RU2735844C1 - Способ получения коррозионностойких порошков из стали Х17 в керосине - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения коррозионностойкого порошка из стали X17 включает электроэрозионное диспергирование стали Х17 в керосине осветительном при напряжении на электродах 90...110 В, ёмкости разрядных конденсаторов 58 мкФ и частоте следования импульсов 110...120 Гц. Обеспечивается получение сферического порошка из стали Х17 при невысоких энергетических затратах и экологической чистоте процесса. 3 ил., 3 пр.

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических наноразмерных порошков. В промышленности для получения металлических порошков применяют физические и физико-химические методы.

Изобретение относится к получению высокоплотного порошкового хромсодержащего материала на основе железа [РФ №2588979, C1, МПК B22F 3/12(2006.01) C22C 33/02(2006.01) Опубл. 07.10.2016]. Готовят шихту на основе распыленного порошка хромомолибденовой стали с добавкой углерода. Компоненты шихты смешивают в аттриторе в течение 1-2 ч, затем проводят статическое холодное прессование шихты с обеспечением получения заготовок пористостью 10-12%. Полученные заготовки спекают в вакуумной печи при 1200-1250°C в течение 1-2 ч. Спеченные заготовки нагревают до 1150-1180°C в защитной среде и проводят горячую штамповку. После горячей штамповки заготовок проводят цементацию и термообработку. Обеспечивается улучшение качества межчастичного сращивания, повышение ударной вязкости, прочности и контактной выносливости порошкового материала на основе железа. Недостатками способа являются сложность аппаратурного исполнения, неполнота восстановления из-за агломерации частиц в высокотемпературной стадии, высокая энергоемкость, особенно второй стадии процесса, и низкие значения химической активности металлического порошка.

Известен способ получения хромсодержащих сплавов [РФ №2354735, C2, МПК C22C 33/04(2006.01) Опубл. 05.10.2009.], получивший наибольшее распространение в России для производства средне- и низкоуглеродистых сортов феррохрома, который включает дробление и сушку хромитовых руд, восстановительную силикотермическую плавку с применением передельного ферросиликохрома и последующую разливку полученного металла. В качестве элемента-восстановителя используется кремний, содержащийся в ферросиликохроме.

Основным недостатком данного способа является его двухстадийность, обоснованная необходимостью выплавки на первой стадии карботермическим методом передельного ферросиликохрома в рудовосстановительных электропечах, что требует вовлечения в производственный цикл дополнительных плавильных мощностей.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения металлического порошка, описанный в патенте РФ 2332280 С2, B22F 9/14, 30.06.2006, в котором порошок получают путем зажигания разряда между двумя электродами, один из которых катод, который выполняют из распыляемого материала в виде стержня, диаметром 10≤d≤40 мм. В качестве другого электрода-анода используют электролит (техническая вода). Процесс получения порошка ведут при следующих параметрах: напряжение между электродами 500≤U≤650 В, ток разряда 1,5≤I≤3 А, расстояние между катодом и электролитом 2≤l≤10 мм. Весь процесс ведут при атмосферном давлении.

Недостатком прототипа является невозможность получения порошков-сплавов с равномерным распределением легирующих элементов, наноразмерных порошков, а получения также высокие энергетические затраты.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи получения порошков из сплава Х17 с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса.

Поставленная задача достигается тем что коррозионностойкие порошки получают путем электроэрозионного диспергирования сплава Х17 в керосине осветительном при напряжении на электродах 90…110 В, ёмкости разрядных конденсаторов 58 мкФ и частоте следования импульсов 110...120 Гц.

В зоне разряда под действием высоких температур происходит нагрев, расплавление и частичное испарение металла.

На фигуре 1 – результаты микроскопии и микроанализа порошков; на фигуре 2 – рентгеноспектральный микроанализ образца, на фигуре 3 – гранулометрический состав образцов.

Пример 1.

На экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов в керосине осветительном при массе загрузки 250 г диспергировали сплав Х17. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 70...80 Гц;

− напряжение на электродах от 50…60 В;

− ёмкость конденсаторов 28 мкФ.

Данные режимы получения порошка не рекомендуются, т.к. процесс диспергирования идет не стабильно.

Пример 2.

На экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов в керосине осветительном при массе загрузки 250 г диспергировали сплав Х17. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 110...120 Гц;

− напряжение на электродах от 90…110 В;

− ёмкость конденсаторов 58 мкФ.

Полученный порошок исследовали различными методами. Изучение фазового состава электроэрозионного порошка проводили помощью энерго-дисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп Nova NanoSEM 450. В результате изучения концентраций элементного и минералогического состава образца, были получены результаты, представленные на фигуре 2.

Основным материалом в образцах является железо – 61,47%, хром – 18,15 %, кислород – 8,41 %.

Затем полученный хромовый порошок проанализировали с помощью лазерного анализатора размеров частиц «Analysette 22 NanoTec» для определения распределения полученных частиц порошка по размерам (фигура 3).

Установлено, что средний размер частиц составляет 28,66 мкм, арифметическое значение – 28,655 мкм.

Для изучения формы и морфологии полученных хромовых порошков были выполнены снимки на растровом электронном микроскопе «Nova NanoSEM 450». На основании фигуры 1, порошок, полученный методом ЭЭД из сплава Х17, в основном состоит из частиц правильной сферической формы (или эллиптической), с включениями частиц неправильной формы (конгломератов) и осколочной формы.

Пример 3.

На экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов в керосине осветительном при массе загрузки 250 г диспергировали сплав Х17. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 190...200 Гц;

− напряжение на электродах от 140…150 В;

− ёмкость конденсаторов 60 мкФ.

Данные режимы получения порошка не рекомендуются, т.к. процесс диспергирования идет не стабильно.

Claims (1)

1. Способ получения коррозионностойких порошков из стали, отличающийся тем, что ведут электроэрозионное диспергирование сплава Х17 в керосине осветительном при напряжении на электродах 90…110 В, ёмкости разрядных конденсаторов 58 мкФ и частоте следования импульсов 110...120 Гц.

Images