RU2699886C1 - Method of producing metal powder and device for its implementation - Google Patents
Method of producing metal powder and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699886C1 RU2699886C1 RU2018144167A RU2018144167A RU2699886C1 RU 2699886 C1 RU2699886 C1 RU 2699886C1 RU 2018144167 A RU2018144167 A RU 2018144167A RU 2018144167 A RU2018144167 A RU 2018144167A RU 2699886 C1 RU2699886 C1 RU 2699886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- wire
- working gas
- nitrogen
- voltage electrode
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению бимодальных порошковых материалов, содержащих смесь нано- и микрочастиц, в частности для получения порошковых материалов из жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем.The invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of bimodal powder materials containing a mixture of nano- and microparticles, in particular for the production of powder materials from heat-resistant, heat-resistant and corrosion-resistant alloys for additive technologies for the synthesis of parts of complex systems.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Наночастицы металлов вследствие малого размера обладают большой удельной поверхностной энергией, что определяет их высокую химическую активность и способность образовывать агломераты микронных размеров. Для практических применений, как правило, требуется разрушение агломератов до первичных частиц. Чтобы разделить агломераты частиц на составляющие применяются такие способы деагломерации как обработка ультразвуком и механическая гомогенизация агломератов частиц в жидких средах, распыление суспензий наночастиц при высоких давлениях и т.д. Due to their small size, metal nanoparticles have a large specific surface energy, which determines their high chemical activity and the ability to form micron agglomerates. For practical applications, as a rule, the destruction of agglomerates to primary particles is required. In order to separate particle agglomerates into components, such deagglomeration methods as ultrasonic treatment and mechanical homogenization of particle agglomerates in liquid media, spraying of suspensions of nanoparticles at high pressures, etc. are used.
Однако наночастицы металлов в процессе получения методом ЭВП образуют спеченные агломераты из отдельных наноразмерных элементов, прочно связанных между собой. Частицы в таких агломератах связаны между собой более сильными взаимодействиями, чем силы Ван-дер-Ваальса, и их разрушение является отдельной и сложной задачей. Более эффективно не допустить образования спеченных агломератов при получении наночастиц. However, metal nanoparticles in the process of production by the EEC method form sintered agglomerates from individual nanoscale elements that are firmly connected to each other. Particles in such agglomerates are interconnected by stronger interactions than Van der Waals forces, and their destruction is a separate and difficult task. It is more efficient to prevent the formation of sintered agglomerates upon receipt of nanoparticles.
При введении в проволоку энергии (0.6-0.9)Ес происходит формирование бимодальных порошков из нано- и микрочастиц. При введении в проволоку энергии, меньшей энергии сублимации (0.6-0.9)Ес основная масса продуктов ЭВП представляет собой частицы жидкой фазы сплава, размеры которых изменяются в интервале от единиц до нескольких десятков микрометров. При столкновении частиц жидкого металла с поверхностью высоковольтного электрода происходит наплавка частиц на поверхности электрода. При непрерывной работе установки наплавка частиц приводит к локальному формированию на поверхности электрода нароста, длина которого может достигать нескольких сантиметров. При формировании нароста уменьшается межэлектродное расстояние, что приводит к непредсказуемому уменьшению длины взрываемой проволоки. Уменьшение длины взрываемой проволоки при неизменном значении зарядного напряжения, в зависимости от рода металла, приводит либо к шунтированию проволоки током (уменьшению удельной энергии вводимой в проволоку), либо к уменьшению объема взрываемого металла (росту удельной энергии вводимой в проволоку). Это в свою очередь приводит к изменению дисперсного состава получаемого порошка, т.к. средний размер частиц и соотношение нано- и микрочастиц определяется удельной величиной энергии, переданной проволоке.When energy (0.6–0.9) E c is introduced into the wire, bimodal powders are formed from nano- and microparticles. When energy is introduced into the wire that is lower than the sublimation energy (0.6–0.9) E s, the bulk of the EEC products are particles of the liquid phase of the alloy, the sizes of which vary in the range from units to several tens of micrometers. When particles of liquid metal collide with the surface of a high-voltage electrode, particles are deposited on the surface of the electrode. During continuous operation of the installation, the deposition of particles leads to a local formation of a growth on the surface of the electrode, the length of which can reach several centimeters. With the formation of a growth, the interelectrode distance decreases, which leads to an unpredictable decrease in the length of the exploding wire. Reducing the length of the exploding wire at a constant value of the charging voltage, depending on the type of metal, leads either to shunting the wire by current (reducing the specific energy introduced into the wire), or to reducing the volume of the exploded metal (increasing the specific energy introduced into the wire). This in turn leads to a change in the dispersed composition of the obtained powder, because the average particle size and the ratio of nano- and microparticles is determined by the specific value of the energy transferred to the wire.
Известен способ получения высокодисперсных порошков неорганических веществ, раскрытый в [RU2048277C1, опубл.20.11.1995], в котором взрывают металлические заготовки диаметром 0,2 - 0,7 мм под воздействием импульса тока при плотности энергии, передаваемой на заготовку, равной от 0,9 энергии сублимации металла до энергии его ионизации, в течение не более 15 мкс в газовой среде под давлением 0,5 - 10 атм.В качестве металлической заготовки используют металлы и сплавы, имеющие отношение энергии ионизации к энергии сублимации, равное или более 0,9, и отношение удельных сопротивлений металла в жидком и твердом состоянии, равное или более 1.A known method of producing highly dispersed powders of inorganic substances, disclosed in [RU2048277C1, publ. 20.11.1995], in which metal preforms are blown with a diameter of 0.2 - 0.7 mm under the influence of a current pulse at an energy density transmitted to the preform equal to 0, 9 sublimation energy of the metal to its ionization energy, for no more than 15 μs in a gaseous medium under a pressure of 0.5 - 10 atm. Metals and alloys having a ratio of ionization energy to sublimation energy equal to or more than 0.9 are used as a metal billet , and the ratio of specific metal's resistance to liquid and solid state, is equal to or greater than 1.
