RU2788194C1 - Method for producing glass-metallic microballs - Google Patents
Method for producing glass-metallic microballs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788194C1 RU2788194C1 RU2022122968A RU2022122968A RU2788194C1 RU 2788194 C1 RU2788194 C1 RU 2788194C1 RU 2022122968 A RU2022122968 A RU 2022122968A RU 2022122968 A RU2022122968 A RU 2022122968A RU 2788194 C1 RU2788194 C1 RU 2788194C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- glass
- plasma
- mixture
- plasma torch
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000011806 microball Substances 0.000 title 1
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 claims abstract description 24
- 235000010599 Verbascum thapsus Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 6
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003020 moisturizing Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- -1 yttrium aluminum Chemical compound 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения стеклометаллических микрошариков и может быть использовано в технике, электронике, биотехнологии, а также в ювелирном деле.The invention relates to the production of glass-metal microspheres and can be used in engineering, electronics, biotechnology, as well as in jewelry.
Известен способ получения стеклянных микрошариков, заключающийся в смешении компонентов шихты, формовании стержней и их плазменное распыление и улавливание [Крохин В.П., Бессмертный В.С., Пучка О.В., Никифоров В.М. Синтез алюмоиттриевых стекол и минералов // Стекло и керамика. 1997. № 9.С. 6-7.].A known method of obtaining glass microballoons, which consists in mixing the components of the charge, forming rods and their plasma spraying and trapping [Krokhin V.P., Bessmertny V.S., Beam O.V., Nikiforov V.M. Synthesis of yttrium aluminum glasses and minerals // Glass and ceramics. 1997. No. 9.S. 6-7.].
Недостатком данного способа является длительность технологического процесса и его высокая энергоемкость.The disadvantage of this method is the duration of the process and its high energy intensity.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ получения стеклометаллических микрошариков, включающий приготовление стержней на основе металлической проволоки, покрытой пастой, состоящей из молотого стекла и связывающего, при этом распыление производили при мощности работы плазмотрона 9 кВт, а стержни вводили в плазменную горелку со скоростью 8-12 мм/сек [Патент RU2455118 Стеклометаллические микрошарики и способ из получения / Бессмертный В.С., Симачев А.В., Дюмина П.С., Ганцов Ш.К., Платова Р.А., Тарасова И.Д., Крахт В.Б., Бахмутская О.Н., Паршина Л.Н., Гурьева А.А. Заявка от 24.05.2010; Опубл. 10.07.2012. Бюл. № 19. 5с.].The closest technical solution adopted as a prototype is a method for producing glass-metal microballoons, including the preparation of rods based on a metal wire coated with a paste consisting of ground glass and a binder, while spraying was carried out at a plasma torch power of 9 kW, and the rods were introduced into the plasma torch at a speed of 8-12 mm / s [Patent RU2455118 Glass-metal microballoons and a method of obtaining / Bessmertny V.S., Simachev A.V., Dyumina P.S., Gantsov Sh.K., Platova R.A., Tarasova I .D., Krakht V.B., Bakhmutskaya O.N., Parshina L.N., Gurieva A.A. Application dated 05/24/2010; Published 07/10/2012. Bull. No. 19. 5s.].
Недостатком данного способа является длительность технологического процесса, его низкая производительность и высокая энергоемкость.The disadvantage of this method is the duration of the process, its low productivity and high energy consumption.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение и ускорение технологического процесса и повышение качества конечного продукта.The problem to be solved by the invention is to simplify and speed up the technological process and improve the quality of the final product.
Технический результат предполагаемого изобретения заключается в упрощении и ускорении технологического процесса и повышении качества готового продукта.The technical result of the proposed invention is to simplify and speed up the process and improve the quality of the finished product.
Технический результат достигается тем, что, способ получения стеклометаллических микрошариков включает отвешивание компонентов, их усреднение, увлажнение, гранулирование, подучу шихты в порошковый питатель, плазменное оплавление шихты с образованием микрошариков и их улавливание; причем для приготовления шихты используют тонкодисперсный порошок меди и стеклобоя при соотношении 1:3,увлажнение шихты производят до 5-7 %, гранулирование шихты производят до размера гранул 3-5 мм ,а плазменное плавление гранулированной шихты производят при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе гранулированной шихты 6,0 гр/сек.The technical result is achieved by the fact that the method for producing glass-metal microballoons includes weighing the components, their averaging, moisturizing, granulating, feeding the charge into a powder feeder, plasma melting of the charge to form microballoons and trapping them; Moreover, for the preparation of the charge, fine powder of copper and cullet is used at a ratio of 1: 3, the charge is moistened up to 5-7%, the charge is granulated to a granule size of 3-5 mm, and the plasma melting of the granulated charge is carried out at a plasma torch power of 6 kW and a flow rate of granular mixture 6.0 g/sec.
