RU2750300C1 - Method for producing carbon-graphite composite material - Google Patents

Method for producing carbon-graphite composite material Download PDF

Info

Publication number
RU2750300C1
RU2750300C1 RU2020143324A RU2020143324A RU2750300C1 RU 2750300 C1 RU2750300 C1 RU 2750300C1 RU 2020143324 A RU2020143324 A RU 2020143324A RU 2020143324 A RU2020143324 A RU 2020143324A RU 2750300 C1 RU2750300 C1 RU 2750300C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
melt
graphite
nickel
impregnation
Prior art date
Application number
RU2020143324A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Александрович Гулевский
Николай Юрьевич Мирошкин
Original Assignee
"Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2020143324A priority Critical patent/RU2750300C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2750300C1 publication Critical patent/RU2750300C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26Impregnating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C47/00Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/08Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54Electroplating of non-metallic surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, composite materials.
SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy, namely the creation of composite materials by impregnating a porous frame. The method for producing a carbon-graphite composite material includes vacuum degassing of a porous carbon-graphite billet in an electrolyte solution, applying a four-layer electroplated coating to it, impregnating it with a melt of a matrix lead alloy under the influence of excessive pressure due to thermal expansion of the melt when heated above the liquidus temperature of the lead alloy, while vacuum degassing is carried out in a solution of a nickel electrolyte containing 140 g/l of nickel sulfate, 50 g/l of sodium sulfate, 30 g/l of magnesium sulfate, 20 g/l dry boric acid, and the electroplated coating is performed by successive application of the inner nickel, intermediate zinc and silver and outer copper layers.
EFFECT: higher quality of composite materials, in particular, increased compressive strength.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах.The invention relates to the field of metallurgy, namely to the creation of composite materials by impregnation of a porous frame with high electrical conductivity, antifriction properties, resistance in aggressive environments.

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).A known method of producing a composite material by impregnation with simultaneous chemical action. The workpiece is installed on a special graphite platform, heated over the surface of a silicon melt or an alloy based on silicon and copper, having a temperature of 1700-1800 ° C, then gradually, at a speed of no more than 10 cm / min, the workpiece is lowered into a bath with a melt. Thereby, carrying out impregnation with a unidirectional melt flow, propagating by the front along the entire section of the workpiece (RF patent No. 2276631 IPC С04В 35/52, publ. 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 также отсутствие вакуумирования негативно сказывается на расплаве матричного сплава, который окисляется, взаимодействуя с воздухом, снижая качество композиционного материала.The disadvantage of this method is the absence of the stage of evacuation of both the alloy and the workpiece during the impregnation process, as a result of which various impurities in the pores of the carbon-graphite workpiece prevent them from filling with the matrix alloy, and the lack of evacuation negatively affects the melt of the matrix alloy, which oxidizes, interacting with air, reducing the quality of the composite material.

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 воздействием 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).A known method of producing a composite material by impregnating a porous workpiece with metal, in which the reinforcing porous frame is preheated, then poured with a matrix alloy, vacuum degassing is carried out and impregnated under the influence of an excess pressure of 15 ± 3 MPa on the workpiece due to thermal expansion of the melt in a closed volume of the vessel during heating (RF patent No. 1759932, IPC S22S 1/09, B22F 3/26, publ. 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.The disadvantage of this method when it is used to obtain CM by impregnation is the limitation of the nomenclature of metals for their use as a matrix alloy, only lead or its alloys.

Наиболее близким является способ получения углеграфитового композиционного материала, включающий вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки в растворе электролита, нанесение на нее трехслойного гальванического покрытия, состоящего из внутреннего медного, промежуточных хромового и серебряного , и наружного никелевого слоев, и пропитку пористой заготовки расплавом матричного сплава свинца под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава свинца (патент РФ № 2688778, МПК B22F 3/26, C22C 1/08, B60L 5/00, опубл. 22.05.2019).The closest is a method for producing a carbon-graphite composite material, including vacuum degassing of a porous carbon-graphite workpiece in an electrolyte solution, applying a three-layer galvanic coating on it, consisting of inner copper, intermediate chromium and silver, and outer nickel layers, and impregnating the porous workpiece with a melt of lead matrix alloy under exposure to excess pressure due to thermal expansion of the melt when heated above the liquidus temperature of the lead alloy (RF patent No. 2688778, IPC B22F 3/26, C22C 1/08, B60L 5/00, publ. 05/22/2019).