В данном изобретении решается задача предотвращения спекания частиц после их получения, а не в процессе ЭВП, т.е. не решаются вопросы оптимизации температурных режимов внутри камеры. Также при указанных параметрах взрыва бимодальные порошки получить невозможно.This invention solves the problem of preventing sintering of particles after they are obtained, and not during the EEC process, i.e. issues of optimizing temperature conditions inside the chamber are not being addressed. Also, with the indicated explosion parameters, bimodal powders cannot be obtained.
Известна установка для получения порошков металлов, сплавов и химических соединений электрическим взрывом проволоки, раскрытая в [RU2247631C1, опубл. 10.03.2005], обеспечивающая повышение качества получаемого продукта за счет уменьшения агломерации порошка. В предложенной установке, содержащей реактор для электрического взрыва проволоки с высоковольтным и заземленным электродами, соединенными с источником импульсных токов, механизм подачи проволоки в реактор, систему циркуляции газа и порошка и узел отделения газа и сбора порошка, согласно изобретению система циркуляции газа и порошка выполнена в виде трубчатых газоотводов, подсоединенных одними концами к реактору напротив межэлектродного промежутка, а другими - к узлу отделения газа и сбора порошка, который выполнен в виде последовательно соединенных посредством патрубков расширителей, каждый из которых снабжен накопителем порошка, с обеспечением соотношения: Si/Si+1≥1,43, где i=1, 2... , S1 - суммарная площадь проходного сечения трубчатых газоотводов, S2, S3 ...- площадь сечений соединительных патрубков. Основным техническим результатом является повышение качества получаемого продукта за счет уменьшения агломерации порошков: содержание агломератов ≤ 6% маc. и диаметр ≤ 2,3 мкм. Применение данной установки позволяет в 19 раз снизить характерный размер агломератов и в 10 раз содержание агломератов в получаемом порошке по сравнению с прототипом. Предлагаемая в известном изобретении система газоотводов и расширителей позволяет более тщательно разделить получаемые частицы по размерам. Сначала отделить крупные агломераты, потом все мельче и мельче, чтобы в продукте остались частицы нужного размера, а именно ≤ 2,3 мкм.A known installation for producing powders of metals, alloys and chemical compounds by electric explosion of a wire, disclosed in [RU2247631C1, publ. 03/10/2005], which provides an increase in the quality of the obtained product by reducing powder agglomeration. In the proposed installation, containing a reactor for electric explosion of a wire with a high voltage and grounded electrodes connected to a source of pulsed currents, a mechanism for supplying wire to the reactor, a gas and powder circulation system and a gas separation and powder collecting unit, according to the invention, the gas and powder circulation system is made in in the form of tubular vents connected at one end to the reactor opposite the interelectrode gap, and at the other to a gas separation and powder collection unit, which is made as a follower but connected by means of nozzles of expanders, each of which is equipped with a powder accumulator, ensuring the ratio: Si / Si + 1≥1.43, where i = 1, 2 ..., S1 is the total passage area of the tubular vents, S2, S3. ..- sectional area of the connecting pipes. The main technical result is to improve the quality of the resulting product by reducing the agglomeration of powders: agglomerate content ≤ 6% wt. and diameter ≤ 2.3 μm. The use of this installation allows to reduce by 19 times the characteristic size of the agglomerates and 10 times the content of agglomerates in the resulting powder in comparison with the prototype. Offered in the known invention, the system of gas vents and expanders allows you to more carefully separate the resulting particles in size. First, separate large agglomerates, then everything is smaller and smaller, so that particles of the desired size remain in the product, namely ≤ 2.3 μm.
Однако данный способ не предотвращает спекание частиц при их получении, а борется с последствиями, т.е. препятствует попаданию спеченных агломератов в товарный продукт.However, this method does not prevent the sintering of particles upon receipt, but fights the consequences, i.e. prevents sintered agglomerates from entering the marketable product.
К недостаткам двух вышеприведенных аналогов можно отнести то, что с использованием приемов и режимов, заявленных в них, в процессе электрического взрыва проволок из хромоникелевых сплавов будет происходить спекание частиц с образованием перешейков между частицами и формированием агломератов неправильной формы. Причиной такого образования является пониженная температура спекания наночастиц и высокая температура рабочего газа при работе электровзрывной установки.The disadvantages of the two above analogues can be attributed to the fact that using the techniques and modes stated in them, in the process of electric explosion of wires made of chromium-nickel alloys, particles will sinter with the formation of isthmuses between particles and the formation of irregular agglomerates. The reason for this formation is the low sintering temperature of the nanoparticles and the high temperature of the working gas during the operation of an electric explosive installation.
