[go: up one dir, main page]

RU2761494C1 - Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies - Google Patents

Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies Download PDF

Info

Publication number
RU2761494C1
RU2761494C1 RU2020126706A RU2020126706A RU2761494C1 RU 2761494 C1 RU2761494 C1 RU 2761494C1 RU 2020126706 A RU2020126706 A RU 2020126706A RU 2020126706 A RU2020126706 A RU 2020126706A RU 2761494 C1 RU2761494 C1 RU 2761494C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
additive
granular
powder
technologies
Prior art date
Application number
RU2020126706A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ренат Искандерович Мистахов
Александр Николаевич Карпов
Вячеслав Григорьевич Подоксик
Виталий Викторович Евдокимов
Марат Нинарович Саубанов
Александр Юрьевич Дозорнов
Максим Владимирович Иксанов
Нэлли Федоровна Молчанова
Original Assignee
Акционерное Общество "ЗЕЛЕНОДОЛЬСКИЙ ЗАВОД ИМЕНИ А.М. ГОРЬКОГО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "ЗЕЛЕНОДОЛЬСКИЙ ЗАВОД ИМЕНИ А.М. ГОРЬКОГО" filed Critical Акционерное Общество "ЗЕЛЕНОДОЛЬСКИЙ ЗАВОД ИМЕНИ А.М. ГОРЬКОГО"
Priority to RU2020126706A priority Critical patent/RU2761494C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761494C1 publication Critical patent/RU2761494C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/06Casting non-ferrous metals with a high melting point, e.g. metallic carbides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/06Electrodes
    • H05B7/07Electrodes designed to melt in use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: powder metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of an electrode for the manufacture of powder materials from titanium alloys, which can be used for additive and granular technologies. For the manufacture of the electrode, titanium alloy foundry waste is used, pre-sorted according to the required chemical composition, which is cleaned from the cast crust in a shot blasting chamber and processed in a tumbling machine for 30 minutes to clean from oxide contamination. Then smelting is carried out in a vacuum scull furnace and casting into molds with the formation of an electrode.
EFFECT: spherical powders with a particle size corresponding to the requirements of additive and granular technologies and low oxygen, hydrogen and nitrogen content, manufacturing eco-friendliness and high productivity are provided.
1 cl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению электрода для производства порошковых материалов из титановых сплавов, для аддитивных и гранульных технологий, нанесения покрытий и изготовления различных изделий методом 3D-печати.The invention relates to powder metallurgy, namely, to obtain an electrode for the production of powder materials from titanium alloys, for additive and granular technologies, coating and manufacturing of various products by 3D printing.

Расходные материалы для производства порошковых материалов для отечественных производителей является серьезной проблемой. В связи с неразвитостью российского рынка металлопорошковые композиции для аддитивных машин в основном приходится закупать за рубежом. Оптовая цена на внешнем рынке порошковых материалов предельно высокая и при этом существуют ограничения при оформлении заказа до 10 кг порошков. Для российских потребителей стоимость 1 кг порошков обходится в 2-3 раза дороже, чем для пользователей страны производителя. В среднем цена порошковых материалов из сплава Ti-6Al-4V за 1 кг достигает 600-800∈.Consumables for the production of powder materials for domestic manufacturers is a serious problem. Due to the underdevelopment of the Russian market, metal-powder compositions for additive machines generally have to be purchased abroad. The wholesale price on the external market of powder materials is extremely high and at the same time there are restrictions when placing an order up to 10 kg of powders. For Russian consumers, the cost of 1 kg of powders is 2-3 times more expensive than for users in the country of origin. On average, the price of powder materials from the Ti-6Al-4V alloy per 1 kg reaches 600-800∈.

В связи с этим предложения по способу получения исходных заготовок электродов с требуемым химическим составом для производства порошков является актуальным.In this regard, proposals on a method for obtaining initial electrode blanks with the required chemical composition for the production of powders is relevant.

Известны способы получения порошков титана при использовании в качестве исходных материалов титановой губки по патентам RU 2301723, B22F 9/16 от 27.06.2007 г. и RU 2240896, B22F 9/16 от 27.11.2004 г.Known methods for producing titanium powders using a titanium sponge as starting materials according to patents RU 2301723, B22F 9/16 dated June 27, 2007 and RU 2240896, B22F 9/16 dated November 27, 2004.

Недостатками указанных способов является гидрирование титановой губки, ее измельчение, термическое разложение образовавшегося спека в вакууме. Использование титановой губки и гидрирования повышает себестоимость и ограничивает область применения способов, при этом более 15% полученного порошка размером менее 10 мкм.The disadvantages of these methods are the hydrogenation of the titanium sponge, its grinding, thermal decomposition of the resulting cake in vacuum. The use of a titanium sponge and hydrogenation increases the cost and limits the scope of the methods, while more than 15% of the resulting powder is less than 10 microns in size.