Недостатком этого способа является необходимость пропитки при высоких значениях температуры и давления.The disadvantage of this method is the need for impregnation at high temperatures and pressures.

Техническим результатом изобретения является повышение качества композиционных материалов (КМ).The technical result of the invention is to improve the quality of composite materials (CM).

Технический результат достигается в способе получения углеграфитового композиционного материала, включающем вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки в растворе электролита, нанесение на нее четырехслойного гальванического покрытия состоящего из медный, серебряный и никелевый слои, размещение углеграфитовой заготовки с нанесенным гальваническим покрытием в камере для пропитки, заполнение камеры расплавом матричного сплава и пропитку заготовки расплавом матричного сплава свинца под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава свинца, при этом вакуумную дегазацию проводят в растворе никелевого электролита, содержащего 140 г/л сульфата никеля, 50 г/л сульфата натрия, 30 г/л сульфата магния, 20 г/л сухой борной кислоты, гальваническое покрытие содержит цинковый слой и выполнено из последовательно нанесенных внутреннего никелевого, промежуточных цинкового и серебряного, и наружного медного слоев, а углеграфитовую заготовку помещают в камеру для пропитки на 2/3 заполненную расплавом матричного сплава температурой ниже температуры ликвидус сплава свинца на 15-20° С.The technical result is achieved in a method for producing a carbon-graphite composite material, including vacuum degassing of a porous carbon-graphite workpiece in an electrolyte solution, applying a four-layer electroplating coating on it, consisting of copper, silver and nickel layers, placing a carbon-graphite workpiece with an applied galvanic coating in a melting chamber, filling the chamber matrix alloy and impregnation of the workpiece with a melt of a matrix alloy of lead under the influence of excessive pressure due to thermal expansion of the melt when heated above the liquidus temperature of the lead alloy, while vacuum degassing is carried out in a solution of nickel electrolyte containing 140 g / l of nickel sulfate, 50 g / l of sodium sulfate , 30 g / l of magnesium sulfate, 20 g / l of dry boric acid, the galvanic coating contains a zinc layer and is made of successively applied inner nickel, intermediate zinc and silver, and outer copper layers, and carbon The aphyte workpiece is placed in a 2/3 impregnation chamber filled with a matrix alloy melt with a temperature below the liquidus temperature of the lead alloy by 15-20 ° C.

Разделение технологии на более простые этапы: разделение операций вакуумной дегазации углеграфитовой заготовки и пропитки, нанесение перед пропиткой на заготовку четырехслойного гальванического покрытия, состоящего из внутреннего никелевого, промежуточных цинкового и серебряного слоев, и наружного медного слоя, способствует лучшему смачиванию углеграфитового каркаса, заполняемости его пор и, соответственно, повышает качество композиционных материалов (КМ).Dividing the technology into simpler stages: separating the operations of vacuum degassing of a carbon-graphite workpiece and impregnation, applying a four-layer galvanic coating to the workpiece before impregnation, consisting of an inner nickel, intermediate zinc and silver layers, and an outer copper layer, contributes to better wetting of the carbon-graphite frame, filling its pores and, accordingly, improves the quality of composite materials (CM).

Перед нанесением гальваническим способом слоя никеля проводится вакуумная дегазация углеграфитового каркаса в никелевом электролите, вследствие чего происходит частичное заполнение пор электролитом, после чего на углеграфитовый каркас наносят гальваническим способом никелевый слой, который образуется и в порах заполненных электролитом, затем, гальванически наносится цинковое, серебряное и наружное медное покрытие, что позволяет предотвратить пироэффект при соприкосновении расплавленного металла и углеграфитового каркаса с гальваническими покрытиями, в результате чего матричный сплав свинца в большей степени усваивает легирующие компоненты и получает легирующее действие нанесенных особо чистых металлов на межфазной границе каркас/пропитка и снижение величины краевого угла смачивания.Before electroplating a nickel layer, vacuum degassing of the carbon-graphite frame is carried out in a nickel electrolyte, as a result of which the pores are partially filled with electrolyte, after which a nickel layer is electroplated on the carbon-graphite frame, which is also formed in the pores filled with electrolyte, then zinc, silver and external copper coating, which prevents the pyroelectric effect when the molten metal and the carbon-graphite frame come into contact with galvanic coatings, as a result of which the matrix lead alloy assimilates alloying components to a greater extent and receives the alloying effect of the deposited high-purity metals at the frame / impregnation interface and a decrease in the contact angle wetting.