Таким образом, существует потребность в создании способа предотвращения спекания частиц в процессе электрического взрыва проволок при получении бимодальных порошков из жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сплавов.Thus, there is a need to create a method for preventing sintering of particles during the electric explosion of wires when receiving bimodal powders from heat-resistant, heat-resistant and corrosion-resistant alloys.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В основу изобретения поставлена задача разработки способа электрического взрыва металлических проволок, в котором бы более эффективно происходил процесс охлаждения продуктов взрыва для предотвращения спекания частиц наноразмерной фракции с образованием перешейков между частицами (формирование спеченных между собой частиц) и, соответственно, формирование агломератов неправильной формы.The basis of the invention is the task of developing a method of electric explosion of metal wires, in which the cooling process of the explosion products would be more efficient to prevent sintering of particles of the nanoscale fraction with the formation of isthmuses between particles (the formation of sintered particles among themselves) and, accordingly, the formation of irregular agglomerates.
Технический результат – получение бимодальных порошков из жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сплавов, состоящих из сферических нано- и микрочастиц не спеченных между собой.EFFECT: obtaining bimodal powders from heat-resistant, heat-resistant and corrosion-resistant alloys, consisting of spherical nano- and microparticles not sintered among themselves.
Другой технический результат – увеличение времени работы установки, за счёт уменьшения сроков остановки её для очистки электрода, так как охлаждение высоковольтного электрода препятствует образованию на его поверхности нароста, формирующегося в результате наплавки частиц жидкого металла. Another technical result is an increase in the operating time of the installation, due to a decrease in the shutdown time for cleaning the electrode, since the cooling of the high-voltage electrode prevents the formation of a build-up on its surface, which is formed as a result of surfacing of liquid metal particles.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый способ получения металлического порошка, включает электрический взрыв металлической проволоки в реакторе (взрывной камере) с принудительной циркуляцией рабочего газа.The problem is solved in that the proposed method for producing metal powder includes an electric explosion of a metal wire in a reactor (explosive chamber) with forced circulation of the working gas.
Новым является то, что взрыв проволоки ведут при величине энергии, введенной в проволоку в интервале от 0,6 до 0,9 энергии сублимации металла проволоки, и постоянном охлаждении рабочего газа до температуры не более 40°С, путем непрерывной подачи жидкого азота во взрывную камеру, при этом для осуществления непрерывной подачи жидкого азота, давление во взрывной камере поддерживают не более 0,85 атм.What is new is that the wire is blown up with the amount of energy introduced into the wire in the range from 0.6 to 0.9, the sublimation energy of the metal of the wire, and the working gas is constantly cooled to a temperature of no more than 40 ° C, by continuously supplying liquid nitrogen to the explosive chamber, while for the continuous supply of liquid nitrogen, the pressure in the blast chamber is maintained no more than 0.85 atm.
Причиной образования спеченных агломератов при получении порошковых материалов из жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сплавов является пониженная температура спекания наночастиц и высокая температура рабочего газа при работе электровзрывной установки. При температуре более 40 °С наночастицы металла спекаются, образуя агломераты неправильной формы. Эффективным способом предотвращения спекания наночастиц является охлаждение рабочего газа во взрывной камере.The reason for the formation of sintered agglomerates during the production of powder materials from heat-resistant, heat-resistant, and corrosion-resistant alloys is the low sintering temperature of nanoparticles and the high temperature of the working gas during operation of an electric explosive installation. At temperatures above 40 ° C, metal nanoparticles sinter, forming irregularly shaped agglomerates. An effective way to prevent sintering of nanoparticles is to cool the working gas in an explosive chamber.
Охлаждение рабочего газа осуществляется путем периодической подачи жидкого азота во взрывную камеру.The working gas is cooled by periodically supplying liquid nitrogen to the blast chamber.
Задача решается также тем, что предлагаемое устройство для получения металлического порошка из жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сплавов содержит взрывную камеру, установленные во взрывной камере заземленный электрод и подключенный с помощью коммутатора к источнику питания высоковольтный электрод для подачи на него высокого напряжения с целью реализации электрического взрыва металлической проволоки с получением частиц порошка, механизм подачи проволоки, вентилятор для принудительной циркуляции рабочего газа, соединенный трубопроводами с реактором (взрывной камерой).The problem is also solved by the fact that the proposed device for producing metal powder from heat-resistant, heat-resistant and corrosion-resistant alloys contains an explosive chamber, a grounded electrode installed in the explosive chamber and a high-voltage electrode connected via a switch to a power source to supply high voltage to it in order to realize an electric explosion metal wire to obtain powder particles, wire feeder, fan for forced circulation of the working gas, connected pipelines with a reactor (explosive chamber).
Новым является то, что устройство содержит средства контроля давления рабочего газа, а упомянутый высоковольтный электрод выполнен с возможностью подачи через него во взрывную камеру жидкого азота.New is that the device contains means for monitoring the pressure of the working gas, and the aforementioned high-voltage electrode is configured to supply liquid nitrogen through it to the explosive chamber.
В качестве средства контроля давления рабочего газа устройство содержит электронный датчик установленный в газовом тракте установке.As a means of monitoring the working gas pressure, the device comprises an electronic sensor installed in the gas path of the installation.
Целесообразно, что высоковольтный электрод выполнен полым и с, по меньшей мере, одним входным отверстием, выполненным с возможностью соединения электрода с трубкой, которая соединяется с источником жидкого азота и, по меньшей мере, двумя выходными отверстиями, выполненными на стороне электрода обращенной к проволоке для непрерывной подачи во взрывную камеру жидкого азота.It is advisable that the high-voltage electrode is made hollow and with at least one inlet made with the possibility of connecting the electrode to a tube that connects to a source of liquid nitrogen and at least two outlet openings made on the side of the electrode facing the wire for continuous supply of liquid nitrogen into the explosive chamber.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the installation.
