка алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679156C1 RU2679156C1 RU2018114407A RU2018114407A RU2679156C1 RU 2679156 C1 RU2679156 C1 RU 2679156C1 RU 2018114407 A RU2018114407 A RU 2018114407A RU 2018114407 A RU2018114407 A RU 2018114407A RU 2679156 C1 RU2679156 C1 RU 2679156C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- aluminum powder
- gel
- hcoo
- ratio
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам модифицирования порошков алюминия. Порошок алюминия пропитывают модификатором, представляющим собой гель, полученный растворением формиата железа состава Fe(HCOO)·2HO в смеси дистиллированной воды и глицерина, взятых в соотношении 1:25, или основного формиата железа состава Fe(ОН)(HCOO)в монометиловом эфире этиленгликоля, при температуре 80С. Соотношение порошок алюминия (г):гель (мл) составляет 1,5-2,5:1. Полученную массу сушат при температуре 100-150С и прокаливают при температуре 300-350С. Обеспечивается повышение степень полноты сгорания и снижение температуры начала горения при нагревании на воздухе. 3 пр., 4 ил.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам активации горения дисперсных порошков алюминия, которые могут найти применение в различных областях промышленности.
Известен способ активации порошка алюминия путем добавления к исходному порошку активатора на основе оксидного соединения ванадия, в котором в качестве активатора используют гель, содержащий 4,0-8,2 г/л ванадия и полученный путем плавления оксида ванадия (V) или оксида ванадия (V) и карбоната лития или натрия или оксида ванадия (V) и борной кислоты или их смеси с последующим добавлением расплава к дистиллированной воде при интенсивном перемешивании и выдержкой, которым пропитывают исходный порошок алюминия при соотношении гель(мл): алюминий(г) = 1÷2 : 1, а затем полученную массу фильтруют на вакуумном фильтре и просушивают при температуре 50-60оС в течение 0,5-1 ч.(Патент RU 2509790; МПК C09K 8/60, B22F 1/00, C01f 7/42; 2014 год).
Недостатками известного способа являются, во-первых, повышенная кислотность геля, что может быть причиной частичного взаимодействия с алюминием; во-вторых, низкая температура просушивания не исключает присутствие воды в модифицированном порошке, и, следовательно, не обеспечивается полное обезвоживание конечного продукта, в-третьих, используемый в известном способе оксид ванадия (V) токсичен.
Известен способ модифицирования порошков алюминия, включающий пропитку исходного порошка модификатором на основе оксидного соединения железа. В качестве модификатора используют железосодержащий ксерогель. Для приготовления композита состава Al/Fe-оксид используют золь-гель метод. Предварительно порошок алюминия погружают в горячий этанол с перемешиванием и затем вводят в раствор Fe(NO3)3·9H2O в этаноле. Суспензию диспергируют ультразвуком в течение нескольких минут, после чего вводят 1,2-эпоксипропан (C2H4O) – гелеобразователь и нейтрализатор для понижения кислотности геля. После выдержки в течение 3-5 дней влажный гель высушивают в вакууме и получают ксерогель, содержащий частицы алюминия. Ксерогель промывают в этаноле при 45°С и прокаливают до образования композита Al/Fe-оксид(Y. Wang, X.I. Song, W. Jiang, G.D. Deng, X.D. Guo, H.Y. Liu, F.S. Li, Mechanism for thermite reactions of aluminum/iron-oxide nanocomposites based on residue analysis // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2014. V. 24. P. 263-270)(прототип).