Пропитка пористой заготовки, с нанесенным на нее четырехслойным гальваническим покрытием, в расплаве матричного сплава свинца, находящегося в камере для пропитки, выполненной из титана марки ВТ1-0 ведет к лучшей заполняемости пор матричным сплавом.Impregnation of a porous workpiece, with a four-layer galvanic coating applied to it, in a melt of a lead matrix alloy located in an impregnation chamber made of VT1-0 titanium leads to better filling of the pores with a matrix alloy.

Нанесение гальванических покрытий осуществляется в пластиковых емкостях, которые соответственно наполняют:Electroplating is carried out in plastic containers, which respectively fill:

- для нанесения никелевого слоя покрытия - сульфатным электролитом никелирования, состоящим из сульфата никеля, сульфата натрия, сульфата магния, сухой борной кислоты;- for applying a nickel coating layer - nickel sulfate electrolyte consisting of nickel sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, dry boric acid;

- для нанесения цинкового слояпокрытия - сульфатным электролитом, состоящим из оксида цинка и щелочи;- for applying a zinc coating layer - sulfate electrolyte, consisting of zinc oxide and alkali;

- для нанесения серебряного слоя покрытия - сульфатным электролитом, состоящим из хлористого серебра, железоцианистого калия, кальцинированной соды;- for applying a silver coating layer - sulfate electrolyte, consisting of silver chloride, iron cyanide potassium, soda ash;

- для нанесения медного слоя покрытия - пирофосфатным электролитом меднения, состоящим из сернокислой меди, натрия пирофосфорнокислого, двух замещенного натрия пирофосфорнокислого.- for applying a copper coating layer - pyrophosphate copper plating electrolyte, consisting of copper sulfate, sodium pyrophosphate, two substituted sodium pyrophosphate.

После нанесения гальванического покрытия углеграфитовый каркас помещается в устройство для пропитки. При этом камера для пропитки, в которую помещают углеграфитовый каркас с нанесенным на него гальваническим покрытием, позволяет осуществлять пропитку пористой заготовки при нагреве под действием избыточного давления матричного сплава свинца, получаемого за счет термического расширения свинца при увеличении объема сплава в замкнутом объеме устройства для пропитки.After electroplating, the carbon-graphite frame is placed in an impregnator. In this case, the impregnation chamber, into which a carbon-graphite frame with an electroplated coating applied to it, is placed, makes it possible to impregnate a porous workpiece when heated under the influence of excess pressure of the lead matrix alloy obtained by thermal expansion of lead with an increase in the volume of the alloy in the closed volume of the impregnation device.

Определение температуры ликвидус с перегревом 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. Determination of the liquidus temperature with overheating allows one to take into account the amount of heating, ensures the creation of the required impregnation pressure, which makes it possible to obtain high-quality CM with a high degree of filling the volume of open pores of a porous workpiece with a matrix alloy.

Использование в качестве матричного расплава - сплава свинца, а в качестве пористого тела углеграфитовой заготовки позволяет получать композиционные материалы, широко применяемые в машиностроении для изготовления направляющих, уплотнителей, вкладышей подшипников скольжения.The use of a lead alloy as a matrix melt, and a carbon-graphite billet as a porous body makes it possible to obtain composite materials that are widely used in mechanical engineering for the manufacture of guides, seals, and plain bearing shells.

По предложенному способу был получен КМ углеграфит - сплав свинца 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.According to the proposed method, KM carbon graphite was obtained - a lead alloy using carbon graphite grade AG-1500, having an open porosity of 15%. The carbon graphite sample was made in the form of a cube with a side of 30 mm. Thus, the volume of the carbon-graphite framework was 900 mm 3 , the pore volume in the framework was 135 mm 3 .

Углеграфитовую заготовку, закрепленную медной проволокой погружают в емкость гальванической камеры, наполненную никелевым электролитом (водный раствор), состоящим из 140 г/л сульфата никеля, 50 г/л сульфата натрия, 30 г/л сульфата магния, 20 г/л сухой борной кислоты. Затем емкость накрывают герметичным куполом, после чего через отверстие в куполе проводят вакуумную дегазацию в течение 5-7 минут с помощью вакуумного насоса. Далее в емкость погружают два никелевых анода, соединенных между собой медной проволокой, после чего аноды и углеграфитовая заготовка подключаются к источнику постоянного тока, сила тока устанавливается 2 А/дм2 с выдержкой в 40-60 мин. A carbon-graphite workpiece, fixed with a copper wire, is immersed in a galvanic chamber filled with nickel electrolyte (aqueous solution), consisting of 140 g / L of nickel sulfate, 50 g / L of sodium sulfate, 30 g / L of magnesium sulfate, 20 g / L of dry boric acid ... Then the container is covered with a sealed dome, after which vacuum degassing is carried out through the hole in the dome for 5-7 minutes using a vacuum pump. Next, two nickel anodes are immersed in the container, interconnected by a copper wire, after which the anodes and the carbon-graphite workpiece are connected to a direct current source, the current strength is set at 2 A / dm 2 with a shutter speed of 40-60 minutes.