На фиг. 2 приведено конструктивное решение высоковольтного электрода.In FIG. 2 shows a constructive solution of a high voltage electrode.
На фиг. 3 а и б приведены микрофотографии частиц жаропрочного сплава марки ХН70Ю, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, соответственно а) без охлаждения газа и б) при температуре газа 30 °С, на фиг. 3 в – приведена микрофотография бимодального порошка, полученная с помощью растровой электронной микроскопии.In FIG. 3 a and b show microphotographs of particles of a heat-resistant alloy of the ХН70Ю grade obtained by transmission electron microscopy, respectively a) without gas cooling, and b) at a gas temperature of 30 ° C, in FIG. 3 c - shows a micrograph of a bimodal powder obtained using scanning electron microscopy.
На фиг. 4 а и б приведены микрофотографии частиц порошка, полученного из жаростойкого сплава ХН60ВТ, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, соответственно: а) без охлаждения газа и б) при температуре газа 30 °С; на фиг. 3 в – приведена микрофотография бимодального порошка, полученная с помощью растровой электронной микроскопии.In FIG. 4 a and b show microphotographs of powder particles obtained from the heat-resistant KhN60VT alloy obtained by transmission electron microscopy, respectively: a) without gas cooling, and b) at a gas temperature of 30 ° C; in FIG. 3 c - shows a micrograph of a bimodal powder obtained using scanning electron microscopy.
На фиг. 5 а и б приведены микрофотографии частиц порошка, полученного из коррозионностойкого сплава 316L, соответственно: а) без охлаждения газа и б) при температуре газа 30 °С; на фиг. 5 в – приведена микрофотография бимодального порошка, полученная с помощью растровой электронной микроскопии.In FIG. 5 a and b show micrographs of powder particles obtained from 316L corrosion-resistant alloy, respectively: a) without gas cooling, and b) at a gas temperature of 30 ° C; in FIG. 5 c - micrograph of bimodal powder obtained using scanning electron microscopy.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Устройство содержит (фиг.1): 1 – высоковольтный кабельный ввод; 2 – трубопроводы для обеспечения циркуляции аэрозоля по контуру установки (потоки аэрозоля указаны стрелками); 3 - вентилятор с электроприводом; 4 – камера коммутатора, 5 – коммутатор; 6 – высоковольтный электрод; 7 – взрывная камера, 8 –электропривод устройства для рихтовки проволоки; 9 – камера механизма подачи проволоки; 10 – катушка с проволокой; 11 – механизм подачи проволоки (электропривод механизма на рисунке не показан); 12 – низковольтный электрод; 13 – сепаратор; 14 – сосуд с жидким азотом; 15 – соединительная латунная трубка для подачи жидкого азота; 16 – циклон для улавливания нано- и микрочастиц; 17 – контейнер сбора и выгрузки нано- и микрочастиц; 18 – электронный датчик давления рабочего газа, 19 – полость в высоковольтном электроде, 20 – форсунки для подачи азота во взрывную камеру, 21 – движение азота во взрывной камере, W – взрывающаяся проволочка.The device contains (figure 1): 1 - high-voltage cable entry; 2 - pipelines to ensure aerosol circulation along the installation circuit (aerosol flows are indicated by arrows); 3 - electric fan; 4 - camera switch, 5 - switch; 6 - high voltage electrode; 7 — blast chamber; 8 — electric drive of the device for straightening the wire; 9 - chamber of the wire feed mechanism; 10 - coil with wire; 11 - wire feed mechanism (electric drive mechanism is not shown in the figure); 12 - low voltage electrode; 13 - separator; 14 - a vessel with liquid nitrogen; 15 - connecting brass tube for supplying liquid nitrogen; 16 - a cyclone for trapping nano- and microparticles; 17 - container for collecting and unloading nano- and microparticles; 18 - electronic pressure sensor of the working gas, 19 - cavity in the high-voltage electrode, 20 - nozzles for supplying nitrogen to the explosive chamber, 21 - nitrogen movement in the explosive chamber, W - exploding wire.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Работа установки осуществляется в соответствии с её принципиальной схемой (Фиг. 1). Движение проволоки W с катушки 10 в сторону высоковольтного электрода 6 осуществляется механизмом подачи 11 с приводом устройства рихтовки проволоки 8. При замыкании проволокой W промежутка «высоковольтный электрод – низковольтный электрод» в цепи протекает импульс тока, под действием которого проволока W взрывается.The operation of the installation is carried out in accordance with its circuit diagram (Fig. 1). The movement of the wire W from the
Конструкция высоковольтного электрода 6 приведена на фиг. 2.The design of the
Предлагаемое конструктивное решение высоковольтного электрода позволяет осуществлять непрерывную подачу (путем впрысков) жидкого азота в реактор через два отверстия 20, выполненные на одном из оснований высоковольтного электрода 6 (высоковольтный электрод представляет собой полый диск с диаметром основания, равным 100 мм и высотой, равной 15 мм) обращенном в сторону взрываемой проволоки. Полость с жидким азотом 19 высоковольтного электрода соединена латунной трубкой 15 с сосудом 14, содержащим жидкий азот. За счет разницы давления между взрывной камерой 7 и сосудом с жидким азотом 14, осуществляется непрерывное перетекание азота из сосуда во взрывную камеру. Для осуществления непрерывного перетекания жидкого азота, давление в установке не должно превышать 0,85 атм. При достижении указанной величины, которая контролируется с помощью электронного датчика (монтируется в верхнее основание циклона для улавливания нано- и микрочастиц) давления газа, включается форвакуумный нанос (на рисунке не показан) для откачки газа из установки до давления 0,8 атм. Цикл повторяется непрерывно. Образующийся при взрыве проволоки аэрозоль, представленный нано- и микрочастицами сплавов, взаимодействует с охлажденным газом в приэлектродной области и под действием потока газа от вентилятора 3 проходит сепаратор 13, по трубопроводу 2 попадает в циклон для улавливания порошка 16 и оседает в контейнере 17 сбора и выгрузки бимодальных порошков из нано- и микрочастиц с размером частиц менее 5 мкм. Очищенный газ по трубопроводу 2 проходит вентилятор 3 и возвращается во взрывную камеру. Цикл повторяется непрерывно.The proposed design solution of the high-voltage electrode allows for continuous supply (by injection) of liquid nitrogen into the reactor through two
Сущность изобретения поясняется также нижеприведенными примерами получения порошка из жаропрочного сплава марки ХН70Ю, жаростойкого сплава марки ХН60ВТ, коррозионностойкого сплава марки 316L.The invention is also illustrated by the following examples of obtaining powder from a heat-resistant alloy of the brand ХН70Ю, heat-resistant alloy of the brand ХН60ВТ, corrosion-resistant alloy of the brand 316L.
