RU2133173C1 - Способ получения порошка с микрокристаллической структурой - Google Patents
Способ получения порошка с микрокристаллической структурой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133173C1 RU2133173C1 RU97119398A RU97119398A RU2133173C1 RU 2133173 C1 RU2133173 C1 RU 2133173C1 RU 97119398 A RU97119398 A RU 97119398A RU 97119398 A RU97119398 A RU 97119398A RU 2133173 C1 RU2133173 C1 RU 2133173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- metal
- gas
- air
- zinc
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 23
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000003947 ethylamines Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Способ включает непрерывную подачу металлической проволоки и газа в зону горения электрической дуги, введение образовавшихся капель металла в жидкий охладитель и последующее извлечение порошка, причем в качестве газа используют смесь воздуха и углеводородного вещества при температуре, превышающей температуру кипения металла, а в качестве охладителя - раствор глицерина или этиламина в дистиллированной воде. Быстрое затвердевание распыленных воздушной плазмой металлических частиц приводит к образованию микрокристаллической структуры с высокой концентрацией дефектов. Полученный порошок обладает повышенными антикоррозионными свойствами. 3 з. п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.
Description
Изобретение относится к технологии получения металлических порошков с микрокристаллической структурой для порошковой металлургии, гальванических элементов и т.п.
Известен способ получения металлических порошков, в котором между электродами создают дугу, расплавляющую концы электродов, капли расплава падают на охлаждаемый вращающийся диск, который разбрасывает капли за счет центробежной силы (см. например, международную заявку PCT 88/01919, МКИ В 22 F 9/10).
Недостаток этого способа заключается в том, что для охлаждения частиц используется дополнительное устройство в виде диска с приводом и системой охлаждения диска, необходима специальная камера для сбора порошка, во взрывобезопасном исполнении ввиду пирофорности многих мелкодисперсных порошков.
Наиболее близким данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения металлического порошка с микрокристаллической структурой путем расплавления проволоки, непрерывно подаваемой в зону горения электрической дуги и эвакуации капель расплава в жидкий охладитель (см. например, заявку ФРГ N 3233402, МКИ В 22 F 9/14, 1980.
Однако в этом способе используется лишь одна проволока распыляемого материала, которая является электродом. В качестве второго электрода попользуется водоохлаждаемый вращающийся диск. Между проволокой и диском горит дуга постоянного тока, а сброс частиц осуществляется магнитным полем, специально создаваемым в зоне распыления. Операции проводят в атмосфере инертного газа, в вакууме или в ванне с жидкостью.
Одним из недостатков прототипа является наличие пассивного нерасходуемого электрода-диска, не участвующего в процессе образования порошка, так как он служит лишь для поддержания горения дуги. Другим недостатком является принципиальная невозможность устойчивой работы системы с вращающимся электродом на переменном токе. Поэтому для работы прототипа требуется источник питания специального типа с крутопадающей ("штыковой") характеристикой (как для любой свободно горящей дуги). Эти недостатки сжижают производительность процесса и неоправданно повышают сложность установки.
Получаемый таким способом порошок не обладает высокими антикоррозионными свойствами, так как процесс охлаждения порошка недостаточно интенсивен.
Целью настоящего изобретения является получение порошка с микрокристаллической структурой, имеющего повышенные антикоррозийные свойства.
Указанная цель достигается за счет того, что в способе получения металлического порошка с микрокристаллической структурой, включающем непрерывную подачу металлической проволоки и газа в зону горения электрической дуги, введение образовавшихся капель металла в жидкий охладитель и последующее извлечение порошка, в качестве газа используют продукты сгорания, например, стехиометрической смеси воздуха и углеводородного вещества при температуре, превышающей температуру кипения металла, причем при получении цинкового порошка в качестве охладителя используют раствор глицерина или этиламина в дистиллированной воде, перед извлечением порошок разделяют на фракции в охладителе путем центробежной сегрегации, а извлечение порошка производят путем выпаривания охладителя.
