RU2794069C1 - Способ получения композиционного порошка на основе карбида титана - Google Patents
Способ получения композиционного порошка на основе карбида титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794069C1 RU2794069C1 RU2022124469A RU2022124469A RU2794069C1 RU 2794069 C1 RU2794069 C1 RU 2794069C1 RU 2022124469 A RU2022124469 A RU 2022124469A RU 2022124469 A RU2022124469 A RU 2022124469A RU 2794069 C1 RU2794069 C1 RU 2794069C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium carbide
- particles
- suspension
- powder
- nickel
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционного материала на основе карбида титана. Может использоваться в качестве износостойкого и коррозионно-стойкого покрытия, наносимого газопламенным методом. Исходные материалы карбид титана, никель и гексагональный нитрид бора с равным размером частиц не более 1,5 мкм смешивают в смесителе-грануляторе с применением поливинилового спирта до получения суспензии. Суспензию подвергают распылительной сушке для получения сферических частиц карбида титана с оболочкой из гексагонального нитрида бора и никеля. Полученные частицы подвергают плазменной сфероидизации транспортирующим газом в виде газодисперсного потока. Обеспечивается получение сферического порошка композиционного материала на основе карбида титана с равномерным гранулометрическим составом и высоким сцеплением частиц. 1 пр.
Description
Изобретение относится к методу получения сферического порошка псевдосплава на основе карбида титана, а именно к способам изготовления композиционных порошков на основе карбида титана, который применяется в качестве износостойкого и коррозионностойкого покрытия, наносимого газопламенным методом.
Материал на основе карбида титана является износостойким, коррозионностойким химически инертным материал. Карбид титана является фазой переменного состава с широкой областью гомогенности по углероду. Относится к группе синтетических, сверхтвердых, жаропрочных материалам с высокой потребностью для производства защитных покрытий, карбидосталей и металлообрабатывающего инструмента.
Известен способ получения композиционных материалов из тугоплавких металлов, при котором исходные порошки смешивают в гравитационном смесителе, затем осуществляют механическое легирование, затем полученный порошок просушивают и классифицируют, после чего проводят низкотемпературную плазменную сфероидизацию с формированием частиц сферической формы (Патент РФ на изобретение №2762897 от 22.12.2020, МПК C01B32/907, C04B35/62615, C22C29/06, опубл. 23.12.2021 бюл.№36).
Недостатком данного способа получения композиционных материалов является организация защитной среды на момент механического легирования с применением аргонового газа, а также отсутствие контроля фракции сферических частиц в связи с тем, что операцию плазменной сфероидизации проводят с использованием разно дисперсного прекурсора с различной морфологией частиц.
Наиболее близким является способ изготовления композиционного порошка, по которому берут исходное сырье в виде порошков, смешивают исходные порошки в смесителе с применением поливинилового спирта до получения суспензии, суспензию подвергают распылительной сушке до получения частиц, и последующую классификацию полученного готового порошка (Патент Китая CN104195492 от 02.09.2014, МПК B22F1/00, C22C29/08, C23C4/04, C23C4/06, C23C4/129, опубл. 10.12.2014).
Недостатками данного способа являются отсутствие термического воздействия на полученные частиц сферической формы, что в свою очередь приведет к их разрушению при механическом воздействии и при транспортировке материала, а также не соответствие насыпной плотности чистого композиционного материала за счет присутствия в составе готового материала остаточной массы поливинилового спирта и за счет образовавшихся пустот в теле частицы после распылительной сушки.
Техническим результатом, на который направлено изобретение является получение частиц сферической формы порошка композиционного материала на основе карбида титана с равномерным гранулометрическим составом, и, следовательно, обладающим высоким качеством сцепления частиц между собой, что благоприятно влияет на получение истираемого покрытия их этих материалов методами плазменного напыления.
Технический результат достигается тем, что при выполнении способа получения композиционного порошка на основе карбида титана сначала смешивают исходные материалы карбид титана (ТC), никель (Ni) и гексагональный нитрид бора (BN) с равным размером частиц не более 1,5 мкм в смесителе- грануляторе с применением поливинилового спирта до получения суспензии, полученную суспензию подвергают распылительной сушке для получения сферических частиц карбида титана с оболочкой из гексагонального нитрида бора и никеля, полученные частицы подвергают плазменной сфероидизации транспортирующим газом в виде газодисперсного потока, затем обработанные частицы классифицируют по размеру 20-45 мкм, при этом порошок с размером частиц меньше 20 мкм отправляют на повторное смешивание в смесителе, а порошок с размером частицы более 45 мкм отправляют на дробление, после которой порошок обратно возвращается на классификацию.
Способ осуществляется следующим образом.
