RU2397044C2 - Способ получения распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе - Google Patents
Способ получения распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397044C2 RU2397044C2 RU2008110106/02A RU2008110106A RU2397044C2 RU 2397044 C2 RU2397044 C2 RU 2397044C2 RU 2008110106/02 A RU2008110106/02 A RU 2008110106/02A RU 2008110106 A RU2008110106 A RU 2008110106A RU 2397044 C2 RU2397044 C2 RU 2397044C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- copper
- powder
- additive
- production
- Prior art date
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 39
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 20
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 13
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению дисперсно-упрочненного порошка на медной основе для изготовления композиционных материалов в энергетике, электротехнике, машиностроении и других областях. В расплав меди вводят добавки, ограниченно растворимые в ней. Полученный расплав нагревают на 50-150°С выше температуры плавления добавки и выдерживают в печи при постоянном перемешивании до полного ее растворения и распыляют полученный расплав в порошок. В качестве добавки в расплав меди вводят сплав Fe-Cr-C. При этом добавку вводят в расплав меди в количестве 3-10 мас.%. Обеспечивается получение порошка с повышенными физико-технологическими характеристиками - насыпная плотность 3,35-3,5 г/см3, текучесть 37-39 с-1, уплотняемость при Р=4 МПа 76,5-82%, с зернистой формой частиц, однородным распределением дисперсной фазы с размером 1-5 мкм. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения дисперсно-упрочненных порошков на медной основе методом распыления, которые могут быть использованы при изготовлении композиционных материалов для различных отраслей техники, в том числе в энергетике, электротехнике, машиностроении и т.д.
Известен способ получения дисперсно-упрочненных порошков методом распыления из различных сплавов по а.с. СССР №1748949, B22F 9/10, опубл. в БИ №10, 1992 г., по которому в распыляемый расплав вводят лигатуру в количестве 50-90%, предварительно экструдированную при 100-400°С. Недостатком этого способа является наличие энергоемкой и трудозатратной дополнительной операции экструдирования лигатуры, требующей специального оборудования и оснастки.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения дисперсно-упрочненного оксидом металла порошкообразного медного сплава по заявке Японии №1 - 53327, B22F 9/08, опубл. в ИСМ №7, 1990 г.
В способе диспергирования оксида металла в меди или медном сплаве при температурах, превышающих температуру плавления меди и медного сплава, в расплав медного сплава, содержащего одну легирующую добавку, например Al, Si или Sn, добавляют оксид меди 1 или оксид меди 2, далее проводят селективное окисление легирующей добавки, механическое перемешивание расплава и распыление ДУ порошков медного сплава, содержащего 0,1-5% легирующих добавок в пересчете на оксид.
Недостатками данного способа является наличие операции окисления легирующих добавок Al, Si или Sn оксидами Сu, вводимыми в расплав меди или медного сплава, при этом трудно получить равномерное распределение в расплаве окисляющих добавок, а следовательно, и образующихся дисперсно-упрочняющих оксидов Al, Si или Sn в распыленном порошке. Одновременно, неоднородность распределения этих оксидов в расплаве наследуется получаемым порошком, вследствие чего неоднородна и структура, и связанные с нею физико-механические характеристики как порошкового материала, так и изделия из него.
Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в разработке способа изготовления дисперсно-упрочненных порошков на медной основе с однородно распределенными в каждой частице дисперсными включениями.
Материалы и изделия из таких порошков обладают повышенными механическими и триботехническими характеристиками при высоких тепло- и электропроводности.
Поставленная задача решается тем, что способ изготовления распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе, включающий операции расплавления меди, введения в него добавок, распыления полученного расплава в порошок, отличается тем, что в расплав меди вводят добавки, ограниченно растворяющиеся в расплаве, расплав нагревают на 50-150°С выше температуры плавления добавок и выдерживают расплав в печи при постоянном перемешивании до полного растворения. Способ также отличается тем, что в качестве добавки в расплав меди вводят сплав Fe-Cr-C в количестве 3-10% мас.%. Кроме того, способ отличается тем, что добавки вводят одновременно с медью, а также тем, что после получения расплава на поверхность зеркала расплава меди наводят покровный флюс.
Способ, который заявляется, позволяет получать дисперсно-упрочненные порошки на медной основе с однородно распределенными в каждой частице дисперсными включениями за счет дисперсного упрочнения меди или медных сплавов дисперсными частицами, образующимися в жидком расплаве в результате эмульгирования расплава. В качестве дисперсных упрочняющих добавок используют сплавы, характеризующиеся ограниченной растворимостью в жидкой меди, например сплав системы Fe-Cr-C, в котором хром и железо имеют ограниченную растворимость в меди, а углерод практически в ней не растворим. Установлено, что углерод заметно расширяет область несмешивания в системе Сu-Сu.