Пример 1. Example 1
Порошок из нано- и микрочастиц сплава ХН70Ю получают путем взрыва проволоки жаропрочного сплава марки ХН70Ю диаметром 0,4 мм длиной 80 мм в атмосфере азота. Перед заполнением азотом устройство предварительно вакуумируется до остаточного давления 10-1 Па. Энергия сублимации материала проволоки (Е с ) 6,2 кДж/г. На проволоку, размещенную во взрывной камере 7 подается энергия, порядка 0,85E c . Энергия на проволоку подается в течение 3,5 мкс. Вентилятор 3 по трубопроводу, соединяющему его со взрывной камерой 7, осуществляет непрерывную подачу рабочего газа азота со скоростью 2,5 м/c. Наработанные продукты взрыва проволоки, представленные смесью нано- и микрочастиц, из взрывной камеры 7 потоком рабочего газа азота подаются в сепаратор 13. В сепараторе происходит отделение частиц размером более 5 мкм. Частицы с размерами более 5 мкм осаждаются в бункере сепаратора 13. Частицы с размерами менее 5 мкм выносятся потоком рабочего газа из сепаратора 13 в циклон 16. За счет вихревой циркуляции газового потока в циклоне 16 происходит осаждение частиц сразмерами менее 5 мкм – в бункере циклона 17. Во время работы установки рабочий газ азот нагревается. Температура рабочего газа азота повышается до 60 °C. Очищенный газ из циклона 16 по трубопроводу подается на вход вентилятора 3 и вновь по поступает во взрывную камеру 7. Нагретый до 60 °C рабочий газ циркулирует внутри установки. Диспергирование проволоки осуществляется при температуре рабочего газа 60 °C. Наработано 120 г порошка (бункер 17), представляющего собой агломераты частиц.Powder from nano- and microparticles of KhN70Y alloy is obtained by blasting a wire of heat-resistant alloy of the KhN70Y grade with a diameter of 0.4 mm and a length of 80 mm in a nitrogen atmosphere. Before filling with nitrogen, the device is pre-evacuated to a residual pressure of 10 -1 Pa. The sublimation energy of the wire material ( E s ) is 6.2 kJ / g. An energy of the order of 0.85 E c is supplied to the wire located in the
Характерные изображения агломератов полученных частиц приведены на фигуре 3а.Typical images of agglomerates of the obtained particles are shown in figure 3A.
Как видно на изображении, при электрическом взрыве проволоки из жаропрочного сплава ХН70Ю без охлаждения рабочего газа жидким азотом формируются бимодальные порошки, включающие агломераты спеченных наночастиц неправильной формы.As can be seen in the image, in the case of an electric explosion of a wire made of the KhN70Y heat-resistant alloy without cooling the working gas with liquid nitrogen, bimodal powders are formed, including agglomerates of irregularly sintered nanoparticles.
Пример 2. Example 2
Порошок из нано- и микрочастиц сплава ХН70Ю получают путем взрыва проволоки жаропрочного сплава марки ХН70Ю диаметром 0,4 мм длиной 80 мм в атмосфере азота. Перед заполнением азотом устройство предварительно вакуумируется до остаточного давления 10-1 Па. Энергия сублимации (Е с ) 6,2 кДж/г. На проволоку, размещенную во взрывной камере 10 от источника питания 1, подается энергия, порядка 0,85E c . Энергия на проволоку подается в течение 3,5 мкс. Вентилятор 3 осуществляет непрерывную циркуляцию рабочего газа азота внутри установки со скоростью 2,5 м/c. Наработанные продукты взрыва проволоки потоком газа уносятся в сепаратор 13, осаждаются частицы с размерами более 5 мкм. Далее частицы с размерами менее 5 мкм выносятся потоком рабочего газа в циклон 16 и осаждаются в бункере циклона 17. Очищенный газ из циклона 16 по трубопроводу подается на вход вентилятора 3 и вновь по поступает во взрывную камеру 7. Во взрывной камере происходит перемешивание газа, очищенного от частиц, с газом/паром, формирующимся при закипании азота на выходе из высоковольтного электрода. За счет перемешивания температура газа понижается до 30 °C. Охлаждённый газ циркулирует внутри установки. Диспергирование проволоки осуществляется при температуре рабочего газа 30 °C. Наработано 120 г порошка (бункер 18), представляющего собой смесь нано- и микрочастиц.Powder from nano- and microparticles of KhN70Y alloy is obtained by blasting a wire of heat-resistant alloy of the KhN70Y grade with a diameter of 0.4 mm and a length of 80 mm in a nitrogen atmosphere. Before filling with nitrogen, the device is pre-evacuated to a residual pressure of 10 -1 Pa. Sublimation energy ( E s ) 6.2 kJ / g. An energy of the order of 0.85 E c is supplied to the wire located in the blasting
На фиг. 3 б приведена микрофотография бимодального порошка жаропрочного сплава марки ХН70Ю, полученная с помощью просвечивающей электронной микроскопии. На фиг. 3 в приведена микрофотография бимодального порошка, полученная с помощью растровой электронной микроскопии.In FIG. Figure 3b shows a photomicrograph of a bimodal powder of a heat-resistant alloy of the ХН70Ю grade obtained by transmission electron microscopy. In FIG. 3c shows a micrograph of a bimodal powder obtained using scanning electron microscopy.
