UA152965U - СПОСІБ ДЕЗІНТЕГРАЦІЇ БРУХТУ ПСЕВДОСПЛАВУ W-Ni-Fe - Google Patents

Abstract

Спосіб дезінтеграції брухту псевдосплаву W-Ni-Fe включає завантаження часток брухту в реактор з дистильованою водою, електроерозійне диспергування часток брухту псевдосплаву W-Ni-Fe у дистильованій воді з визначеними параметрами амплітуди робочої напруги, енергії в імпульсі та частоти проходження імпульсів, контроль електричних параметрів електроерозійного диспергування, подальшу фільтрацію дезінтегрованого брухту псевдосплаву з вилученням з нього мікрокомпонентів. Перед електроерозійним диспергуванням на частки брухту псевдосплаву W-Ni-Fe в дистильованій воді впливають високовольтними електричними розрядами з енергією в імпульсі від 1250 до 2500 Дж та частотою проходження розрядів від 4 до 10 Гц впродовж 20-60 с. Електроерозійне диспергування проводять за робочої напруги від 100 до 250 В з енергією в імпульсі від 0,9 до 2,5 Дж та частотою проходження імпульсів від 150 до 250 Гц впродовж 10-20 хвилин.

Description

Корисна модель належить до галузі металургії, зокрема порошкової металургії, і може бути використана при утилізації брухту важких псевдосплавів для отримання порошків з частинками мікронних розмірів, які застосовуються як складова частина шихти, що підлягає твердофазному спіканню для отримання сплавів.

Відомо, що псевдосплав - це композиційний матеріал, одержуваний в результаті об'єднання в одному матеріалі двох або більше металевих компонентів, які різняться за фізико-хімічними властивостями, що не дозволяє отримувати металеві сплави на їх основі за стандартними металургійними технологіями, та є продуктом порошкової металургії. Основою псевдосплавів є вольфрам (М/), нікель (Мі), залізо (Ре) або мідь (Си), до їх складу можуть входити інші метали, наприклад молібден (Мо), кобальт (Ко), хром (Сг). Отримують псевдосплави шляхом пресування порошку вольфраму з подальшим просоченням розплавом заліза та нікелю. З огляду на те, що вольфрам є дуже дорогим, дефіцитним матеріалом, то актуальним є його отримання з брухту псевдосплавів. Одним із способів отримання вольфраму з псевдосплавів є електроерозійне диспергування з подальшим хімічним виділенням вольфраму з отриманого дрібнодисперсного порошку. При цьому задовільним вважається руйнування матеріалу брухту псевдосплаву на порошкові мікрокомпоненти в кількості 87-90 95 мас. від вихідної кількості.

Відомий "Способ получения вольфрамо-титано-кобальтовьїх порошков из отходов сплава

ТЗОК4 в спирте" (Патент РФ Мо 2709561 МПК 8В22Е 9/14), який полягає в електроерозійному диспергуванні відходів сплаву Т3ОК4 в спирті при напрузі на електродах від 110 до 120 В, ємності конденсаторів 48 мкФ та частоті проходження імпульсів від 130 до 140 Гц.

Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, є такі: в рідкому діелектричному середовищі проводять електроерозійне диспергування брухту твердого сплаву з визначеними параметрами амплітуди розрядної напруги, енергії в імпульсі та частоти проходження імпульсів.

До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що у способі відсутня можливість контролю тривалості електроерозійного диспергування брухту твердого сплаву, що не дозволяє забезпечити високу продуктивність процесу електроерозійного диспергування. Вузькі діапазони електричних параметрів обробки сплаву електроерозійним методом обмежують ефективність способу обробки ряду важких псевдосплавів УУ-Мі-Ре, які відрізняються один від одного за вмістом компонентів і, відповідно, мають відмінності в структурі сплаву та морфології його поверхні.

Найбільш близьким аналогом корисної моделі за сукупністю ознак є "Способ получения порошка псевдосплава Му/-Мі-е методом злектрозрозионного диспергирования в дистиллированной воде" (патент РФ Мо 2683162, МПК С22С 27/04, В22Е 9/14, С22С 1/00, В2ЗН 1/00), що включає підготовку брухту псевдосплаву (стружка), завантаження його в реактор, монтаж електродів, заповнення реактора дистильованою водою, проведення електроерозійного диспергування при частоті проходження імпульсів 156 Гц, напрузі на електродах 100 В та ємності розрядних конденсаторів 65,5 мкФ, контроль електроерозійного диспергування, відключення процесу, фільтрацію отриманого порошку з подальшим поділом на компоненти.

Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, є такі: - завантаження часток брухту в реактор з дистильованою водою; - електроерозійне диспергування часток брухту псевдосплаву МУ-Мі-Ре у дистильованій воді з визначеними параметрами амплітуди робочої напруги, енергії в імпульсі та частоти проходження імпульсів; - контроль електричних параметрів електроерозійного диспергування; - подальша фільтрація дезінтегрованого брухту псевдосплаву з вилученням 3 нього мікрокомпонентів.

До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що в способі не визначена тривалість електроерозійного диспергування брухту важкого псевдосплаву, а зазначення конкретних величин частоти проходження імпульсів, ємності розрядних конденсаторів та робочої напруги на електродах дозволяє застосовувати спосіб тільки для псевдосплаву з одним конкретним відсотковим вмістом компонентів, тоді як в псевдосплавах М/-Мі-Ре вміст вольфраму коливається від 90 до 95 95, вміст нікелю становить від 3,5 до 7 95, заліза - від 1,5 до З 95. Такі відмінності у складі важких псевдосплавів МУ-Мі-Ре зумовлюють різні їх тепло- та електрофізичні властивості, варіативність структури сплавів та морфології поверхні частинок. Всі ці фактори перешкоджають отриманню високої та стабільної продуктивності процесу дезінтеграції брухту псевдосплаву МУ-Мі-Ее.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити спосіб дезінтеграції брухту псевдосплаву МУ-Мі-Ре шляхом введення нових операцій та оптимізації процесу обробки бо електричними розрядами часток брухту опсевдосплаву УУ-Мі-Ре, що дозволить дією високовольтних електричних розрядів отримати мікродефекти (пори та тріщини) в частках брухту псевдосплаву та підвищити продуктивність його дезінтеграції до часток мікрометрового розміру і за рахунок цього забезпечити високий ступінь дезінтеграції брухту псевдосплаву ММУ-МІі-

Ее на мікрокомпоненти та стабільність процесу дезінтеграції.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі дезінтеграції брухту псевдосплаву УУ-МІі-

Бе, що включає завантаження часток брухту в реактор з дистильованою водою, електроерозійне диспергування часток брухту псевдосплаву М/-Мі-Ре у дистильованій воді з визначеними параметрами амплітуди робочої напруги, енергії в імпульсі та частоти проходження імпульсів, контроль електричних параметрів електроерозійного диспергування, подальшу фільтрацію дезінтегрованого брухту опсевдосплаву з вилученням 3 нього мікрокомпонентів, згідно з корисною моделлю, перед електроерозійним диспергуванням на частки брухту псевдосплаву МУ-Мі-Ре в дистильованій воді впливають високовольтними електричними розрядами з енергією в імпульсі від 1250 до 2500 Дж та частотою проходження розрядів від 4 до 10 Гц впродовж 20-60 с, при цьому електроерозійне диспергування проводять за робочої напруги від 100 до 250 В з енергією в імпульсі від 0,9 до 2,5 Дж та частотою проходження імпульсів від 150 до 250 Гц впродовж 10-20 хвилин.

Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між ознаками способу і технічним результатом, необхідно відзначити таке.

Ознака "перед електроерозійним диспергуванням на частки брухту псевдосплаву МУ-Мі-Ре в дистильованій воді впливають високовольтними електричними розрядами з енергією в імпульсі від 1250 до 2500 Дж та частотою проходження розрядів від 4 до 10 Гц впродовж 20-60 с" дозволяє отримати мікродефекти (пори та тріщини) на поверхні часток брухту псевдосплаву, збільшити площу поверхні часток брухту, що надалі дозволяє полегшити процес міграції каналів іскрових розрядів поверхнею частки, збільшує ефективну площу поверхні знімання металу, забезпечує механоактивацію оброблюваного матеріалу в цілому та підвищує ефективність електроерозійного диспергування брухту псевдосплаву. Зазначені діапазони величини енергії в імпульсі, частоти проходження імпульсів та часу впливу високовольтних розрядних імпульсів є достатніми для утворення мікродефектів на поверхні часток брухту псевдосплаву МУ-Мі-Бе з відсотковим вмістом вольфраму від 90 до 95595, що найбільш широко застосовується в промисловості. Для кожної окремої марки псевдосплаву М/-Мі-Ре, залежно від відсоткового вмісту вольфраму, і, відповідно, вмісту нікелю та заліза, дослідним шляхом визначено режим впливу на нього високовольтних електричних розрядів, параметри режимів знаходяться у визначених діапазонах.