В данном способе источником фазы, которую упрочняют, является расплав, а компоненты, которые составляют основу упрочняющей фазы, имеют минимальную растворимость и диффузионную подвижность в медной матрице и это сохраняется как в диапазоне температур жидкого состояния сплава, так и в твердофазном состоянии материала. Получение однородных дисперсных включений достигается в эмульсии при температуре выше температуры несмешивания, т.е. температуры бинодели. Однако достижение таких высоких температур связано с рядом металлургических трудностей, например стойкостью футеровки, повышенным расходом электроэнергии и др. При постоянном перемешивании расплава возможно снижение температуры распыления до значений на 50-150°С выше температуры плавления добавки. Снижение температуры распыления ниже указанной невозможно, так как в связи с неоднородностью температурного поля в объеме плавильной печи, а также потерей температуры при переливе расплава в ковше возможно появление крупных твердых включений, что существенно снижает дисперсность и однородность их распределения. Перегрев выше 150°С температуры плавления добавки приводит к увеличению расхода электроэнергии без заметного улучшения параметров упрочняющей фазы. При вводе менее 3% добавки не обеспечивается необходимое упрочнение меди, а при вводе свыше 10% образуются крупные упрочняющие включения.
Размеры и распределение в расплаве включений наследуются структурой распыленных порошков, а наличие их, в том числе и на поверхности диспергируемых капель, повышает вязкость расплава, что способствует образованию частиц зернистой формы.
Преимуществами заявляемого способа являются следующие:
- высокая экономичность и простота осуществления способа получения порошков меди и ее сплавов, упрочненных дисперсными добавками;
- повышенные физико-технологические характеристики порошков, обеспечиваемые дисперсностью упрочняющих частиц и высокой степенью однородности их распределения в частицах порошка;
- повышенная прессуемость, определяемая зернистой формой частиц и наличием на их поверности упрочняющей фазы.
Общими признаками прототипа и изобретения являются операции расплавления меди, введения в него добавок, распыление полученного расплава в порошок.
Отличительными признаками является то, что в расплав меди вводят добавки, ограниченно растворяющиеся в указанном расплаве, расплав нагревают на 50-150°С выше температуры плавления добавок и выдерживают расплав в печи при постоянном перемешивании до полного растворения, в качестве добавки в расплав меди вводят сплав Fe-Cr-C в количестве 3-10 мас.%, кроме того, добавки вводят одновременно с медью, а на поверхность зеркала расплава меди наводят покровный флюс.
Указанные признаки являются существенными, так как сравнение заявляемого решения с другими известными техническими решениями в данной отрасли техники не позволило обнаружить в них признаки, аналогичные заявляемому решению.
Критериями оценки способа являются следующие физико-технологические характеристики порошка:
- насыпная плотность, определяемая согласно ISO 3923;
- текучесть, определяемая согласно ISO 4490;
- прессуемость, определяемая согласно ISO 3927;
- форма частиц, распределение и размер дисперсной фазы определялись на сканирующем электронном микроскопе типа Стереоскан с анализатором Хитачи. Сущность изобретения заключается в следующем.
В объем графитового тигля индукционной плавильной печи вводят медь, которую расплавляют, потом добавляют дисперсно-упрочняющую добавку, например сплав системы Fe-Cr-C (хромистый чугун). После полного получения расплава наводят покровный флюс, например SiO2. Возможен ввод хромистого чугуна в печь одновременно с медью. Полученный расплав нагревают до температуры 1440-1590°С, что на 50-150°С выше температуры плавления добавки, удаляют флюс и производят распыление порошка.
Пример осуществления изобретения
В ванну с жидкой медью погружают куски хромистого чугуна, предварительно разделанного на куски размером примерно (100×100×100) мм в количестве до 6,5 мас.%. После нагрева расплава до температуры 1515°С и выдержки в течение 10-15 мин, что определяется полным расплавлением добавки при постоянном индукционном и механическом перемешивании, расплав распыляют в порошок.
Физико-технологические параметры полученного порошка следующие:
насыпная плотность - 3,4 г/см3;
текучесть - 38,5 с-1;
уплотняемость при Р=4,0 МПа - 79,5%;
форма частиц - зернистая;
распределение дисперсной фазы - однородное;
размер дисперсной фазы - 1-5 мкм.
Другие примеры осуществления способа показаны в таблице.
Анализ представленных в таблице данных показывает, что предлагаемый экономичный и простой в реализации способ позволяет получать дисперсно-упрочненные порошки на медной основе с повышенными физико-технологическими характеристиками, а именно достаточной насыпной плотностью, а улучшенные по сравнению в прототипом характеристики текучести и уплотняемости, а также зернистая форма частиц порошка с равномерным распределением упрочняющей фазы размером 1-5 мкм определяют достаточную формуемость порошков, в том числе и на автоматических линиях.
Предлагаемый способ позволяет получать целый ряд композиционных дисперсно-упрочненных порошков и на их основе материалы и изделия конструкционного, антифрикционного, уплотнительного, контактного и другого назначения с эксплуатационными характеристиками, которые превышают действующие аналоги.