К недостатком известного способа относятся, во-первых, сложность технологии, сопряженной с необходимостью обработки порошка алюминия в горячем этаноле и ультразвуковом диспергировании его смеси с раствором нитрата железа в этаноле; во-вторых, повышенная кислотность нитратного раствора и необходимость ее подавления путем введения 1,2-эпоксипропана, в-третьих, высокая токсичность 1,2-эпоксипропана; в четвертых, длительность выдержки влажного геля.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать технологически простой способ модифицирования порошка алюминия, обеспечивающий наряду с простотой высокую степень полноты сгорания и относительно невысокую температуру начала горения при нагревании на воздухе.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе модифицирования порошка алюминия путем пропитки исходного порошка гелеобразным модификатором на основе кислородсодержащего соединения железа с последующей сушкой и прокаливанием, в котором в качестве модификатора используют гель, полученный растворением при температуре 80оС формиата железа состава Fe(HCOO)2∙2H2O в смеси дистиллированной воды и глицерина, взятых в соотношении 1:25 , или основного формиата железа состава Fe(ОН)(HCOO)2 в монометиловом эфире этиленгликоля, при этом соотношение порошок алюминия (г):гель(мл), равно 1,5÷2,5:1; сушат полученную массу при температуре 100-150оС и прокаливают при температуре 300-350оС.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способе модифицирования порошка алюминия путем пропитки исходного порошка модификатором в виде геля, полученного растворением при температуре 80оС формиата железа состава Fe(HCOO)2∙2H2O в смеси дистиллированной воды и глицерина, взятых в соотношении 1:25, или основного формиата железа состава Fe(ОН)(HCOO)2 в монометиловом эфире этиленгликоля, и обработкой полученной массы в предлагаемых температурных интервалах.
Исследования, проведенные авторами, позволили выявить условия модификации порошка алюминия, обеспечивающие смещение процесса горения в низкотемпературную область и полноту сгорания порошка. Экспериментальным путем было установлено, что пропитка порошка алюминия гелем, полученный растворением формиата железа состава Fe(HCOO)2∙2H2O при температуре 80оС в смеси дистиллированной воды и глицерина, взятых в соотношении 1:25, или основного формиата железа состава Fe(ОН)(HCOO)2 при температуре 80оС в монометиловом эфире этиленгликоля, устраняет возможность агломерации частиц алюминия, отсутствие агломератов обусловливают значительное повышение полноты сгорания на всех этапах взаимодействия. При этом существенным является соблюдение при пропитке предлагаемого соотношения количества геля и порошка алюминия: увеличение соотношения более 2,5:1, ведет к образование густой массы, что ухудшает условия смешения. Уменьшение соотношения менее 1,5:1 ведет к ухудшению контакта между частицами смеси и, как следствие, к снижению полноты сгорания. Интервал температур прокаливания обусловлен следующими причинами: при температуре ниже 300оС не обеспечивается полная трансформация формиата железа в оксид железа, что, как следствие, не способствует в дальнейшем снижению температуры горения. При температуре выше 350оС наблюдается преждевременное снижение массы полученного композита, что оказывает отрицательное влияние на процесс воспламенения и горения топлива. Необходимо отметить, формиат железа(II) состава Fe(HCOO)2∙2H2O имеет низкую растворимость в воде при комнатной температуре (~4.5%), что затрудняет его использование для приготовления композитов Al-Fe2O3. Исследования, проведенные авторами, позволили повысить растворимость Fe(HCOO)2∙2H2O путем добавления глицерина, подавляющего кристаллизацию формиата при охлаждении, что значительно увеличивает его растворимость. Использование в качестве растворителя монометилового эфира этиленгликоля повышает растворимость основного формиата железа (III) Fe(OH)(HCOO)2 при комнатной температуре до ~20% и почти вдвое при нагревании до 80°С.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Формиат железа состава Fe(HCOO)2·2H2O растворяют при температуре 80оС в смеси дистиллированной воды и глицерина, взятых в соотношении 1:25 , или основной формиат железа состава Fe(ОН)(HCOO)2 растворяют в монометиловом эфире этиленгликоля. Затем полученный раствор выдерживают при температуре 80оС в течение 0,5 ч. с целью упаривания до минимально возможного объема, охлаждают до комнатной температуры. Полученным гелем пропитывают порошок алюминия при этом соотношение порошок алюминия (г):гель(мл), равно 1,5÷2,5:1, сушат полученную массу при температуре 100-150оС и прокаливают при температуре 300-350оС.