В качестве исходного сырья используют карбид титана (ТC), никеля (Ni) и гексагонального нитрида бора (BN) с равным размером частиц не более 1,5 мкм. Применение исходного сырья с одинаковым размером гранул позволяет повысить качество готового порошкового материала, за счет равномерного распределения частиц, позволяя получить сферические частицы на этапе распыления без существенного градиента разности фракционного размера.
При этом, если исходный размер гранул будет больше 1,5 мкм, то частицы при распылении образуют неравномерное распределение внутри одной гранулы, что снижает качество.
Затем исходные материалы смешивают в смесителе-грануляторе с применением поливинилового спирта до получения суспензии. Смешивание суспензии более 24 часов позволяет получить однородную дисперсную систему, из которой получается однородной структурой композиционный материал. Если смешивание производить менее 24 часов, то однородности суспензии не достичь, то есть и не получить равномерного покрытия.
Затем полученную суспензию подвергают распылительной сушке для получения сферических частиц.
Поученные частицы направляют на плазменную сфероидизацию для уменьшения внутренних зазоров в порошке и получения продукта более высокого качества. Кроме того, плазменная сфероидизация улучшает сферичность частиц что в 1,7 раз превышает, чем необработанного порошка.
При этом транспортирующий газ подается в виде газодисперсного потока в плазменную струю, воздействующую на частицы, в результате чего получается уплотненные частицы порошка сферической формы с конечной пористостью не более 1,5% с полным удалением связующего (поливинилового спирта) в момент сгорания в пламенном потоке и усадкой фракционного размера от 8 до 11%, что в свою очередь повышает качество готового композиционного материала за счет повышения характеристик насыпной плотности не менее чем в 1,5 раза и текучести полученного композиционного порошка не менее чем в 2 раза.
Плазменная обработка ослабляет остаточные напряжения в порошке исходя из того, что плазменная обработка дает более сферическую форму частиц с наименьшим количеством зазоров и деформации в порошке, что делает наиболее подходящим для нанесения защитных газотермических покрытий и аддитивного производства.
При последующей классификации частицы с размером меньше 20 мкм отправляют на повторное смешивание в смесителе-грануляторе, а частицы с размером более 45 мкм отправляют на дробление, после которой частицы обратно возвращаются на классификации.
Таким способом получают частицы порошкового композиционного материала в качестве основы у которого является карбид титана, а оболочка каждой частицы выполнена из гексагонального нитрида бора и никеля с размером гранул 20-45 мкм.
Данный способ позволяет повысить сцепление материалов внутри частицы, за счет уменьшения внутренних зазоров в порошке, и, следовательно, повысить качество и работоспособность композиционного материала с полученными частицами при эксплуатации в виде истираемого покрытия.
Пример осуществления способа.
Исходные материалы: карбид титана размер частиц 1.5 мкм, Никель размер частиц 1,2 мкм, Гексагональный нитрид бора размер частиц 1,3 мкм.
Смешивание исходных материалов осуществляется в смесителе распылительной сушильной установки марки БРС-10.
После распылительной сушки частицы направляют в плазменную установку для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы.
После классификации получили композиционный порошка, в качестве основы у которого является карбид титана, а оболочка каждой частицы выполнена из гексагонального нитрида бора и никеля с размером гранул 20-45 мкм.
Благодаря тому, что в способе получения композиционного порошка на основе карбида титана сначала смешивают исходные материалы карбид титана (ТC), никель (Ni) и гексагональный нитрид бора (BN) с равным размером частиц не более 1,5 мкм в смесителе- грануляторе с применением поливинилового спирта до получения суспензии, затем полученную суспензию подвергают распылительной сушке для получения сферических частиц карбида титана с оболочкой из гексагонального нитрида бора и никеля, полученные частицы подвергают плазменной сфероидизации транспортирующим газом в виде газодисперсного потока, затем обработанные частицы классифицируют по размеру 20-45 мкм, при этом порошок с размером частиц меньше 20 мкм отправляют на повторное смешивание в смесителе, а порошок с размером частицы более 45 мкм отправляют на дробление, после которой порошок обратно возвращается на классификацию достигается равномерный гранулометрический состав готового композиционного порошка, обладающим высоким качеством сцепления частиц между собой, что благоприятно влияет на получение истираемого покрытия их этих материалов методами плазменного напыления.