Анализ технической и патентной литературы показал, что несмотря на наличие в ней большого количества работ, посвященных получению материалов с микрокристаллической структурой ("Доклады АН СССР", 1982, т.267, N 3, стр. 619-623, акцептованная заявка Великобритании Национальная классификация С7Х N 1587895, 1978 г. и другие), полная совокупность последовательных действий, изложенная выше не обнаружена, что позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "Новизна".
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации данного способа;
На фиг. 2, 3 - схемы плазмотронов коаксиального типа, в которых распыляемый металл подается через центральный электрод;
На фиг. 4 - схема установки с двухпроволочным электродуговым металлизационным аппаратом;
Устройство для получения металлического порошка содержит установленные на основании: блок непрерывной подачи проволоки 1, устройство дня расплавления проволоки 2, узел 3 для эвакуации капель расплава, в который из агрегата 4 подается воздух, а из агрегата 5 - углеводородный газ. Смесь углеводородного газа из узла 3 распыляет металл в ванну 6 с жидкостью, в качестве которой используют растворы этиламинов в дистиллированной воде. Гранулы порошка разделяются по фракциям в разделителе 7 фракций. После разделения на фракции порошок сушат в блоке 8 сушки порошка, куда подают из источника 9 инертный газ. Устройство снабжено источником электропитания 10 и приборами контроля 11 и управления 12.
На фиг. 2, 3 - схемы плазмотронов коаксиального типа, в которых распыляемый металл подается через центральный электрод;
На фиг. 4 - схема установки с двухпроволочным электродуговым металлизационным аппаратом;
Устройство для получения металлического порошка содержит установленные на основании: блок непрерывной подачи проволоки 1, устройство дня расплавления проволоки 2, узел 3 для эвакуации капель расплава, в который из агрегата 4 подается воздух, а из агрегата 5 - углеводородный газ. Смесь углеводородного газа из узла 3 распыляет металл в ванну 6 с жидкостью, в качестве которой используют растворы этиламинов в дистиллированной воде. Гранулы порошка разделяются по фракциям в разделителе 7 фракций. После разделения на фракции порошок сушат в блоке 8 сушки порошка, куда подают из источника 9 инертный газ. Устройство снабжено источником электропитания 10 и приборами контроля 11 и управления 12.
Устройство для расплавления проволоки может быть выполнено в виде блока расплавления 2-х проволок или в виде плазмотронов с расплавлением одного прутка коаксиальным потоком низкотемпературной плазмы.
Плазмотрон (фиг. 2) состоит из полого медного охлаждаемого электрода 13, установленного внутри него по оси медного охлаждаемого электрода 14, имеющего осевой сквозной канал 15 для подачи расплавляемого материала проволоки, соленоида 16, надетого на корпус электрода 13, выхлопного сменного профилированного охлаждаемого сопла 17, узла 18 ввода смеси воздуха с углеводородным газом, который является плазмообразующим газом, содержащего торцевую заднюю крышку-изолятор 19 с отверстиями 20 для подачи плазмообразующего газа, блока 2 подачи распыляемой проволоки.
Плазмотрон работает следующим образом. В системы охлаждения электродов 13, 14 и сопла 17 подается вода. Затем через отверстия 20 в крышке-изоляторе 19 в полость электрода 13 подается газ. Возбуждается дуговой разряд в кольцевом зазоре между электродами 13 и 14. В результате взаимодействия собственного магнитного поля дуги и осевого поля соленоида 16 дуга приходит в движение, вращаясь в зазоре в плоскости, нормальной оси плазмотрона. При протекании газа через зону вращения дуги, температура его повышается до 4000 - 4500 К. Так как дуга является плохо продуваемым телом, она при своем движении закручивает поток газа. Во избежание этого эффекта (приводящего к периферийной сепарации частиц материала) отверстия 20 в крышке-изоляторе 19 выполнены так, что поступающий в камеру плазмотрона газ приобретает закрутку в сторону, противоположную направлению вращения дуги. В результате газ, проходящий через зону дуги, полностью теряет закрутку вдоль оси плазмотрона и попадает в выходное сопло 17. Через осевой канал 15 в электроде 14 блоком 1 подается материал в виде проволоки, который нагревается, расплавляется плазмой и нагревается до температуры, близкой к температуре кипения. Расплав распыляется смесью воздуха с углеводородным газом в ванну с раствором этиламинов, обеспечивая скорость охлаждения капель 105 - 107 град/с.