Таким образом, при электрическом взрыве проволоки с охлаждением рабочего газа жидким азотом формируются бимодальные порошки, включающие нано- и микрочастицы.Thus, during an electric explosion of a wire with cooling of the working gas with liquid nitrogen, bimodal powders are formed, including nano- and microparticles.
Пример 3. Example 3
Порошок из нано- и микрочастиц сплава ХН60ВТ получают путем взрыва проволоки жаростойкого сплава марки ХН60ВТ диаметром 0,6 мм длиной 70 мм в атмосфере рабочего газа азота. Перед заполнением азотом устройство предварительно вакуумируется до остаточного давления 10-1 Па. Энергия сублимации материала проволоки (Е с ) 6,8 кДж/г. На проволоку, размещенную во взрывной камере 7, подается энергия, порядка 0,85E c . Энергия на проволоку подается в течение 5,5 мкс. Скорость циркуляции рабочего газа азота составляет 2,5 м/c. Температура рабочего газа азота составляет 60°C. Наработано 120 г порошка (бункер 18), представляющего собой агломераты частиц. Powder from nano- and microparticles of KhN60VT alloy is obtained by exploding a wire of heat-resistant KhN60VT alloy with a diameter of 0.6 mm and a length of 70 mm in an atmosphere of a working nitrogen gas. Before filling with nitrogen, the device is pre-evacuated to a residual pressure of 10 -1 Pa. The sublimation energy of the wire material ( E s ) 6.8 kJ / g An energy of the order of 0.85 E c is supplied to the wire located in the
Характерные изображения агломератов полученных частиц приведены на фигуре 4а.Typical images of agglomerates of the obtained particles are shown in figure 4A.
Как видно на изображении, при электрическом взрыве проволоки из жаростойкого сплава ХН60ВТ без охлаждения рабочего газа жидким азотом формируются бимодальные порошки, включающие агломераты спеченных наночастиц неправильной формы.As can be seen in the image, during the electric explosion of a wire made of the heat-resistant KhN60VT alloy without cooling the working gas with liquid nitrogen, bimodal powders are formed, including agglomerates of irregularly sintered nanoparticles.
Пример 4. Example 4
Порошок из нано- и микрочастиц сплава ХН60ВТ получают путем взрыва проволоки жаростойкого сплава марки ХН60ВТ диаметром 0,6 мм длиной 70 мм в атмосфере азота. Перед заполнением азотом устройство предварительно вакуумируется до остаточного давления 10-1 Па. Энергия сублимации (Е с ) 6,8 кДж/г. На проволоку, размещенную во взрывной камере 7, подается энергия, порядка 0,85E c . Энергия на проволоку подается в течение 5,5 мкс. Скорость циркуляции рабочего газа аргона внутри установки составляет 2,5 м/c. Очищенный газ из циклона 16 по трубопроводу подается на вход вентилятора 3 и вновь по поступает во взрывную камеру 7. Во взрывной камере происходит перемешивание газа, очищенного от частиц, с газом/паром, формирующимся при закипании азота на выходе из высоковольтного электрода. За счет перемешивания температура газа понижается до 30 °C и охлажденный газ циркулирует внутри установки. Диспергирование проволоки осуществляется при температуре рабочего газа 30 °C. Наработано 120 г порошка (бункер 18), представляющего собой смесь нано- и микрочастиц.Powder from nano- and microparticles of KhN60BT alloy is obtained by exploding a wire of heat-resistant alloy of the KhN60BT grade with a diameter of 0.6 mm and a length of 70 mm in a nitrogen atmosphere. Before filling with nitrogen, the device is pre-evacuated to a residual pressure of 10 -1 Pa. Sublimation energy ( E s ) 6.8 kJ / g. An energy of the order of 0.85 E c is supplied to the wire located in the
На фиг. 4 б приведена микрофотография бимодального порошка жаростойкого сплава марки ХН60ВТ, полученная с помощью просвечивающей электронной микроскопии. На фиг. 4 в приведена микрофотография бимодального порошка, полученная с помощью растровой электронной микроскопии.In FIG. Figure 4b shows a photomicrograph of a bimodal powder of a heat-resistant alloy of the brand ХН60ВТ obtained using transmission electron microscopy. In FIG. 4c shows a micrograph of a bimodal powder obtained using scanning electron microscopy.
Таким образом, при электрическом взрыве проволоки с охлаждением рабочего газа жидким азотом формируются бимодальные порошки, включающие нано- и микрочастицы.Thus, during an electric explosion of a wire with cooling of the working gas with liquid nitrogen, bimodal powders are formed, including nano- and microparticles.