Claims (1)
- Способ получения композиционного порошка на основе карбида титана, включающий смешивание исходных материалов с применением поливинилового спирта до получения суспензии и распылительную сушку с получением частиц, отличающийся тем, что смешивают исходные материалы в виде карбида титана, никеля и гексагонального нитрида бора с равным размером частиц не более 1,5 мкм в смесителе-грануляторе до получения суспензии, полученную суспензию подвергают распылительной сушке для получения сферических частиц карбида титана с оболочкой из гексагонального нитрида бора и никеля, после чего частицы подвергают плазменной сфероидизации транспортирующим газом в виде газодисперсного потока.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2794069C1 true RU2794069C1 (ru) | 2023-04-11 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102294473A (zh) * | 2011-08-31 | 2011-12-28 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末及其制备方法和应用 |
| RU2460815C2 (ru) * | 2010-09-22 | 2012-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" Фгуп "Цнии Км "Прометей" | Способ получения композиционного порошкового материала системы металл - керамика износостойкого класса |
| RU2493938C2 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-09-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН | Композиционный нанопорошок и способ его получения |
| CN103736992A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-04-23 | 合肥工业大学 | 一种核壳结构纳米TiC/W复合粉体的制备方法 |
| CN104195492B (zh) * | 2014-09-02 | 2017-06-20 | 北京矿冶研究总院 | 耐磨耐蚀涂层材料及制备方法与涂层及制备方法 |
| WO2018046871A1 (fr) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | H.E.F | Poudre multimateriaux a grains composites pour la synthese additive |
| RU2727436C1 (ru) * | 2019-08-01 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Способ синтеза порошков со структурой ядро-оболочка |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460815C2 (ru) * | 2010-09-22 | 2012-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" Фгуп "Цнии Км "Прометей" | Способ получения композиционного порошкового материала системы металл - керамика износостойкого класса |
| CN102294473A (zh) * | 2011-08-31 | 2011-12-28 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末及其制备方法和应用 |
| RU2493938C2 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-09-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН | Композиционный нанопорошок и способ его получения |
| CN103736992A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-04-23 | 合肥工业大学 | 一种核壳结构纳米TiC/W复合粉体的制备方法 |
| CN104195492B (zh) * | 2014-09-02 | 2017-06-20 | 北京矿冶研究总院 | 耐磨耐蚀涂层材料及制备方法与涂层及制备方法 |
| WO2018046871A1 (fr) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | H.E.F | Poudre multimateriaux a grains composites pour la synthese additive |
| RU2727436C1 (ru) * | 2019-08-01 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Способ синтеза порошков со структурой ядро-оболочка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1866455B1 (en) | Thermal spray feedstock composition | |
| CN111254379B (zh) | 高熵陶瓷涂层的制备方法 | |
| KR102265373B1 (ko) | 크로뮴 질화물 함유 스프레잉 분말의 제조 방법 | |
| EP1999288B1 (en) | Method for forming a ceramic containing composite structure | |
| Wang et al. | Microstructural feature, thermal shock resistance and isothermal oxidation resistance of nanostructured zirconia coating | |
| US20060193993A1 (en) | High temperature spray dried composite abradable powder for combustion spraying and abradable barrier coating produced using same | |
| KR102326418B1 (ko) | 적층 합성용 합성 알갱이들을 구비한 복합재료 파우더 | |
| WO2015169132A1 (zh) | 一种制备热喷涂用WC-Co粉末的方法 | |
| CN106244970A (zh) | 热喷涂粉末及其制备方法 | |
| CN110172633A (zh) | 一种3d打印制备空心碳化硅增强铝基复合材料的方法 | |
| Solonenko et al. | Effect of the microstructure of SHS powders of titanium carbide–nichrome on the properties of detonation coatings | |
| JPH0387301A (ja) | 材料の処理および制造方法 | |
| US4508788A (en) | Plasma spray powder | |
| Drozdov et al. | Study of the formation of nanostructured composite powders in a plasma jet | |
| Lepeshev et al. | Physical, mechanical, and tribological properties of quasicrystalline Al-Cu-Fe coatings prepared by plasma spraying | |
| RU2794069C1 (ru) | Способ получения композиционного порошка на основе карбида титана | |
| RU2739924C1 (ru) | Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита | |
| CN104926307B (zh) | 一种Ti2AlC复合陶瓷材料的反应喷射合成制备方法 | |
| RU2414991C1 (ru) | Способ получения керамических изделий с наноразмерной структурой | |
| RU2807156C1 (ru) | Способ изготовления композиционного материала для износостойкого покрытия | |
| Drozdov et al. | Studying the production of modifying composite powders by plasma processing | |
| Yang et al. | Effects of Plasma-spraying Powers on Microstructure and Microhardness of In-Situ Nanostructured FeAl 2 O 4 Composite Coatings | |
| US4976948A (en) | Process for producing free-flowing chromium oxide powders having a low free chromium content | |
| Kalambaeva et al. | Structure of composite powders “TiC-high chromium cast iron binder” produced by SHS method | |
| CN109180209A (zh) | 一种采用原位自生法制备碳化硅纳米线增强石墨-碳化硅复合材料的方法 |