Другой вариант плазмотрона для получения порошка показан на фиг. 3. Плазмотрон содержит соленоид 21, наружный охлаждаемый электрод 22, внутренний электрод 23, изолирующую втулку 24, через канал 25 которой в камеру 26 подается напыляемый материал, и сменное сопло 27, состоящее из входного сужающего участка 28 и выходного расширяющего 29,
Плазмотрон работает следующим образом. В плазмотрон подается плазмообразующий газ (смесь воздуха с углеводородным газом) и охлаждающая жидкость.
Плазмотрон работает следующим образом. В плазмотрон подается плазмообразующий газ (смесь воздуха с углеводородным газом) и охлаждающая жидкость.
В кольцевом зазоре между электродами 22 и 23 возбуждается электрический разряд. Через канал 25 в изолирующей втулке 24 в камеру 26 подается пруток проволоки.
В сечении перехода от сужающегося конуса к расширяющемуся пограничный слой, образующийся на стенках сопла выше по потоку, срывается и проходное сечение для газа оказывается равным сечению сопла. В результате расход газа через сопло возрастает. Плазмотрон позволяет получать порошки из прутковых и проволочных материалов диаметром до 20 мм, что дает возможность использовать прокат черных и цветных металлов. Ресурс одной пары электродов при работе на сжатом воздухе непосредственно от компрессора с давлением до 0,6 МПа при токе 500-700 А составляет приблизительно 150 часов.
Расплав и распыление могут осуществляться в двухпроволочном электродуговом металлизационном аппарате. Схема установки приведена на фиг.4.
Установка содержит раму 27, каркас 28, кассеты для проволоки 29, электродуговой металлизатор 30, блок колошников 31, приемник порошка 32, тележку 33 и фиксатор 34. Электрометаллизаторы 30 устанавливаются с возможностью вертикального перемещения для регулировки расстояния до свободной поверхности жидкости в приемнике порошка 32. Колошники 31 это усеченные конусы с отверстиями в центре и отверстиями в конической части для выхода газа, смещенные относительно друг друга в шахматном порядке. Количество колошников, зазор между ними, место расположения в приемнике определяется экспериментально для каждого порошка. В состав установки отдельным блоком входит генератор защитного газа 35, который состоит из вентилятора, газовой горелки, камеры сгорания и системы запорно-регулирующей арматуры для регулировки коэффициента избытка воздуха и расхода продуктов сгорания.
Осуществление способа проиллюстрировано на примере получения порошка цинка в двухпроволочном электродуговом металлизационном аппарате, работающем на переменном токе, и порошка меди на плазмотроне, изображенном на фиг. 4.
Пример осуществления способа.
Способ осуществляется в следующей последовательности:
1. Приемник порошка заполняется водным раствором этиламина. Тип этиламина и концентрация водного раствора определяется предварительно, исходя из теплоемкости раствора и химической активности получаемого порошка.
1. Приемник порошка заполняется водным раствором этиламина. Тип этиламина и концентрация водного раствора определяется предварительно, исходя из теплоемкости раствора и химической активности получаемого порошка.
2. Электродуговой металлизатор устанавливается на раме так, чтобы его сопло было обращено вниз к свободной поверхности жидкости. Ось сопла совпадает с осью приемника порошка.
