RU2688484C1 - Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки - Google Patents
Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688484C1 RU2688484C1 RU2018101538A RU2018101538A RU2688484C1 RU 2688484 C1 RU2688484 C1 RU 2688484C1 RU 2018101538 A RU2018101538 A RU 2018101538A RU 2018101538 A RU2018101538 A RU 2018101538A RU 2688484 C1 RU2688484 C1 RU 2688484C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- impregnation
- graphite
- carbon
- billet
- 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
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1146—After-treatment maintaining the porosity
-
- 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
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F3/26—Impregnating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
- B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
- B60L5/20—Details of contact bow
- B60L5/205—Details of contact bow with carbon contact members
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава алюминия. Дегазацию проводят до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, а перед пропиткой пористую заготовку покрывают двухслойным гальваническим покрытием, состоящим из внутреннего медного и наружного цинкового слоев. Обеспечивается повышение качества композиционного материала. 2 ил., 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах.
Известен способ получения композиционного материала пропиткой с одновременным химическим воздействием. Заготовку устанавливают на специальной графитовой платформе, прогревают над поверхностью расплава кремния или сплавом на основе кремния и меди, имеющим температуру 1700-1800°С, затем постепенно, со скоростью не более 10 см/мин опускают заготовку в ванну с расплавом. Тем самым осуществляя пропитку однонаправленным потоком расплава, распространяющимся фронтом по всему сечению заготовки (патент РФ №2276631 МПК С04В 35/52, опубл. 02.08.2004).
Недостатком данного способа является отсутствие в процессе пропитки стадии вакуумирования как сплава, так и заготовки, вследствие чего различные загрязнения в порах углеграфитовой заготовки препятствуют их заполнению матричным сплавом, а так же отсутствие вакуумирования негативно сказывается на расплаве матричного сплава, который окисляется, взаимодействуя с воздухом, снижая качество композиционного материала.
Известен способ получения композиционного материала пропиткой пористой заготовки металлом, при котором армирующий пористый каркас предварительно нагревают, затем заливают его матричным сплавом, проводят вакуумную дегазацию и пропитывают под воздействии избыточного давления 15±3 МПа на заготовку за счет термического расширения расплава в замкнутом объеме емкости при нагреве (патент РФ №1759932, МПК С22С 1/09, B22F 3/26, опубл. 07.09.92).
Недостатком этого способа при его использовании для получения КМ пропиткой является ограничение номенклатуры металлов для использования их в качестве матричного сплава, только свинец или его сплавы.
Наиболее близким является способ изготовления композиционных материалов, включающий погружение пористой заготовки в расплав матричного сплава алюминия, вакуумную дегазацию и воздействие избыточным давлением на заготовку за счет термического расширения расплава в замкнутом объеме емкости при нагреве на 100°С выше температуры ликвидус сплава алюминия (патент РФ №2571295, МПК B22F 3/26, опубл. 20.12.2015).
Недостатком этого способа является большие потери затраты времени на нагрев оснастки и ее охлаждения для проведения дегазации камеры для пропитки.
Задача - разработка способа максимального заполнения пор в углеграфитовой заготовке при пропитке ее матричным сплавом.
Техническим результатом изобретения является повышение качества композиционных материалов (КМ).
Технический результат достигается в способе повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки, включающем вакуумную дегазацию пористой заготовки, ее пропитку расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава алюминия, при этом дегазацию проводят до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, а перед пропиткой пористую заготовку покрывают двухслойным гальваническим покрытием, состоящим из внутреннего медного и наружного цинкового слоев.
Сущность изобретения заключается в разделении технологии на более простые этапы: разделение операций вакуумной дегазации углеграфитовой заготовки и пропитки, нанесение перед пропиткой на заготовку двухслойного гальванического покрытия, состоящего из внутреннего медного и наружного цинкового слоев, что способствует лучшему смачиванию углеграфитового каркаса, увеличивает проницаемость его пор и, соответственно, повышает качество композиционных материалов (КМ), а также позволяет повысить производительность процесса (за счет сокращения времени на получение КМ).
Перед нанесением гальваническим способом слоя меди проводится вакуумная дегазация углеграфитового каркаса в медном электролите, вследствие чего происходит частичное заполнение пор медным электролитом, после чего на углеграфитовый каркас наносят гальваническим способом медный слой, который образуется и в порах заполненных медным электролитом, затем, гальванически наносится внешнее цинковое покрытие, что позволяет получить легирующие действие нанесенных особо чистых металлов на межфазной границе каркас/пропитка. Это позволяет снизить величину краевого угла смачивания.
Погружение пористой заготовки, с нанесенным на нее двухслойным гальваническим покрытием, в расплав матричного сплава алюминия находящегося в камере для пропитки, выполненную из титана марки ВТ-1 ведет к лучшей заполняемости пор матричным сплавом.