Эффективность полученного модифицированного порошка оценивают с помощью методов ДТА и ТГА по степени конверсии при 1300 oC (изменение массы по кривой ТГ - Δm) и по величине температуры начала горения (максимум на кривой ДТА - Tмакс) модифицированного порошка алюминия относительно исходного порошка марки АСД-4, которому соответствуют Δm = 43% и Tмакс = 1049 oC (фиг.1).
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Навеску Fe(HCOO)2·2H2O, взятого в количестве 0.651 г, растворяют в 10 мл дистиллированной воде с добавлением 0.5 мл глицерина при 80oC при соотношении дистиллированная вода: глицерин, равном 1:25. Затем раствор выдерживают при температуре 80оС в течение 0,5 ч., охлаждают до комнатной температуры и полученной массой пропитывают 9.8 г порошка алюминия марки АСД-4 с содержанием активного металла 98.7 масс% при этом соотношение порошок алюминия(г):гель(мл), равно 2,5:1. Полученную массу просушивают при 150oC в течение 1 ч. и прокаливают в муфельной печи при температуре 350oC в течение 0,5 ч. Получают композит Al/Fe2O3 с содержанием 2 масс% Fe, Δm = 82% и Tмакс = 958 oC (фиг. 2).
Пример 2. Навеску Fe(OH)(HCOO)2, взятого в количестве 1.458 г, растворяют в 10 мл монометилового эфира этиленгликоля при 80oC. Затем раствор выдерживают при температуре 80оС в течение 0,5 ч., охлаждают до комнатной температуры и смешивают с 9.5 г порошка алюминия марки АСД-4 с содержанием активного металла 98.7 масс%, при этом соотношение порошок алюминия(г):гель(мл), равно 1,5:1. Полученную массу просушивают при 100oC в течение 0,5 ч. и прокаливают в муфельной печи при температуре 300oC в течение 1 ч. Получают композит Al/Fe2O3 с содержанием 5 масс% Fe,: Δm = 73% и Tмакс = 910 oC (фиг.3).
Пример 3. Навеску Fe(OH)(HCOO)2, взятого в количестве 2.915 г, растворяют в 10 мл монометиловом эфире этиленгликоля при 80oC. Затем раствор выдерживают при температуре 80оС в течение 0,5 ч., охлаждают до комнатной температуры и смешивают с 9.0 г порошка алюминия марки АСД-4 с содержанием активного металла 98.7 масс%, при этом соотношение порошок алюминия(г):гель(мл), равно 1,5:1 сушат при 100oC в течение 0,5 ч. и прокаливают в муфельной печи при температуре 350oC в течение 1 ч. Получают композит Al/Fe2O3 с содержанием 10 масс% Fe, Δm = 76% и Tмакс = 893 oC (фиг. 4).
Таким образом, авторами предлагается технологически простой способ модифицирования порошка алюминия, обеспечивающий наряду с простотой высокую степень полноты сгорания и относительно невысокую температуру начала горения при нагревании на воздухе.
Claims (1)
- Способ модифицирования порошка алюминия, включающий пропитку исходного порошка гелеобразным модификатором на основе кислородсодержащего соединения железа и последующую сушку с прокаливанием, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют гель, полученный растворением при температуре 80оС формиата железа состава Fe(HCOO)2·2H2O в смеси дистиллированной воды и глицерина, взятых в соотношении 1:25, или основного формиата железа состава Fe(ОН)(HCOO)2 в монометиловом эфире этиленгликоля, при этом соотношение порошок алюминия (г):гель(мл) составляет 1,5-2,5:1, а полученную массу сушат при температуре 100-150оС и прокаливают при температуре 300-350оС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018114407A RU2679156C1 (ru) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | Способ модифицирования порошка алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018114407A RU2679156C1 (ru) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | Способ модифицирования порошка алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2679156C1 true RU2679156C1 (ru) | 2019-02-06 |
Family