Отличительным признаком предлагаемого способа является:A distinctive feature of the proposed method is:
- увлажнение смеси шихты до влажности 5-7 %;- humidification of the charge mixture to a moisture content of 5-7%;
- приготовление гранулированной шихты из порошков меди и стеклобоя размером 3 -5 мм при соотношении 1:3 соответственно;- preparation of a granular charge from copper powders and cullet with a size of 3-5 mm at a ratio of 1:3, respectively;
- подача гранулированной шихты в порошковый питатель и плазменную горелку.- supply of granular charge to the powder feeder and plasma torch.
Проведенный сопоставительный анализ технологических операций представлен в таблице 1.The comparative analysis of technological operations is presented in Table 1.
Таблица 1Table 1
Сопоставительный анализ технологических операций Comparative analysis of technological operations
предлагаемого и известного способовproposed and known methods
Смешение порошка стекла с клеем ПВА
Формование стержней из медной проволоки и пасты
Сушка стержней
Ввод стержней в плазменную горелку
Распыление и улавливаниеGlass grinding
Mixing glass powder with PVA glue
Rod forming from copper wire and paste
Drying rods
Insertion of rods into the plasma torch
Spray and trap
Смешение и увлажнение порошков стекла и меди до 5-7 %
Гранулирование шихты до размеров 3-5 мм
Подача шихты в порошковый питатель
Ввод шихты в плазменную горелку
Распыление и улавливаниеGlass grinding
Mixing and moistening of glass and copper powders up to 5-7%
Granulation of the mixture up to the size of 3-5 mm
Feeding the charge into the powder feeder
Entering the charge into the plasma torch
Spray and trap
Увлажнение шихты производят для удовлетворительного гранулирования смеси стекла и порошка меди. При влажности менее 5% гранулы не имеют достаточной прочности и расслаиваются при их подаче в плазменную горелку.Humidification of the mixture is carried out for satisfactory granulation of a mixture of glass and copper powder. At a moisture content of less than 5%, the granules do not have sufficient strength and delaminate when they are fed into the plasma torch.
При влажности более 7 % гранулы частично слипаются, что затрудняет их подачу в плазменную горелку. Оптимальным значением влажности шихты, экспериментально полученным, является значение 5-7%. Оптимальные технологические параметры, экспериментально полученные, представлены в таблицах 2 и 3.At a moisture content of more than 7%, the granules partially stick together, which makes it difficult to feed them into the plasma torch. The optimal value of the moisture content of the charge, experimentally obtained, is the value of 5-7%. The optimal technological parameters, experimentally obtained, are presented in tables 2 and 3.
Таблица 2table 2
Оптимальное соотношение компонентов шихтыOptimal ratio of charge components
Таблица 3Table 3
Оптимальные технологические параметрыOptimum technological parameters
В качестве исходного материала использовали бой листового стекла следующего химического состава (масс. %): SiO2 – 72,0; Na2O – 14,5; CaO – 6,8; Al2O3 – 3,2; MgO – 3,4; Fe2O3 – 0,05; SO3 – 0,5.The starting material used was cullet of sheet glass of the following chemical composition (wt %): SiO 2 – 72.0; Na 2 O - 14.5; CaO - 6.8; Al 2 O 3 - 3.2; MgO - 3.4; Fe 2 O 3 - 0.05; SO 3 - 0.5.
Для приготовления шихты использовали порошок меди по ГОСТ –4960-2017.For the preparation of the charge, copper powder was used according to GOST -4960-2017.
Порошок меди и тонкоизмельченный в шаровой мельнице порошок стекла усредняли в лабораторном смесителе при одновременном увлажнении 5- 7 % при соотношении 1:3 весовых частей в течении 15 минут. Шихту гранулировали в лабораторном грануляторе с получением гранул 3-5 мм. Гранулы помещали в порошковый питатель электродугового плазмотрона УПУ-8м. Зажигали дугу и подавали в плазменную горелку плазмообразующий газ аргон и шихту с расходом 6,0 гр/сек.Copper powder and glass powder finely ground in a ball mill were averaged in a laboratory mixer with simultaneous moistening of 5-7% at a ratio of 1:3 parts by weight for 15 minutes. The mixture was granulated in a laboratory granulator to obtain 3-5 mm granules. The granules were placed into the powder feeder of the UPU-8m electric arc plasma torch. The arc was ignited and the plasma-forming argon gas and charge were supplied to the plasma torch at a flow rate of 6.0 g/sec.
В плазменной горелке со средней массовой температурой плазменного факела 6000ºС происходило мгновенное плавление шихты с образованием сферических расплавленных частиц. Под действием отходящего плазмообразующего газа аргона частицы трансформировались в зону накопителя где охлаждались и накапливались в сборнике.In a plasma torch with an average mass temperature of a plasma torch of 6000ºС, instantaneous melting of the charge occurred with the formation of spherical molten particles. Under the action of the outgoing plasma-forming argon gas, the particles were transformed into the accumulator zone where they were cooled and accumulated in the collector.