Пример 5. Example 5
Порошок из нано- и микрочастиц сплава 316L получают путем взрыва проволоки коррозионностойкого сплава марки 316L диаметром 0,35 мм длиной 80 мм в атмосфере азота. Перед заполнением азотом устройство предварительно вакуумируется до остаточного давления 10-1 Па. Энергия сублимации материала проволоки (Е с ) 5,8 кДж/г. На проволоку, размещенную во взрывной камере 7, подается энергия, порядка 0,85E c . Энергия на проволоку подается в течение 3,0 мкс. Скорость циркуляции рабочего газа азота составляет 2,5 м/c. Температура рабочего газа азота составляет 60 °C. Наработано 120 г порошка (бункер 17), представляющего собой агломераты частиц. The powder of nano- and microparticles of alloy 316L is obtained by exploding a wire of a corrosion-resistant alloy of grade 316L with a diameter of 0.35 mm and a length of 80 mm in an atmosphere of nitrogen. Before filling with nitrogen, the device is pre-evacuated to a residual pressure of 10 -1 Pa. The sublimation energy of the wire material ( E s ) 5.8 kJ / g An energy of the order of 0.85 E c is supplied to the wire located in the
Характерные изображения агломератов полученных частиц приведены на фигуре 5а.Typical images of agglomerates of the obtained particles are shown in figure 5A.
Как видно на изображении, при электрическом взрыве проволоки из коррозионностойкого сплава марки 316L без охлаждения рабочего газа жидким азотом формируются бимодальные порошки, включающие спеченные агломераты наночастиц.As can be seen in the image, during electric explosion of a wire from a corrosion-resistant alloy of grade 316L without cooling the working gas with liquid nitrogen, bimodal powders are formed, including sintered agglomerates of nanoparticles.
Пример 6. Example 6
Порошок из нано- и микрочастиц сплава 316L получают путем взрыва проволоки коррозионностойкого сплава марки 316L диаметром 0,35 мм длиной 80 мм в атмосфере азота. Перед заполнением азотом устройство предварительно вакуумируется до остаточного давления 10-1 Па. Энергия сублимации (Е с ) 5,8 кДж/г. На проволоку, размещенную во взрывной камере 7, подается энергия, порядка 0,85E c . Энергия на проволоку подается в течение 3,0 мкс.Скорость циркуляции рабочего газа азота внутри установки составляет 5,5 м/c. Очищенный газ из циклона 16 по трубопроводу подается на вход вентилятора 3 и вновь поступает во взрывную камеру 7. Во взрывной камере происходит перемешивание газа, очищенного от частиц, с газом/паром, формирующимся при закипании азота на выходе из высоковольтного электрода. За счет перемешивания температура газа понижается до 30 °C. Охлажденный газ циркулирует внутри установки. Диспергирование проволоки осуществляется при температуре рабочего газа 30 °C. Наработано 120 г порошка (бункер 18), представляющего собой смесь нано- и микрочастиц. The powder of nano- and microparticles of alloy 316L is obtained by exploding a wire of a corrosion-resistant alloy of grade 316L with a diameter of 0.35 mm and a length of 80 mm in an atmosphere of nitrogen. Before filling with nitrogen, the device is pre-evacuated to a residual pressure of 10 -1 Pa. Sublimation energy ( E s ) 5.8 kJ / g. An energy of the order of 0.85 E c is supplied to the wire located in the
Характерные изображения частиц приведены на фигуре 5 б и в.Representative images of the particles are shown in figures 5 b and c.
На фиг. 5 б получены изображения с помощью просвечивающей электронной микроскопии, на фиг.5 в приведена микрофотография бимодального порошка, полученная с помощью растровой электронной микроскопии.In FIG. 5 b, images were obtained using transmission electron microscopy; Fig. 5 c shows a micrograph of a bimodal powder obtained by scanning electron microscopy.