3. Распыляемую проволоку очищают от грязи и консервационной смазки, наматывают на кассеты и устанавливают на кронштейне установки. Проволоку с обеих кассет заправляют в электродуговой металлизатор так, чтобы их концы соединились.
4. Включают генератор защитной среды, устанавливают расходы углеводородного газа и воздуха для обеспечивания требуемого состава продуктов сгорания.
5. Включают компрессор и соединяют его входной патрубок с выходной магистралью генератора защитного газа.
6. Открывают подачу газа от компрессора к электродуговому металлизатору и устанавливают его расход, равным заранее определенной величине для каждого материала и требуемой дисперсности получаемого порошка.
7. Включают подачу напряжения на электродуговой металлизатор от сетевого трансформатора переменного тока промышленной частоты.
8. Включают электродуговой металлизатор на заранее подобранном режиме по току и напряжению и распыляют проволоку в приемник порошка.
9. Порошок вместе с жидкостью рассеивают по необходимым фракциям.
10. Нужную фракцию извлекают из жидкости и сушат в атмосфере инертного газа.
11. После сушки порошок пофракционно упаковывают в герметичную тару. Таким образом, при осуществлении настоящего способа в отличие от известных, необходимая для образования микрокристаллических структур порошка скорость охлаждения 105 - 107 град/с, в результате которой частицы металла затвердевают раньше, чем происходит их кристаллизация, достигается за счет того, что кипящий металл распыляют высокоскоростным газовым потоком в жидкость комнатной температуры; это обеспечивает процессу повышенную экономичность и удобство осуществления. В то время как в существующих устройствах ту же скорость охлаждения достигают путем охлаждения от температуры плавления до криогенной температуры.
Таким образом данный способ получения металлического порошка позволяет изготавливать порошки с повышенными антикоррозийными свойствами, т.е. достигается цель изобретения. Таким способом могут быть получены порошки микрокристаллического цинка, никеля, меди, алюминия.
Полученный порошок цинка был испытан на коррозионную стойкость с основной фракцией частиц в 63 мкм. Форма частиц порошка в основном сферическая, металлографический анализ травленных шлифов частиц порошка на инструментальном микроскопе при увеличении в 200 раз показал, что микрочастицы состоят из микрокристаллических зерен размером 0,7-1,1 мкм с включением игольчатых структур размером в поперечнике 0,03 мкм и в длину 0,7-0,9 мкм, а также дендритных структур с разветвленностью до 0,12-0,17 мкм. Наличие трех структур заказывает на то, что испытанный порошок цинка был смесью микрокристаллического и аморфизированного цинка. Исследование образцов порошка цинка на электронном микроскопе при 8500-кратном увеличении показало дислокации дефектов решетки по краям зерен и до 50% дефектов решетки цинка в игольчатых и дендритных структурах.
Испытания трех типов микрокристаллического цинкового порошка проводились в коррозиметрах. Испытывались следующие типы:
- изготовленного в среде защитного газа с контролируемой степенью окисленности и сушкой с атмосфере аргона при комнатной температуре при распылении в 2% раствор моноэтиламина в дистиллированной воде при скорости охлаждения 106 - 107 град/с;
- изготовленного методом напыления воздухом в 1 % раствор моноэтиламина в дистиллированной воде с диэлектрической постоянной 80 в металлической коррозионно-стойкой емкости при скорости охлаждения порошка 107 - 108 град/с. При этом способе основного вещества было получено 89%;
- изготовленного методом напыления в бидистиллированную воду с 5-процентным раствором диэтиламин с диэлектрической постоянной 81 в стеклянной емкости при скорости охлаждения порошка 107 - 108 град/с. При этом способе основного вещества было получено 93%.