После нанесения никелевого слоя покрытия углеграфитовый каркас промывается в горячей воде и наносится слой цинка. Для этого емкость гальванической камеры наполняют щелочным цинковым электролитом (водный раствор), состоящим из 10 г/л оксида цинка, 100 г/л калиевой щелочи. В гальваническую ванну погружается углеграфитовая заготовка, закрепленная на низкоуглеродистую проволоку. Затем в гальваническую ванну устанавливают аноды, выполненные из цинка соединенные между собой проволокой из низкоуглеродистой стали. Подключение к источнику постоянного тока аналогично ванне никелирования. Сила тока устанавливается на 2-3 А/дм2 с выдержкой в течении 40 минут. Процесс дегазации повторно не проводится. After applying a nickel coating layer, the carbon-graphite framework is washed in hot water and a zinc layer is applied. For this, the capacity of the galvanic chamber is filled with an alkaline zinc electrolyte (aqueous solution) consisting of 10 g / l of zinc oxide, 100 g / l of potassium alkali. A carbon-graphite workpiece fixed on a low-carbon wire is immersed in a galvanic bath. Then, anodes made of zinc connected to each other by a wire made of low-carbon steel are installed in the galvanic bath. The DC connection is similar to a nickel plating bath. The current strength is set at 2-3 A / dm 2 with an exposure time of 40 minutes. The degassing process is not repeated.

Далее углеграфитовый каркас промывается горячей водой, и наносится серебряный слой покрытия. Для этого емкость гальванической камеры наполняют электролитом серебрения (водный раствор), состоящим из 20 г/л хлористого серебра, 45 г/л желтой кровяной соли (железоцианистый калий), 50 г/л кальцинированной соды. В гальваническую ванну погружается углеграфитовая заготовка, закрепленная на медной проволоке. Затем в гальваническую ванну устанавливают аноды, выполненные из графита, соединенные между собой медной проволокой. Подключение к источнику постоянного тока аналогично ванне никелирования. Сила тока устанавливается на 0,2 А/дм2 с выдержкой в 40 минут при температуре электролита 20 °С. Next, the carbon-graphite frame is washed with hot water, and a silver coating layer is applied. For this, the capacity of the galvanic chamber is filled with silvering electrolyte (aqueous solution), consisting of 20 g / l of silver chloride, 45 g / l of yellow blood salt (iron cyanide potassium), 50 g / l of soda ash. A carbon-graphite workpiece fixed on a copper wire is immersed in a galvanic bath. Then anodes made of graphite, interconnected by copper wire, are installed in the galvanic bath. The DC connection is similar to a nickel plating bath. The current strength is set at 0.2 A / dm 2 with an exposure of 40 minutes at an electrolyte temperature of 20 ° C.

Далее углеграфитовый каркас промывается горячей водой, и наносится медное покрытие. Для этого емкость гальванической камеры наполняют пирофосфатным электролитом меднения (водный раствор), состоящим из 35 г/л сернокислой меди, 130 г/л натрия пирофосфорнокислого, 90 г/л двухзамещенного натрия пирофосфорнокислого. В ванну устанавливаются медные аноды. Сила тока устанавливается на 0.5 А/дм2 с выдержкой в 60 минут при температуре электролита 30 °С. Next, the carbon-graphite frame is washed with hot water, and a copper coating is applied. For this, the capacity of the galvanic chamber is filled with pyrophosphate copper plating electrolyte (aqueous solution), consisting of 35 g / l of copper sulfate, 130 g / l of sodium pyrophosphate, 90 g / l of dibasic sodium pyrophosphate. Copper anodes are installed in the bath. The current strength is set at 0.5 A / dm 2 with an exposure of 60 minutes at an electrolyte temperature of 30 ° C.