Ознака "електроерозійне диспергування проводять за робочої напруги від 100 до 250 В з енергією в імпульсі від 0,9 до 2,5 Дж та частотою проходження імпульсів від 150 до 250 Гц впродовж 10-20 хвилин" дозволяє підвищити вибірковість процесу поділу матеріалу псевдосплаву на мікрокомпоненти, розширює діапазон марок псевдосплавів М/-Мі-Бе, що піддаються ефективному електроерозійному диспергуванню, і за рахунок цього забезпечити високий ступінь дезінтеграції брухту псевдосплаву М/-Мі-Ре на мікрокомпоненти та стабільність процесу дезінтеграції.

Обробка матеріалу брухту псевдосплаву, на поверхні часток якого після впливу високовольтних електричних розрядів утворилися мікродефекти, низьковольтними імпульсами електричного струму забезпечує прискорену дезінтеграцію матеріалу псевдосплаву на мікрокомпонети за рахунок дії теплових, електромагнітних та гідродинамічних полів.

Лабораторним шляхом визначено необхідні тривалості процесу електроерозійного диспергування частинок брухту, що пройшов попередню електророзрядну механоактивацію.

Вибрана послідовність дій у способі та використання визначених дослідним лабораторним шляхом діапазонів робочих напруг, енергій в одиничному імпульсі та тривалостей стадій обробки створюють оптимальні умови дезінтеграції брухту псевдосплаву М/-Мі-бе на мікрокомпоненти, а контроль за параметрами обробки високовольтними розрядами забезпечує стабільність процесу дезінтеграції.

Спосіб здійснюють таким чином:

Частки брухту псевдосплаву М/-Мі-Ре завантажують у реактор (електророзрядну камеру) електророзрядної установки. Заповнюють реактор електророзрядної установки дистильованою водою - зазвичай об'ємне співвідношення брухт псевдосплаву/вода становить від 1/5 до 1/6.

Впливають високовольтними електричними розрядами на частки псевдосплаву з енергією в імпульсі від 1250 до 2500 Дж з частотою проходження розрядів від 4 до 10 Гц протягом від 20 до 60 с. Рекомендовані режими впливу високовольтних електричних розрядів визначені в результаті лабораторних досліджень. Визначали діапазон величини енергії в одиночному бо розряді, достатньої для утворення мікродефектів (мікропор та мікротріщин) в частках брухту псевдосплаву, залежно від співвідношення УМ, Мі та Бе. Встановлено, що обробка високовольтними електричним розрядами з енергією менше 1250 Дж не приводить до виникнення на поверхні частинок матеріалу псевдосплаву МУ-Мі-бе мікродефектів у суттєвій кількості, при обробці імпульсами з енергією понад 2500 Дж значна доля часток оплавляється та злипається, утворюючи агломерати. Визначена лабораторним шляхом ефективна частота проходження високовольтних електричних розрядів (від 4 до 10 Гц) сприяє створенню умов, за яких у реакторі з оброблюваним матеріалом виникає потужна об'ємна кавітація, що є головним інструментом механоактивації матеріалу, що оброблюється. Час обробки високовольтними електричними розрядами вибирають з отриманих дослідним шляхом залежностей питомої площі поверхні частинок брухту псевдосплаву М/-Мі-Ре від часу обробки (Фіг. 1). Дані отримані для трьох марок псевдосплаву УУ-Мі-Ре з різним відсотковим вмістом компонентів.

В ході впливу високовольтними електричними розрядами шляхом осцилографування здійснюють контроль величин розрядного струму та напруги. Вимикають джерело високовольтної напруги.

Підключають джерело низьковольтної напруги і проводять електроерозійну обробку часток брухту псевдосплаву при амплітуді робочої напруги від 100 до 250 В з частотою проходження імпульсів від 150 до 250 Гц і енергією в імпульсі від 0,9 до 2,5 Дж впродовж 10-20 хвилин.

Параметри електроерозійної обробки матеріалу були визначені лабораторним шляхом. При енергії в імпульсі менше 0,9 Дж не спостерігаються активні електроерозійні явища в обсязі часток псевдосплаву. При енергії в імпульсі більше 2,5 Дж частинки, що утворюються в ході електроерозійних процесів, проявляють схильність до злипання та збільшується процентний вміст частинок і середнім діаметром більше 100 мкм.

