RU2788194C1 - Method for producing glass-metallic microballs - Google Patents

Method for producing glass-metallic microballs Download PDF

Info

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
Application number
RU2022122968A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Степанович Бессмертный
Марина Алексеевна Бондаренко
Софья Владимировна Варфоломеева
Евгения Борисовна Анфалова
Светлана Николаевна Бондаренко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2788194C1 publication Critical patent/RU2788194C1/en

Links

Abstract

FIELD: engineering, electronics, biotechnology and jewelry.
SUBSTANCE: invention relates to the production of glass-metal microspheres and can be used in engineering, electronics, biotechnology, as well as in jewelry. The method includes batch preparation, its plasma melting, microballoon trapping. At the same time, a granular charge of 3-5 mm in size is prepared, moistened to 5-7%, from a mixture of finely dispersed copper powders and broken glass at a ratio of 1:3. Plasma melting of the charge is carried out at a plasma torch power of 6 kW and a flow rate of granulated charge of 6 g/s.
EFFECT: simplification and acceleration of the technological process, improving the quality of the final product.
1 cl, 3 tbl

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

Известный способKnown way Предлагаемый способSuggested method Помол стекла

Смешение порошка стекла с клеем ПВА

Формование стержней из медной проволоки и пасты

Сушка стержней

Ввод стержней в плазменную горелку

Распыление и улавливание
Glass 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
Помол стекла

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 улавливание
Glass 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

Соотношение порошка меди и стекла (мас. частей)The ratio of copper powder and glass (wt. parts) Коэффициент диффузного отражения (КДО, %)Diffuse reflection coefficient (DR, %) Процент брака, %Percentage of marriage, % 1:21:2 6868 2,22.2 1:3*1:3* 72*72* 1,5*1.5* 1:41:4 6969 2,52.5 * – оптимальный вариант* - the best option

Таблица 3Table 3

Оптимальные технологические параметрыOptimum technological parameters

Мощность работы, кВтWork power, kW Размер шихты, ммCharge size, mm Расход шихтыCharge consumption Качество, органолептическая оценкаQuality, organoleptic evaluation 5five 22 6,06.0 Непровар шихтыLack of fusion 33 6,06.0 Непровар шихтыLack of fusion 4four 6,06.0 Непровар шихтыLack of fusion 5five 6,06.0 Непровар шихтыLack of fusion 66 6,06.0 Непровар шихтыLack of fusion 6*6* 22 3,03.0 ДеформацияDeformation 3*3* 5,05.0 Провар шихтыCharge penetration 6,06.0 Провар шихтыCharge penetration 7,07.0 Непровар шихтыLack of fusion 4*four* 5,05.0 Провар шихтыCharge penetration 6,06.0 Провар шихтыCharge penetration 7,07.0 Непровар шихтыLack of fusion 5*five* 5,05.0 Провар шихтыCharge penetration 6,06.0 Провар шихтыCharge penetration 7,07.0 Непровар шихтыLack of fusion 66 6,06.0 Непровар шихтыLack of fusion 77 33 6,06.0 ДеформацияDeformation 4four 6,06.0 ДеформацияDeformation 5five 6,06.0 ДеформацияDeformation 66 6,06.0 ДеформацияDeformation 77 6,06.0 ДеформацияDeformation * – оптимальный вариант* - the best option

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)

Способ получения стеклометаллических микрошариков, включающий приготовление шихты, ее плазменное оплавление, улавливание микрошариков, отличающийся тем, что производят приготовление, увлажнение до 5-7%, гранулированной шихты размером 3-5 мм из смеси тонкодисперсных порошков меди и боя стекла при соотношении 1:3, а плазменное оплавление шихты производят при мощности работы плазмотрона 6 кВт и расходе гранулированной шихты 6 г/с.A method for producing glass-metal microballoons, including the preparation of a charge, its plasma melting, trapping of microballoons, characterized in that a granular charge 3-5 mm in size is prepared, moistened to 5-7%, from a mixture of finely dispersed copper powders and broken glass at a ratio of 1:3 , and the plasma melting of the mixture is carried out at a plasma torch power of 6 kW and a flow rate of granulated mixture of 6 g/s.
RU2022122968A 2022-08-26 Method for producing glass-metallic microballs RU2788194C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2788194C1 true RU2788194C1 (en) 2023-01-17

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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