Далее углеграфитовую заготовку с нанесенным четырехслойным гальваническим покрытием промывают в воде и сушат. Next, a carbon-graphite billet with a four-layer electroplated coating is washed in water and dried.

Камера для пропитки углеграфитовой заготовки выполнена из титана ВТ1-0. Камеру для пропитки нагревают до температуры 150°С и на 2/3 заполняют расплавом сплава свинца. Выдерживают расплав свинца до достижения им температуры ниже температуры ликвидус сплава свинца на 15-20° С. В камеру для пропитки на закристаллизовавшуюся (в результате остывания) поверхность помещают углеграфитовую заготовку с нанесенным гальваническим покрытием. Затем в камеру для пропитки доливают расплав свинца, полностью покрывая им пористую заготовку. Камеру закрывают крышкой, доливают расплав матричного сплава до конического заливного отверстия в крышке, притирают пробкой, предварительно нагретой до 500° С, и шплинтуют ее.The chamber for impregnating the carbon-graphite billet is made of VT1-0 titanium. The impregnation chamber is heated to a temperature of 150 ° C and filled 2/3 with a molten lead alloy. Withstand the lead melt until it reaches a temperature below the liquidus temperature of the lead alloy by 15-20 ° C. In the impregnation chamber on the crystallized (as a result of cooling) surface, place a carbon-graphite workpiece with an applied galvanic coating. Then, lead melt is added to the impregnation chamber, completely covering the porous workpiece with it. The chamber is closed with a lid, the melt of the matrix alloy is added to the conical filler hole in the lid, rubbed in with a stopper preheated to 500 ° C, and pinned.

После герметизации камеру для пропитки углеграфитовой заготовки нагревают не менее чем на 100°С выше температуры ликвидус расплава матричного сплава свинца с изотермической выдержкой 20 мин при достижении указанной температуры и расчетного давления. After sealing, the chamber for impregnating the carbon-graphite workpiece is heated at least 100 ° C above the liquidus temperature of the lead matrix alloy melt with isothermal holding for 20 minutes when the specified temperature and design pressure are reached.

За счет разницы коэффициентов термического расширения емкости и расплава матричного сплава свинца, а также за счет разницы, коэффициентов теплового (при расплавлении свинца) расширения свинца, при котором увеличивается объем расплава в камере, создается оптимальное давление пропитки.Due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the container and the melt of the lead matrix alloy, as well as due to the difference in the coefficients of thermal (during the melting of lead) expansion of lead, at which the volume of the melt in the chamber increases, an optimal impregnation pressure is created.

Пропитка производилась при давлении 3 МПа, что обеспечивалось температурой нагрева камеры для пропитки, равной 450°С. По окончании пропитки полученный КМ извлекают и производят его охлаждение с кристаллизацией расплава матричного сплава свинца в порах. The impregnation was carried out at a pressure of 3 MPa, which was ensured by the heating temperature of the impregnation chamber, equal to 450 ° C. At the end of the impregnation, the resulting CM is removed and cooled with crystallization of the melt of the lead matrix alloy in the pores.

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. The resulting CM was tested for compressive strength, the degree of filling of open pores (impregnation density) was estimated by the specific gravity of CM before and after impregnation, the CM structure was estimated from the results of metallographic studies. The test results are shown in the table.

ТаблицаTable

Композиционный материалComposite material Температура начала пропитки, СImpregnation start temperature, С Температура в конце пропитки, СTemperature at the end of impregnation, С Давление пропитки, МПаImpregnation pressure, MPa Время выдержки давления, мин.Pressure holding time, min. Степень заполнения открытых пор, %The degree of filling of open pores,% Прочность КМ на сжатие, МПаCompressive strength of CM, MPa Результаты металлографических исследованийResults of metallographic studies По предлагаемому способуAccording to the proposed method 150150 450450 33 20twenty 95±295 ± 2 111±2111 ± 2 Заполнение микроскопических пор максимальноеMaximum filling of microscopic pores По способу прототипаBy prototype method 400400 550550 5five 20twenty 82±282 ± 2 95±295 ± 2 Заполнение микроскопических пор не полноеMicroscopic pore filling is incomplete