- изготовленного в среде защитного газа с контролируемой степенью окисленности и сушкой с атмосфере аргона при комнатной температуре при распылении в 2% раствор моноэтиламина в дистиллированной воде при скорости охлаждения 106 - 107 град/с;
- изготовленного методом напыления воздухом в 1 % раствор моноэтиламина в дистиллированной воде с диэлектрической постоянной 80 в металлической коррозионно-стойкой емкости при скорости охлаждения порошка 107 - 108 град/с. При этом способе основного вещества было получено 89%;
- изготовленного методом напыления в бидистиллированную воду с 5-процентным раствором диэтиламин с диэлектрической постоянной 81 в стеклянной емкости при скорости охлаждения порошка 107 - 108 град/с. При этом способе основного вещества было получено 93%.
В качестве контрольного образца брали смесь цинковых порошков ПЦ6 и ПЦ7, изготовленных в соответствии с существующей технологией производства.
Испытания первого типа цинкового порошка показали следующие результаты:
- скорость коррозии аморфного цинкового порошка
К м а.ц. = 0,056 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии контрольной смеси цинковых порошков
К м контр. = 0,12 мл H2/г•сутки
При методике ВНИИТ скорость коррозии цинка при температуре по Цельсию от 10 до 30 градусов не должна превышать:
для ПЦ-6 0,1 мл. H2/г•сутки
для ПЦ-7 0,3 мл. H2/г•сутки
Таким образом следует, что полученный описанным способом порошок цинка имеет более высокие антикоррозийные свойства, чем известные порошки цинка.
- скорость коррозии аморфного цинкового порошка
К м а.ц. = 0,056 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии контрольной смеси цинковых порошков
К м контр. = 0,12 мл H2/г•сутки
При методике ВНИИТ скорость коррозии цинка при температуре по Цельсию от 10 до 30 градусов не должна превышать:
для ПЦ-6 0,1 мл. H2/г•сутки
для ПЦ-7 0,3 мл. H2/г•сутки
Таким образом следует, что полученный описанным способом порошок цинка имеет более высокие антикоррозийные свойства, чем известные порошки цинка.
Из первого типа цинкового порошка была изготовлена активная цинковая масса отрицательного электрода без содержания ртути. Активная масса представляет собой микродисперсную структуру с хорошим загущением до пенетрации 200-230 единиц. Для испытания были изготовлены с использованием активной массы пастированного цинка без содержания ртути две партии щелочных химических источников тока А343 и единовременно были отобраны две партии контрольных источников типа А343. Наблюдения проводились за электрическими параметрами изготовленных химических источников тока (ИТ) А343 в течение 10 месяцев. Результаты наблюдений представлены в табл.1 (см. в конце описания).
Испытания второго типа цинкового порошка показали следующие результаты:
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, порошок влажный
К м а.ц.м.д. = 0,33 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и выдержанного трое суток на воздухе
Км а.ц.м.д. = 0,09 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и без выдержки заправленного в коррозиметры
К м а.ц.м.д. = 0,05 мл H2/г•сутки
Испытания третьего типа цинкового порошка показали следующие результаты:
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, порошок влажный
Км а.ц.с.д. = 0,24 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и выдержанного трое суток на воздухе
К м а.ц.с.д. = 0,12 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и без выдержки заправленного в коррозиметры
К м а.ц.с.д. = 0,05 мл H2/г•сутки
Из цинковых порошков второго и третьего типов с коррозионной стойкостью 0,05 мл H2/г•сутки была изготовлена активная масса отрицательного электрода, причем из каждого типа в отдельности. Массы имели пенетрацию 190-220 с микродисперсионным составом и загущались быстро. После этого были собраны щелочные ХИТ А332 по три элемента в каждом варианте и отобраны три контрольных элемента, изготовленных стандартным способом. Результаты испытаний приведены в табл. 2 (см. в конце описания).