Параметры работы плазмотрона были следующие: мощность 6 кВт; расход плазмообразующего газа аргона – 0,0014 гр/сек при давлении 0,28 МПа.The operating parameters of the plasma torch were as follows: power 6 kW; the flow rate of plasma-forming argon gas is 0.0014 g/sec at a pressure of 0.28 MPa.
Количество идеально сферических частиц стеклометаллических микрошариков размером 400-3000 мкм составили 98,5 %.The number of perfectly spherical particles of glass-metal microspheres with a size of 400-3000 microns was 98.5%.
Коэффициент диффузного отражения, проводимый на приборе ПОС-1 по стандартной методике, составил 72%.The diffuse reflection coefficient, carried out on the POS-1 device according to the standard method, was 72%.
Изобретение относится к области получения композиционных материалов, а именно стеклометаллических микрошариков, которые могут быть использованы в технике, электронике, биотехнологии и в ювелирном деле. Заявленный способ включает отвешивание компонентов шихты, их усреднение , увлажнение до 5-7%, гранулирование до размера гранул 3-5 мм,, подачу в порошковый питатель, плазменное оплавление шихты с образованием микрошариков и их улавливание.The invention relates to the production of composite materials, namely glass-metal microballoons, which can be used in engineering, electronics, biotechnology and jewelry. The claimed method includes weighing the components of the charge, their averaging, moisturizing up to 5-7%, granulating to a granule size of 3-5 mm, feeding into a powder feeder, plasma melting of the charge with the formation of microballoons and their capture.
При этом для приготовления шихты используют тонкодисперсный порошок меди и стеклобоя при соотношении 1:3. Плазменное плавление гранулированной шихты производят при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе гранулированной шихты 6,0 гр/сек.At the same time, a finely dispersed powder of copper and cullet is used to prepare the mixture at a ratio of 1:3. Plasma melting of the granular charge is carried out at a plasma torch power of 6 kW and a flow rate of the granulated charge of 6.0 g/sec.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2788194C1 true RU2788194C1 (en) | 2023-01-17 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6296826B1 (en) * | 1994-12-30 | 2001-10-02 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Method for the preparation of vitrified silica particles |
RU2250897C1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-04-27 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method for production of adamantyl-containing aminocarboxylic acid n-imidoylated esters |
RU2455118C2 (en) * | 2010-05-24 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПЛАЗМИКА" | Glass-metal micro balls and method of their production |
RU2513071C2 (en) * | 2012-08-13 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Mixture for making composite microspheres and method for production thereof |
RU2573496C1 (en) * | 2014-10-28 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью ФОРЭС | Method of production of glass microspheres |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6296826B1 (en) * | 1994-12-30 | 2001-10-02 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Method for the preparation of vitrified silica particles |
RU2250897C1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-04-27 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method for production of adamantyl-containing aminocarboxylic acid n-imidoylated esters |
RU2455118C2 (en) * | 2010-05-24 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПЛАЗМИКА" | Glass-metal micro balls and method of their production |
RU2513071C2 (en) * | 2012-08-13 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Mixture for making composite microspheres and method for production thereof |
RU2573496C1 (en) * | 2014-10-28 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью ФОРЭС | Method of production of glass microspheres |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0276921B2 (en) | Glass microbubbles | |
US5217928A (en) | Hollow glass spheres | |
CN101704632B (en) | Preparation method of high-strength low-density hollow glass bead | |
US4983550A (en) | Hollow glass spheres | |
EP2620416B1 (en) | Process for production of glass raw material granules and process for production of glass product | |
US4028131A (en) | Raw materials for glass making and method of making them | |
US20180215644A1 (en) | Method of making hollow glass microspheres | |
RU2788194C1 (en) | Method for producing glass-metallic microballs | |
CN102826736A (en) | Method for preparing hollow glass bead by using glass powder process | |
EP3210942B1 (en) | Method for producing glass raw material granules, method for producing molten glass, and method for producing glass article | |
RU2455118C2 (en) | Glass-metal micro balls and method of their production | |
CN113889563A (en) | P-type bismuth telluride-based thermoelectric material and preparation method and application thereof | |
US4715878A (en) | Process for producing finely divided spherical glass powders | |
US5098448A (en) | Process for the production of molecular sieve granulates | |
US20180354841A1 (en) | Glass raw material granules and method for their production | |
RU2798526C1 (en) | Charge for producing glass-metal beads | |
CN111892063B (en) | Pretreatment method of artificially synthesized mica raw material | |
EP0830319B1 (en) | Process for preparing glass and for conditioning the raw materials intended for this glass preparation | |
CN115229198A (en) | Ti600 titanium alloy spherical powder and preparation method and application thereof | |
RU2749764C1 (en) | Method for producing composite micro-balls | |
US4781753A (en) | Process for producing fine spherical particles from non-flowing powders | |
CN108067160A (en) | A kind of method that misting cooling prepares sucrose fatty ester particle | |
RU2720042C1 (en) | Method of producing glass charge | |
RU2799929C1 (en) | Method for obtaining pigment for wall ceramics | |
RU2731434C1 (en) | Frit production method |