Таким образом, способ получения углеграфитового композиционного материала, включающий вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки в растворе никелевого электролита, содержащего 140 г/л сульфата никеля, 50 г/л сульфата натрия, 30 г/л сульфата магния, 20 г/л сухой борной кислоты, нанесение на нее гальванического покрытия, содержащего внутренний никелевый, промежуточные цинковый и серебряный, и наружный медный слои, размещение углеграфитовой заготовки с нанесенным гальваническим покрытием в камере для пропитки на 2/3 заполненную расплавом матричного сплава температурой ниже температуры ликвидус сплава свинца на 15-20° С и пропитку заготовки расплавом матричного сплава свинца под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава свинца обеспечивает повышение качества композиционных материалов (КМ).Thus, a method for producing a carbon-graphite composite material, including vacuum degassing of a porous carbon-graphite workpiece in a nickel electrolyte solution containing 140 g / L of nickel sulfate, 50 g / L of sodium sulfate, 30 g / L of magnesium sulfate, 20 g / L of dry boric acid, applying a galvanic coating on it, containing an inner nickel, intermediate zinc and silver, and an outer copper layers, placing a carbon-graphite blank with a galvanized coating in an impregnation chamber for 2/3 filled with a matrix alloy melt with a temperature below the liquidus temperature of a lead alloy by 15-20 ° C and impregnation of the workpiece with a melt of a lead matrix alloy under the influence of excessive pressure due to thermal expansion of the melt when heated above the liquidus temperature of the lead alloy provides an increase in the quality of composite materials (CM).

Claims (1)

Способ получения углеграфитового композиционного материала, включающий вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки в растворе электролита, нанесение на нее четырехслойного гальванического покрытия, содержащего медный, серебряный и никелевый слои, размещение углеграфитовой заготовки с нанесенным гальваническим покрытием в камере для пропитки, заполнение камеры расплавом матричного сплава и пропитку заготовки расплавом матричного сплава свинца под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава свинца, отличающийся тем, что вакуумную дегазацию проводят в растворе никелевого электролита, содержащего 140 г/л сульфата никеля, 50 г/л сульфата натрия, 30 г/л сульфата магния, 20 г/л сухой борной кислоты, гальваническое покрытие содержит цинковый слой и выполнено последовательным нанесением внутреннего никелевого, промежуточных цинкового и серебряного и наружного медного слоев, а углеграфитовую заготовку помещают в камеру для пропитки, на 2/3 заполненную расплавом матричного сплава с температурой ниже температуры ликвидус сплава свинца на 15-20°С. A method of obtaining a carbon-graphite composite material, including vacuum degassing of a porous carbon-graphite workpiece in an electrolyte solution, applying a four-layer galvanic coating on it containing copper, silver and nickel layers, placing a carbon-graphite workpiece with an applied galvanic coating in a chamber for impregnation, filling the chamber with a melt of a matrix alloy and billets with a melt of a lead matrix alloy under the influence of excessive pressure due to thermal expansion of the melt when heated above the liquidus temperature of a lead alloy, characterized in that vacuum degassing is carried out in a nickel electrolyte solution containing 140 g / l of nickel sulfate, 50 g / l of sodium sulfate, 30 g / l of magnesium sulfate, 20 g / l of dry boric acid, the galvanic coating contains a zinc layer and is made by sequential deposition of the inner nickel, intermediate zinc and silver and outer copper layers, and the carbon-graphite blank is placed into the impregnation chamber, 2/3 filled with a matrix alloy melt with a temperature below the liquidus temperature of the lead alloy by 15-20 ° C.
RU2020143324A 2020-12-28 2020-12-28 Method for producing carbon-graphite composite material RU2750300C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143324A RU2750300C1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Method for producing carbon-graphite composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143324A RU2750300C1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Method for producing carbon-graphite composite material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750300C1 true RU2750300C1 (en) 2021-06-25

Family

ID=76504778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143324A RU2750300C1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Method for producing carbon-graphite composite material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750300C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104671817B (en) * 2015-03-10 2016-09-07 章俊 A kind of preparation method of the carbon fibre composite possessing cvd film
RU2688476C1 (en) * 2018-01-16 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688778C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688775C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688780C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104671817B (en) * 2015-03-10 2016-09-07 章俊 A kind of preparation method of the carbon fibre composite possessing cvd film
RU2688476C1 (en) * 2018-01-16 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688778C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688775C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688780C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2688529C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688779C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688555C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a graphite workpiece
RU2688781C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688775C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2725524C1 (en) Method of producing carbon-graphite composite material
RU2751868C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2688782C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688778C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688368C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688780C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688557C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688531C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2750300C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2751870C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2751866C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2751864C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2751860C1 (en) Method for obtaining carbon-graphite composite material
RU2750067C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2751862C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2751873C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2751856C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2749979C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2688776C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2751869C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material