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, порошок влажный
К м а.ц.м.д. = 0,33 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и выдержанного трое суток на воздухе
Км а.ц.м.д. = 0,09 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и без выдержки заправленного в коррозиметры
К м а.ц.м.д. = 0,05 мл H2/г•сутки
Испытания третьего типа цинкового порошка показали следующие результаты:
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, порошок влажный
Км а.ц.с.д. = 0,24 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и выдержанного трое суток на воздухе
К м а.ц.с.д. = 0,12 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и без выдержки заправленного в коррозиметры
К м а.ц.с.д. = 0,05 мл H2/г•сутки
Из цинковых порошков второго и третьего типов с коррозионной стойкостью 0,05 мл H2/г•сутки была изготовлена активная масса отрицательного электрода, причем из каждого типа в отдельности. Массы имели пенетрацию 190-220 с микродисперсионным составом и загущались быстро. После этого были собраны щелочные ХИТ А332 по три элемента в каждом варианте и отобраны три контрольных элемента, изготовленных стандартным способом. Результаты испытаний приведены в табл. 2 (см. в конце описания).
Приведенные результаты позволяют сделать следующие выводы.
1. Скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка имеет значения в два раза ниже по сравнению со значениями скорости коррозии смеси цинковых порошков ПЦ-6 и ПЦ-7, а также и в сравнении с каждым из них в отдельности.
2. Скорость коррозии, определенная в лабораторных коррозиметрах оказалась в 2,5-4 раза ниже, чем у стандартных порошков.
3. Проведенные эксперименты показывают возможность управления скоростью коррозии микрокристаллического цинкового порошка и позволяют использовать его в ХИТах без ртути или с ее заменой на другой ингибитор.
4. Собранные опытные щелочные источники тока с предлагаемым цинковым порошком, особенно первого типа, показывают реальную возможность использования такого порошка в ХИТах, что улучшит экологическую обстановку на предприятиях. Одновременно это даст большой экономический эффект, если учитывать при этом расходы на ртуть, на очистные сооружения и утилизацию брака.
Порошок первого типа имел степень окисленности 0,1% - 0,3%, а коэффициент избытка воздуха в смеси был равен 1,1. Порошок второго типа имел степень окисленности 4,8% - 5,2%. Порошок третьего типа имел степень окисленности 2,3% - 2,7%, а коэффициент избытка воздуха в смеси был равен 1,4 - 1,7.
Температура частиц распыляемого металла контролировалась на концах проволок методом малой монохроматизации, а также спектрографом ИСП-51. Во всех случаях температура оказалась соответствующей 900 ± 10oC, что соответствует температуре кипения.
Порошок меди получался из прутков диаметром 8 мм из меди МЗ. Рентгеноструктурный фазовый анализ частиц порошка меди проведен на рентгеновском диффрактометре ДРОН-2 на медном излучении с никелевым фильтром. Во всех образцах обнаружена высокотемпературная фаза Cu2O (окись меди) в количестве, меньше 5% по объему. В исходном материале - прутке из меди М3 - ее нет. Она появляется в частицах порошка из-за взаимодействия частиц меди с кислородом воздуха.
Характерным признаком микрокристаллической структуры являются кристаллы вблизи границы раздела, на которой происходит быстрое охлаждение. Такой границей является внешняя поверхность частиц. Как следует из анализа шлифов, столбчатая ориентация зерен частиц постепенно ослабевает по мере удаления от поверхности частицы. Предполагается, что переход от столбчатой к хаотически ориентированной зеренной морфологии является результатом существенного понижения скорости охлаждения и, следовательно, скорости роста зерна, что, в свою очередь, является следствием выделения теплоты кристаллизации. Формирование метастабильной фазы, являющейся результатом быстрого затвердевания расплавленных частиц, должно в определенной степени зависеть от топографии поверхности жидкости и от того, как расположились на ней частицы при соударении с жидкостью.
Анализ размеров зерен показал, что в зоне столбчатой структуры они не превышают 1-2 мкм. Как оказалось, имеются общие черты процесса затвердевания частиц. Для всех микроструктур, наблюдаемых в верхних слоях полученных частиц характерны удлиненные столбчатые зерна. Различимы две морфологические системы зерен. Как в мелких, так и в более крупных продолговатых зернах заметно значительное число двойников. Разнонаправленная (хаотическая) ориентация может возникать в процессе быстрого роста зерна за счет рекристаллизации и двойникования по плоскостям {1 1 1}. Кроме того, высокая плотность дислокаций в меди приводит к рекристаллизации и появлению множества мелких трещин.