Claims (3)
1. Способ получения распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе, включающий операции расплавления меди, введения в нее добавок, распыления полученного расплава в порошок, отличающийся тем, что в расплав меди вводят добавки, ограниченно растворимые в указанном расплаве, расплав нагревают на 50-150°С выше температуры плавления добавки и выдерживают в печи при постоянном перемешивании до полного растворения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки в расплав меди вводят сплав Fe-Cr-C.
3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что добавку вводят в расплав меди в количестве 3-10 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110106/02A RU2397044C2 (ru) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Способ получения распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110106/02A RU2397044C2 (ru) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Способ получения распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008110106A RU2008110106A (ru) | 2009-09-27 |
| RU2397044C2 true RU2397044C2 (ru) | 2010-08-20 |
Family
ID=41168874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008110106/02A RU2397044C2 (ru) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Способ получения распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2397044C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114632471B (zh) * | 2022-01-07 | 2023-03-31 | 广东欧文莱陶瓷有限公司 | 一种用于制高压缩比粉料的双系统供浆喷雾方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2101378C1 (ru) * | 1996-09-23 | 1998-01-10 | Солопов Владимир Иванович | Дисперсноупрочненный медный сплав и способ его получения |
| US6039785A (en) * | 1996-02-21 | 2000-03-21 | Bleistahl Produktions-Gmbh & Co. Kg | Material for the powder-metallurgical production of shaped parts, in particular valve seat rings or valve guides with high resistance to wear |
-
2008
- 2008-03-19 RU RU2008110106/02A patent/RU2397044C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6039785A (en) * | 1996-02-21 | 2000-03-21 | Bleistahl Produktions-Gmbh & Co. Kg | Material for the powder-metallurgical production of shaped parts, in particular valve seat rings or valve guides with high resistance to wear |
| RU2101378C1 (ru) * | 1996-09-23 | 1998-01-10 | Солопов Владимир Иванович | Дисперсноупрочненный медный сплав и способ его получения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КИРИЕВСКИЙ Б.А. Механизм твердожидкого взаимодействия хромистого чугуна с медью при получении дисперсно-упрочненных бронз. Процессы литья. Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев, 2005, №2, с.10-19. ЛИБЕНСОН Г.А. и др. Процессы порошковой металлургии. Т.1. Производство металлических порошков. - М. МИСИС, 2001, с.65-66. ФЕДОРЧЕНКО И.Н. и др. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения. Справочник. - Киев: Наукова думка, 1985, с.126. ЧУРСИН В.М. Плавка медных сплавов. - М.: Металлургия, 1982, с.124-125. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008110106A (ru) | 2009-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hashim et al. | Metal matrix composites: production by the stir casting method | |
| Ramnath et al. | Evaluation of mechanical properties of aluminium alloy–alumina–boron carbide metal matrix composites | |
| Pai et al. | Production of cast aluminium-graphite particle composites using a pellet method | |
| US20130189151A1 (en) | Particulate aluminium matrix nano-composites and a process for producing the same | |
| CN101135011A (zh) | AgSnO2电接触材料制备新方法 | |
| CN107699763A (zh) | 自来水中快速均匀降解的镁合金及其构件的制造方法 | |
| Mittal et al. | Challenges and opportunities in synthesis of hybrid Cu-Al2O3-C and Cu-ZrO2-C composites through stir casting route | |
| CN105039819A (zh) | 一种用于生产铝合金的高含量铬添加剂及其制备方法 | |
| CN105682829A (zh) | 共晶铜铁合金的制造方法 | |
| Soundararajan et al. | Investigation on A356-20wt% SiC composites through mechanical stirring and ultra-sonic-assisted cavitation | |
| RU2397044C2 (ru) | Способ получения распыленного дисперсно-упрочненного порошка на медной основе | |
| RU2567779C1 (ru) | Способ получения модифицированных алюминиевых сплавов | |
| KR20100092055A (ko) | Ｔｉ입자 분산 마그네슘기 복합 재료 및 그 제조 방법 | |
| CN109694936B (zh) | 一种可净化钢液的脱氧合金化剂及其制备方法 | |
| US3189444A (en) | Metallic composition and method of making | |
| RU2599464C2 (ru) | Шихта и способ алюминотермического получения сплава на основе хрома с ее использованием | |
| JPS60204816A (ja) | 冶金液用添加物及びその添加物を用いた冶金方法 | |
| CN109280786B (zh) | 一种铝钨中间合金及其生产方法 | |
| CN104275449B (zh) | 一种混炼机刮板的生产工艺 | |
| RU2567418C1 (ru) | Способ получения композиционного материала на основе меди для электрических контактов | |
| JP3824670B2 (ja) | 成形用固液共存金属の製造方法 | |
| JPS6270538A (ja) | セラミツクス粒子分散複合合金の製造方法 | |
| JPS62146229A (ja) | 金属マトリツクス複合材料の製造方法 | |
| CN109694938B (zh) | 一种脱氧合金化剂及其制备方法 | |
| Chen et al. | Effects of internal oxidation methods on microstructures and properties of Al2O3 dispersion-strengthened copper alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120320 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140927 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160320 |