Пластиковые емкости для нанесения гальванических покрытий наполняют:
- для нанесения медного покрытия - сернокислым электролитом меднения, состоящим из медного купороса, дистиллированной воды, серной кислоты;
- для нанесения цинкового покрытия - сульфатным электролитом, состоящим из оксида цинка и щелочи.
После нанесения гальванических покрытий углеграфитовый каркас помещается в устройство для пропитки.
При этом камера для пропитки, в которую помещают углеграфитовый каркас с нанесенным на него двухслойным гальваническим покрытием, состоящим из внутреннего медного и внешнего цинкового слоев, позволяет осуществлять пропитку пористой заготовки при нагреве под действием избыточного давления матричного сплава алюминия, получаемого за счет термического расширения алюминия при увеличении объема сплава в замкнутом объеме устройства для пропитки.
Определение температуры ликвидус с перегревом не менее чем в 100°С позволяет учесть величину нагрева обеспечивает создание требуемого давления пропитки, что позволяет получить КМ высокого качества с высокой степенью заполнения объема открытых пор пористой заготовки матричным сплавом.
Использование в качестве матричного расплава - сплава алюминия, а в качестве пористого тела углеграфитовой заготовки позволяет получать композиционные материалы, широко применяемые в машиностроении для изготовления токосъемников, вставок пантографов, электрических щеток, уплотнителей, вкладышей подшипников скольжения.
На фиг. 1 показана гальваническая камера, на фиг. 2 показано устройство для пропитки углеграфитовой заготовки.
Гальваническая камера состоит из пластиковой емкости 1 с электролитом 2 и анодами 3, купола 4, герметично закрывающего емкость 1. В емкости 1 помещена углеграфитовая заготовка 5. В куполе 4 выполнено отверстие 6, которое соединено с вакуумным насосом.
Камера для пропитки 7 углеграфитовой заготовки 5 выполнена из титана ВТ-1. На дне камеры для пропитки размещена углеграфитовая заготовка 5 с нанесенным двухслойным гальваническим покрытием 8. Камера 7 заполнена расплавом матричного сплава алюминия 9. Камера для пропитки 7 герметично закрывается крышкой 10 с пробкой 11.
Пример
По предложенному способу был получен КМ углеграфит - сплав алюминия с использованием углеграфита марки АГ-1500 имеющего открытую пористость 15%. Образец углеграфита был выполнен в виде куба со стороной 30 мм. Таким образом, объем углеграфитового каркаса составлял 900 мм3, объем пор в каркасе составлял 135 мм3.
При осуществлении способа углеграфитовую заготовку 5 закрепленную медной проволокой погружают в емкость 1 наполненную медным электролитом 2, состоящим из 200 г/л сернокислой меди, 70 г/л серной кислоты и 10-15 мл спирта, температура электролита 20-25°С. Затем емкость 1 накрывают герметичным куполом 4, после чего через отверстие 6 в куполе проводят вакуумную дегазацию в течение 5-7 минут. Далее в емкость 1 погружают два медных анода 3 соединенных между собой медной проволокой, после чего аноды 3 и углеграфитовая заготовка 5 подключаются к источнику постоянного тока, положительный заряд к анодам, а отрицательный к углеграфитовой заготовке 5, сила тока устанавливается 1.5 А с выдержкой в 40-60 мин. После нанесения на углеграфитовый каркас медного покрытия, наносится слой цинка. Перед нанесением цинкового покрытия поверхность углеграфитового образца с нанесенным медным покрытием обезжиривается, после чего обработанная заготовка подвергается цинкованию. Для чего используется емкость, аналогичная емкости 1, наполненная щелочным цинковым электролитом 2 состоящим из 10 г/л оксида цинка, 100 г/л щелочи. В гальваничискую ванну погружается углеграфитовая заготовка закрепленная на низкоуглеродистую проволоку. Затем в гальваническую ванну устанавливают листовые аноды 3 выполненные из цинка соединенными между собой проволокой выполненной из низкоуглеродистой стали. Подключение к источнику постоянного тока аналогично ванне меднения. Сила тока устанавливается на 2-3 А с выдержкой в течении 25-35 минут. Процесс дегазации повторно не проводится.
Далее углеграфитовую заготовку 5 с нанесенным двухслойным гальваническим покрытием 8, состоящим из внутреннего медного и наружного цинкового слоев, промывают в воде, сушат и помещают в емкость для пропитки матричным сплавом алюминия.
При осуществлении способа в камеру для пропитки 7 помещают углеграфитовую заготовку 5, нагревают до температуры 400°С и заполняют камеру 7 расплавом алюминия 9. Закрывают камеру 7 крышкой 10 нагревают до температуры 700-800°С.Затем крышку 10 притирают пробкой И, предварительно нагретой до 1000-1050°С и шплинтуют ее.