В целом обнаруживается много микроструктурных аналогий между медью, закаливаемой из жидкого состояния по обычной методике (например на медном охлаждаемом диске) и медью, полученной плазменным распылением на созданной установке.
Следует отметить, что на весьма обширных зонах шлифов структуру зеренной морфологии выявить не удалось.
Этот факт в сочетании с данными рентгеноструктурного фазового анализа также указывает на микрокристаллическую структуру материала полученных частиц порошка.
Таким образом, быстрое затвердевание распыленных воздушной плазмой металлических частиц приводит к образованию микрокристаллической структуры с высокой концентрацией дефектов.
Claims (4)
1. Способ получения металлического порошка с микрокристаллической структурой, включающий непрерывную подачу металлической проволоки и газа в зону горения электрической дуги, введение образовавшихся капель металла в жидкий охладитель и последующее извлечение порошка, отличающийся тем, что в качестве газа используют продукты сгорания смеси воздуха и углеводородного вещества при температуре, превышающей температуру кипения металла.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газа используют продукты сгорания стехиометрической смеси воздуха и углеводородного вещества.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при получении цинкового порошка в качестве охладителя используют раствор глицерина или этиламина в дистиллированной воде.
4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что перед извлечением порошок разделяют на фракции в охладителе путем центробежной сегрегации, а извлечение порошка производят путем выпаривания охладителя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119398A RU2133173C1 (ru) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Способ получения порошка с микрокристаллической структурой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119398A RU2133173C1 (ru) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Способ получения порошка с микрокристаллической структурой |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2133173C1 true RU2133173C1 (ru) | 1999-07-20 |
Family
ID=20199274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97119398A RU2133173C1 (ru) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Способ получения порошка с микрокристаллической структурой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133173C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2263006C2 (ru) * | 2000-02-10 | 2005-10-27 | Тетроникс Лимитед | Плазменно-дуговой реактор и способ получения тонких порошков |
| RU2494372C2 (ru) * | 2008-06-06 | 2013-09-27 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Способ управления процессом превращения |
| RU2756959C1 (ru) * | 2020-06-08 | 2021-10-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Устройство для получения мелкодисперсного порошка |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2222159A1 (ru) * | 1973-03-22 | 1974-10-18 | Industrial Materials Tech | |
| DE3233402C1 (de) * | 1982-09-09 | 1984-01-05 | ARBED Saarstahl GmbH, 6620 Völklingen | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von metallischen Pulvern |
| WO1988001919A1 (fr) * | 1986-09-19 | 1988-03-24 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Installation de production de poudre metallique et procede de production |
| US5294242A (en) * | 1991-09-30 | 1994-03-15 | Air Products And Chemicals | Method for making metal powders |
| WO1995003907A1 (en) * | 1993-07-27 | 1995-02-09 | Nanophase Technologies Corporation | Method and apparatus for making nanostructured materials |
| RU2033901C1 (ru) * | 1993-09-13 | 1995-04-30 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Способ получения сферических ультрадисперсных порошков оксидов активнных металлов |
| RU2048278C1 (ru) * | 1991-07-18 | 1995-11-20 | Акционерное общество "Сервер" | Установка для получения высокодисперсных порошков неорганических материалов электрическим взрывом и реактор для взрыва металлической заготовки |
-
1997
- 1997-12-02 RU RU97119398A patent/RU2133173C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2222159A1 (ru) * | 1973-03-22 | 1974-10-18 | Industrial Materials Tech | |