При электрическом взрыве проволоки из коррозионностойкого сплава 316L с охлаждением рабочего газа жидким азотом формируются бимодальные порошки, включающие нано- и микрочастицы.In an electric explosion of a wire of 316L corrosion-resistant alloy with cooling of the working gas with liquid nitrogen, bimodal powders are formed, including nano- and microparticles.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144167A RU2699886C1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Method of producing metal powder and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144167A RU2699886C1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Method of producing metal powder and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2699886C1 true RU2699886C1 (en) | 2019-09-11 |
Family
ID=67989498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144167A RU2699886C1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Method of producing metal powder and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2699886C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112809009A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 安徽爱润新材料有限公司 | Device for preparing nanoscale aluminum powder |
RU2754617C1 (en) * | 2021-01-11 | 2021-09-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Method for obtaining pharmaceutical agent for inhibiting proliferative activity of tumor cells |
CN113385683A (en) * | 2021-06-15 | 2021-09-14 | 广东工业大学 | Preparation method of multi-element alloy nano material |
RU211926U1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-06-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | DEVICE FOR PRODUCING METAL OXIDE NANOPARTICLES BY ELECTRIC WIRE EXPLOSION |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1650368A1 (en) * | 1989-03-03 | 1991-05-23 | Днепропетровский Центр Научно-Технического Творчества "Импульс" | Device for producing metallic powder |
WO1992017303A1 (en) * | 1991-04-04 | 1992-10-15 | Aktsionernoe Obschestvo Server | Method and installation for obtaining highly dispersive powders of non-organic substances |
JPH05209209A (en) * | 1992-01-29 | 1993-08-20 | I N R Kenkyusho:Kk | Production of inclined material |
RU2093311C1 (en) * | 1994-12-01 | 1997-10-20 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Plant for production of ultrafine powders of metals, alloys and metal chemical compounds by method of wire electric explosion |
RU2112629C1 (en) * | 1997-01-06 | 1998-06-10 | Институт сильноточной электроники СО РАН | Process of production of aluminium powder |
RU2120353C1 (en) * | 1997-09-17 | 1998-10-20 | Институт сильноточной электроники СО РАН | Method for production of metal powders |
RU2247631C1 (en) * | 2003-11-05 | 2005-03-10 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете" | Installation for producing powders of metals, alloys and chemical compounds by electric explosion of wire |
JP5209209B2 (en) * | 2004-02-05 | 2013-06-12 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | How to configure a computer program |
EP2875882A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | Dr Axion Co., Ltd. | Method for producing nanopowders using electrical wire explosion |
-
2018
- 2018-12-13 RU RU2018144167A patent/RU2699886C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1650368A1 (en) * | 1989-03-03 | 1991-05-23 | Днепропетровский Центр Научно-Технического Творчества "Импульс" | Device for producing metallic powder |
WO1992017303A1 (en) * | 1991-04-04 | 1992-10-15 | Aktsionernoe Obschestvo Server | Method and installation for obtaining highly dispersive powders of non-organic substances |
JPH05209209A (en) * | 1992-01-29 | 1993-08-20 | I N R Kenkyusho:Kk | Production of inclined material |
RU2093311C1 (en) * | 1994-12-01 | 1997-10-20 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Plant for production of ultrafine powders of metals, alloys and metal chemical compounds by method of wire electric explosion |
RU2112629C1 (en) * | 1997-01-06 | 1998-06-10 | Институт сильноточной электроники СО РАН | Process of production of aluminium powder |
RU2120353C1 (en) * | 1997-09-17 | 1998-10-20 | Институт сильноточной электроники СО РАН | Method for production of metal powders |
RU2247631C1 (en) * | 2003-11-05 | 2005-03-10 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете" | Installation for producing powders of metals, alloys and chemical compounds by electric explosion of wire |
JP5209209B2 (en) * | 2004-02-05 | 2013-06-12 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | How to configure a computer program |
EP2875882A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | Dr Axion Co., Ltd. | Method for producing nanopowders using electrical wire explosion |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112809009A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 安徽爱润新材料有限公司 | Device for preparing nanoscale aluminum powder |
CN112809009B (en) * | 2020-12-30 | 2024-03-29 | 安徽爱润新材料有限公司 | Device for preparing nanoscale aluminum powder |
RU2754617C1 (en) * | 2021-01-11 | 2021-09-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Method for obtaining pharmaceutical agent for inhibiting proliferative activity of tumor cells |
CN113385683A (en) * | 2021-06-15 | 2021-09-14 | 广东工业大学 | Preparation method of multi-element alloy nano material |
CN113385683B (en) * | 2021-06-15 | 2023-08-04 | 广东工业大学 | Preparation method of multi-element alloy nano material |
RU211926U1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-06-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | DEVICE FOR PRODUCING METAL OXIDE NANOPARTICLES BY ELECTRIC WIRE EXPLOSION |
RU2797467C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-06-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | System for obtaining nanoparticles of metal oxides by electric explosion of a wire |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2699886C1 (en) | Method of producing metal powder and device for its implementation | |
US6398125B1 (en) | Process and apparatus for the production of nanometer-sized powders | |
RU2693244C2 (en) | Method and device for producing powder particles by atomisation of raw material in form of elongated element | |
CN103785860B (en) | Metal dust of 3D printer and preparation method thereof | |
US5707419A (en) | Method of production of metal and ceramic powders by plasma atomization | |
KR20200084887A (en) | Method and apparatus for producing fine spherical powder from coarse and angled powder feed material | |
US6444009B1 (en) | Method for producing environmentally stable reactive alloy powders | |
US6024915A (en) | Coated metal particles, a metal-base sinter and a process for producing same | |
CN111819018B (en) | Method for producing microparticles, and microparticles | |
CA1301461C (en) | Hydrometallurgical process for producing finely divided spherical precious metal based powders | |
RU2489232C1 (en) | Method of producing metal nano-sized powders | |
EP0282946A1 (en) | Hydrometallurgical process for producing finely divided spherical refractory metal based powders | |
US20050258149A1 (en) | Method and apparatus for manufacture of nanoparticles | |
JPH067700A (en) | Method for jet pulverizing of silicon particle | |
JP2015522397A (en) | Apparatus and method for producing particles | |
JP2020528106A (en) | Cost-effective production of large quantities of ultrafine spherical powder using thruster-assisted plasma atomization | |
RU2675188C1 (en) | Device and method for obtaining powder materials based on nano and microparticles through electric explosion of wires | |
TW201412644A (en) | Method for producing titanium carbide fine particles | |
Lerner et al. | Metal nanopowders production | |
Pervikov | Metal, metal composite, and composited nanoparticles obtained by electrical explosion of wires | |
US5846600A (en) | Processes for producing coated particles | |
US4502885A (en) | Method for making metal powder | |
Kwon et al. | Electroexplosive technology of nanopowders production: current status and future prospects | |
RU2707455C1 (en) | Tungsten-based pseudoalloy powder and method of its production | |
KR101724359B1 (en) | Method of manufacturing of silicon nanopowder and Apparatus of manufacturing of silicon nanopowder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200310 Effective date: 20200310 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200310 Effective date: 20211119 |