После этого камеру для пропитки 7 углеграфитовой заготовки 5 нагревают не менее чем на 100°С выше температуры ликвидус расплава матричного сплава алюминия с изотермической выдержкой 20 мин при достижении указанной температуры и расчетного давления. За счет разницы коэффициентов термического расширения камеры 7 и расплава матричного сплава алюминия 9, создается оптимальное давление пропитки.
Пропитка производилась при давлении 3-5 МПа, что обеспечивалось температурой нагрева камеры для пропитки, равной 1000-1050°С.
По окончании пропитки, удаляют пробку 11, сливают третью часть расплава матричного сплава алюминия 9, отворачивают крышку 10, сливают оставшийся расплав, извлекают полученный КМ и производят его охлаждение с кристаллизацией расплава матричного сплава алюминия 9 в порах.
Полученный КМ испытывался на прочность при сжатии, степень заполнения открытых пор (плотность пропитки) оценивалась по удельному весу КМ до и после пропитки, структура КМ оценивалась по результатам металлографических исследований. Результаты испытаний приведены в таблице.
Таким образом, повышение проницаемости пор углеграфитовой заготовки при котором перед пропиткой расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве не менее чем на 100°С выше температуры ликвидус сплава алюминия осуществляют вакуумную дегазацию пористой заготовки и покрывают ее двухслойным гальваническим покрытием, состоящим из внутреннего медного и наружного цинкового слоев до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, обеспечивает повышение качества композиционных материалов (КМ).
Claims (1)
- Способ получения углеграфитового композиционного материала, включающий вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава алюминия, отличающийся тем, что дегазацию проводят до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, а перед пропиткой пористую заготовку покрывают двухслойным гальваническим покрытием, состоящим из внутреннего медного и наружного цинкового слоев.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018101538A RU2688484C1 (ru) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018101538A RU2688484C1 (ru) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2688484C1 true RU2688484C1 (ru) | 2019-05-21 |
Family
ID=66636848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018101538A RU2688484C1 (ru) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688484C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751861C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-07-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреж-дение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1759932A1 (ru) * | 1990-01-19 | 1992-09-07 | Волгоградский Политехнический Институт | Способ изготовлени композиционных материалов |
SU1831413A3 (ru) * | 1989-07-18 | 1993-07-30 | Lanxide Technology Co Ltd | Cпocoб пoлучehия komпoзициohhoгo matepиaлa c metaлличeckoй matpицeй |
RU2124418C1 (ru) * | 1996-07-08 | 1999-01-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью МИФИ - АМЕТО | Способ изготовления композиционных материалов |
US6699410B2 (en) * | 1998-12-09 | 2004-03-02 | Hoffman & Co Elektrokohle Aktiengesellschaft | Method of impregnating porous workpieces |
RU2276631C2 (ru) * | 2004-08-02 | 2006-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский Электродный завод" | Способ получения углеродкарбидокремниевого композиционного материала |
RU2539528C1 (ru) * | 2013-07-04 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ изготовления композиционных материалов |
RU2571295C1 (ru) * | 2014-05-19 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ изготовления композиционных материалов |
-
2018
- 2018-01-16 RU RU2018101538A patent/RU2688484C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1831413A3 (ru) * | 1989-07-18 | 1993-07-30 | Lanxide Technology Co Ltd | Cпocoб пoлучehия komпoзициohhoгo matepиaлa c metaлличeckoй matpицeй |
SU1759932A1 (ru) * | 1990-01-19 | 1992-09-07 | Волгоградский Политехнический Институт | Способ изготовлени композиционных материалов |
RU2124418C1 (ru) * | 1996-07-08 | 1999-01-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью МИФИ - АМЕТО | Способ изготовления композиционных материалов |
US6699410B2 (en) * | 1998-12-09 | 2004-03-02 | Hoffman & Co Elektrokohle Aktiengesellschaft | Method of impregnating porous workpieces |
RU2276631C2 (ru) * | 2004-08-02 | 2006-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский Электродный завод" | Способ получения углеродкарбидокремниевого композиционного материала |
RU2539528C1 (ru) * | 2013-07-04 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ изготовления композиционных материалов |
RU2571295C1 (ru) * | 2014-05-19 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ изготовления композиционных материалов |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751861C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-07-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреж-дение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2688538C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688529C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688772C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688560C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688437C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688555C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688471C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688779C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688775C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688781C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2725524C1 (ru) | Способ получения углеграфитового композиционного материала | |
RU2688780C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688368C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688782C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688778C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688557C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688535C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688531C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688484C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688774C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688776C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688522C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688558C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688523C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки | |
RU2688474C1 (ru) | Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200117 |