| DE3233402C1 (de) * | 1982-09-09 | 1984-01-05 | ARBED Saarstahl GmbH, 6620 Völklingen | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von metallischen Pulvern |
| WO1988001919A1 (fr) * | 1986-09-19 | 1988-03-24 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Installation de production de poudre metallique et procede de production |
| RU2048278C1 (ru) * | 1991-07-18 | 1995-11-20 | Акционерное общество "Сервер" | Установка для получения высокодисперсных порошков неорганических материалов электрическим взрывом и реактор для взрыва металлической заготовки |
| US5294242A (en) * | 1991-09-30 | 1994-03-15 | Air Products And Chemicals | Method for making metal powders |
| WO1995003907A1 (en) * | 1993-07-27 | 1995-02-09 | Nanophase Technologies Corporation | Method and apparatus for making nanostructured materials |
| RU2033901C1 (ru) * | 1993-09-13 | 1995-04-30 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Способ получения сферических ультрадисперсных порошков оксидов активнных металлов |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2263006C2 (ru) * | 2000-02-10 | 2005-10-27 | Тетроникс Лимитед | Плазменно-дуговой реактор и способ получения тонких порошков |
| US7022155B2 (en) | 2000-02-10 | 2006-04-04 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| US7727460B2 (en) | 2000-02-10 | 2010-06-01 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| RU2494372C2 (ru) * | 2008-06-06 | 2013-09-27 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Способ управления процессом превращения |
| US8665437B2 (en) | 2008-06-06 | 2014-03-04 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh | Method of controlling a transformation process of charge material to a product |
| RU2756959C1 (ru) * | 2020-06-08 | 2021-10-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Устройство для получения мелкодисперсного порошка |
| WO2021250528A1 (ru) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Устройство для получения мелкодисперсного порошка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Savage et al. | Production of rapidly solidified metals and alloys | |
| JP5837731B2 (ja) | 清浄で急速凝固された合金を製造するための装置及び方法 | |
| US8221676B2 (en) | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys | |
| ES2632210T3 (es) | Proceso para formar productos a partir de metales y aleaciones atomizados | |
| US3041672A (en) | Making spheroidal powder | |
| RU2380195C1 (ru) | Способ получения осажденных на носителе наночастиц металла или полупроводника | |
| US20050028642A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing fine powders | |
| JPH0234707A (ja) | 金属の粉末化方法およびその実施のための装置 | |
| US3602595A (en) | Method of and apparatus for generating aerosols by electric arc | |
| RU2133173C1 (ru) | Способ получения порошка с микрокристаллической структурой | |
| US4502885A (en) | Method for making metal powder | |
| CN115625339B (zh) | 一种采用射频等离子制备球形粉末的装置及方法 | |
| CN103182513B (zh) | 惰性气体保护等离子体制备金属粉末的装置 | |
| WO2002043905A2 (en) | A method and apparatus for the production of metal powder granules by electric discharge | |
| RU197530U1 (ru) | Устройство для сфероидизации композиционного металлсодержащего порошка для 3D-печати | |
| RU2120353C1 (ru) | Способ получения металлических порошков | |
| Zhang et al. | Plasma catalytic synthesis of silver nanoparticles | |
| Ma et al. | Investigation on spheroidization of refractory tungsten powders by laminar DC plasma torch | |
| RU2173609C1 (ru) | Способ получения порошков высокореакционных металлов и сплавов и устройство для его осуществления | |
| RU2167743C2 (ru) | Устройство для получения ультрадисперсных порошков | |
| Ananthapadmanabhan et al. | Particle morphology and size distribution of plasma processed aluminium powder | |
| CN114653322B (zh) | 一种制备微、纳米粉体装置和工艺 | |
| RU2845262C1 (ru) | Устройство для получения карбидов тугоплавких металлов | |
| RU2783096C1 (ru) | Способ получения металлических и керамических порошков с заданной формой и размером частиц, с применением технологии плазменно-дугового распыления с водяным экраном и устройство для его осуществления | |
| JPH03104828A (ja) | 高温溶融物の汚染を低減させる方法 |