ID=65273736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018114407A RU2679156C1 (ru) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | Способ модифицирования порошка алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2679156C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2259232C2 (ru) * | 1999-12-21 | 2005-08-27 | В.Р.Грейс Энд Ко.-Конн. | Полученные из тригидрата оксида алюминия композиты оксида алюминия с большим объемом пор и большой площадью поверхности, способы их получения и применения |
RU2325973C2 (ru) * | 2006-07-20 | 2008-06-10 | Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений" | Способ получения алюминиевого порошка |
RU2344040C2 (ru) * | 2003-04-15 | 2009-01-20 | Хексион Спешелти Кемикалс, Инк. | Частицы материала, содержащие термопластичный эластомер, и способы их получения и использование |
RU2392227C1 (ru) * | 2009-03-16 | 2010-06-20 | Меграбян Казарос Аршалуйсович | Способ получения модифицированного ультрадисперсного порошка оксида алюминия |
RU2509790C1 (ru) * | 2012-12-05 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ активации порошка алюминия |
US20170028475A1 (en) * | 2013-07-11 | 2017-02-02 | Tundra Composites, LLC | Surface modified particulate and sintered or injection molded products |
-
2018
- 2018-04-19 RU RU2018114407A patent/RU2679156C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2259232C2 (ru) * | 1999-12-21 | 2005-08-27 | В.Р.Грейс Энд Ко.-Конн. | Полученные из тригидрата оксида алюминия композиты оксида алюминия с большим объемом пор и большой площадью поверхности, способы их получения и применения |
RU2344040C2 (ru) * | 2003-04-15 | 2009-01-20 | Хексион Спешелти Кемикалс, Инк. | Частицы материала, содержащие термопластичный эластомер, и способы их получения и использование |
RU2325973C2 (ru) * | 2006-07-20 | 2008-06-10 | Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений" | Способ получения алюминиевого порошка |
RU2392227C1 (ru) * | 2009-03-16 | 2010-06-20 | Меграбян Казарос Аршалуйсович | Способ получения модифицированного ультрадисперсного порошка оксида алюминия |
RU2509790C1 (ru) * | 2012-12-05 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ активации порошка алюминия |
US20170028475A1 (en) * | 2013-07-11 | 2017-02-02 | Tundra Composites, LLC | Surface modified particulate and sintered or injection molded products |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102838140B (zh) | 用锂辉石直接生产环保型LiOH.H2O的方法 | |
RU2679156C1 (ru) | Способ модифицирования порошка алюминия | |
GB1358094A (en) | Method of treating used carbon lining from an aluminium reduction cell | |
CN110483219B (zh) | 立方结构复合含能材料及其制备方法 | |
CN104130821A (zh) | 一种含锰钴基复合载氧体及其制备方法 | |
CN108840349B (zh) | 一种超细无定形硼粉的制备方法 | |
CN104119983A (zh) | 一种含铁铜基复合载氧体及其制备方法 | |
WO2012055323A1 (zh) | 一种Na-β"-Al2O3粉体的制备方法 | |
GB2211512A (en) | Briquetting process | |
RU2509790C1 (ru) | Способ активации порошка алюминия | |
GB520829A (en) | Manufacture of sintered calcium oxide | |
US2384008A (en) | Method for converting hydrous magnesian silicates into basic products | |
CN111747825B (zh) | 一种乙醇铝的制备方法 | |
US2419255A (en) | Process of making a carbon monoxide oxidation catalyst | |
RU2198940C1 (ru) | Способ получения брикетов из мелкодисперсных оксидов металлов | |
US3937740A (en) | Process for the manufacture of 2,3,6-trimethylphenol | |
US2390016A (en) | Charge preparation | |
CN113929129B (zh) | 一种提高氧化亚铜稳定性的处理方法 | |
SU996485A1 (ru) | Св зующее дл окомковани железорудных материалов | |
US2563367A (en) | Manufacture of lead silicate | |
US1373854A (en) | Refractory brick | |
US2492986A (en) | Composition for producing carbon dioxide from hydrogen and carbon containing compounds, and the process for producing the same | |
RU2116276C1 (ru) | Способ изготовления периклазошпинельных огнеупорных изделий | |
RU2643164C1 (ru) | Способ получения катодного материала для литий-ионных аккумуляторов | |
JP2001170480A (ja) | 炭酸ガス吸収材、炭酸ガス吸収材の製造方法および燃焼装置 |