Час електроерозійної обробки вибирають з отриманих дослідним шляхом залежностей масової частки частинок брухту псевдосплаву М/-Мі-Ре з еквівалентним діаметром менше 100 мкм від часу електроерозійної обробки (Фіг. 2). Дані отримані для трьох марок псевдосплаву Му/-

Мі-Ее з різним відсотковим вмістом компонентів.

В ході електроерозійної обробки шляхом осцилографування контролюють величини розрядного струму та напруги. Вимикають джерело низьковольтної напруги.

Проводять фільтрацію отриманої суміші з відокремленням часток псевдосплаву з еквівалентним діаметром понад 100 мкм від менших частинок порошку псевдосплаву.

В цілому, послідовний електророзрядний вплив на брухт псевдосплаву М/-Мі-бе забезпечує кінцевий вихід порошку з частинками розміром менше 100 мкм у кількості до 94 95 мас. від кількості вихідного матеріалу, загальна тривалість електророзрядної обробки становить не більше 21 хвилини, що показує високу продуктивність способу дезінтеграції брухту псевдосплаву на мікрокомпоненти.

Приклад:

Спосіб реалізований при дезінтеграції частинок брухту псевдосплаву М/-Мі-Ре з наступним відсотковим вмістом компонентів: М/-95 95, Мі-3,5 Уо, Ее-1,5 9б.

Частки псевдосплаву лінійним розміром близько 5 мм помістили в реактор електророзрядної установки. Реактор заповнили дистильованою водою при об'ємному співвідношенні часток брухту та води 1/5. Подали напругу на високовольтні електроди і впливали високовольтними електричними розрядами на частки псевдосплаву з енергією в імпульсі 1800 Дж при частоті проходження імпульсів 6 Гц протягом 45 с.

Джерело високої напруги відключили, підключили джерело низької напруги.

Для електроерозійного диспергування впливали на частки псевдосплаву електричними імпульсами з амплітудою робочої напруги 200 В та частотою 200 Гц з енергією в імпульсі 1,5 Дж протягом 15 хвилин.

Джерело низької напруги відключили.

В ході обох видів електророзрядної обробки часток псевдосплаву шляхом осцилографування контролювали величини розрядного струму та напруги.

Провели фільтрацію дезінтегрованого брухту псевдосплаву з вилученням із нього часток розміром менше 100 мкм.

При фільтрації отриманої суміші було встановлено, що кількість частинок псевдосплаву з еквівалентним діаметром менше 100 мкм склала близько 9295 мас. від маси вихідного матеріалу, що вказує на високу ефективність способу дезінтеграції брухту псевдосплаву МУ-Мі-

Ев.

Таким чином, використання способу дезінтеграції брухту псевдосплаву М/-Мі-Ге дозволить дією високовольтних електричних розрядів отримати мікродефекти в частках брухту псевдосплаву та підвищити продуктивність його дезінтеграції до частинок мікрометрового розміру, що забезпечить високий ступінь дезінтеграції брухту псевдосплаву М/-Мі-бе на мікрокомпоненти та стабільність процесу дезінтеграції.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб дезінтеграції брухту псевдосплаву М/-Мі-Ре, що включає завантаження часток брухту в реактор з дистильованою водою, електроерозійне диспергування часток брухту псевдосплаву МУ-Мі-ге у дистильованій воді з визначеними параметрами амплітуди робочої напруги, енергії в імпульсі та частоти проходження імпульсів, контроль електричних параметрів електроерозійного диспергування, подальшу фільтрацію дезінтегрованого брухту псевдосплаву з вилученням з нього мікрокомпонентів, який відрізняється тим, що перед електроерозійним диспергуванням на частки брухту псевдосплаву МУ-Мі-Ре в дистильованій воді впливають високовольтними електричними розрядами з енергією в імпульсі від 1250 до 2500 Дж та частотою проходження розрядів від 4 до 10 Гц впродовж 20-60 с, при цьому електроерозійне диспергування проводять за робочої напруги від 100 до 250 В з енергією в імпульсі від 0,9 до 2,5 Дж та частотою проходження імпульсів від 150 до 250 Гц впродовж 10-20 хвилин. МКК : чо ШЕ ки тужух 2 ОК що МЖК З. й о под, ЕЕ й . В МО ще М - З З: КО УЖ о ванню Я : о. о. 0 евнжз5а15 ух с ВОСМЕОО с . ЩЕ я ни Ж : ПО З ЗЕ М 3 МОЖ Б ше З 8 2 с . Ше В фо. ше о. я «а хо що 50 ВО Час обробки, є Фіг, 1