Известен способ получения титанового порошка методами размола в аттриторе титановой губки с использованием хлористого кальция в качестве защитной среды по патенту RU 2178341 C2, МПК B22F 9/04.A known method of producing titanium powder by grinding methods in an attritor of a titanium sponge using calcium chloride as a protective medium according to patent RU 2178341 C2, IPC B22F 9/04.

Недостатком данного способа, как и предыдущих, является использование титановой губки и ее окисление в процессе производства порошков.The disadvantage of this method, like the previous ones, is the use of a titanium sponge and its oxidation during the production of powders.

В качестве материалов для изготовления порошков из титановых сплавов используются порошковые смеси по патенту RU 572928 C22 от 31.05.2011 г. или губчатый титан по патенту RU 2622501 от 05.08.2015 г.Powder mixtures according to patent RU 572928 C22 dated 05/31/2011 or spongy titanium according to patent RU 2622501 dated 08/05/2015 are used as materials for the manufacture of powders from titanium alloys.

Известен способ получения порошка титана методом электроэрозионного диспергирования отходов титана, а именно стружки сплава ВТ6 по патенту RU 2631549 CI, B22F 9/14, C22B 34/12, B22H 1/00.There is a known method of producing titanium powder by the method of electroerosive dispersion of titanium waste, namely, VT6 alloy shavings according to the patent RU 2631549 CI, B22F 9/14, C22B 34/12, B22H 1/00.

Недостатком данного способа является сильное окисление полученных порошков, так как основными фазами при производстве получаются окислы титана TiO и Ti2О.The disadvantage of this method is the strong oxidation of the resulting powders, since the main phases during production are titanium oxides TiO and Ti 2 O.

Известен способ получения мелкодисперсного порошка титана по патенту RU 2609762 C1, МПК C22C 14/00, B22F 9/16, B22F 9/14 от 02.12.2015 г. В качестве сырья используется обрезь листов и слитков из титана марки ВТ1-00 и сплавов неизвестного состава. Данный способ включает активирование исходного материала в смеси азотной и фтористой кислот, затем гидрирование в камере с хлористым водородом, измельчение полученного гидрида титана в вакууме и измельчение образовавшегося титанового спека. В качестве исходного материала используется слиток, который получают вакуумным переплавом в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе. Затем полученный слиток обрабатывают раствором, содержащем азотную и фтористоводородные кислоты и гидрируют в камере при температуре 500°С хлористым водородом. Откачка вакуумным насосом хлористого водорода составляла 5-7 часов. Слиток растрескивается, что облегчает измельчение в шаровой мельнице. Масса полученного порошка 485 г., размер фракций 20-30 мкм.A known method of producing fine titanium powder according to patent RU 2609762 C1, IPC C22C 14/00, B22F 9/16, B22F 9/14 dated 02.12.2015 is used as raw material scrap sheets and ingots from titanium grade VT1-00 and unknown alloys composition. This method includes activating the starting material in a mixture of nitric and fluoric acids, then hydrogenation in a chamber with hydrogen chloride, grinding the resulting titanium hydride in vacuum and grinding the resulting titanium cake. An ingot is used as a starting material, which is obtained by vacuum remelting in a copper water-cooled crystallizer. Then the resulting ingot is treated with a solution containing nitric and hydrofluoric acids and hydrogenated in a chamber at a temperature of 500 ° C with hydrogen chloride. The evacuation of hydrogen chloride by a vacuum pump took 5-7 hours. The ingot is cracked, making it easier to grind in a ball mill. The mass of the powder obtained is 485 g, the size of the fractions is 20-30 microns.

Недостатком данного способа является гидрирование исходной титановой губки; химический состав получаемых порошков из-за использования неизвестных сплавов не прогнозируем; экологически нечистое производство из-за обработки исходного сырья в смеси кислот; процесс подготовки исходных материалов к плавке составляет более 15 часов; размер получаемого слитка мал, менее 100 мм; использование водорода, термического дегидрирования в вакууме, отходы титана (стружка ВТ6) подвергается электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде.The disadvantage of this method is the hydrogenation of the original titanium sponge; the chemical composition of the resulting powders is not predictable due to the use of unknown alloys; environmentally unclean production due to the processing of raw materials in a mixture of acids; the process of preparing raw materials for melting takes more than 15 hours; the size of the resulting ingot is small, less than 100 mm; the use of hydrogen, thermal dehydrogenation in a vacuum, titanium waste (VT6 shavings) is subjected to electroerosive dispersion in distilled water.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения электрода для производства порошковых сплавов по патенту RU 2562552 C1 МПК B22F 3/087, B22F 9/06, C22C, включающий смешивание готовых порошковых компонентов и последующее спекание или прессование порошка для формирования электрода для дальнейшего производства порошковых материалов требуемого химического состава.The closest to the claimed method is a method for producing an electrode for the production of powder alloys according to patent RU 2562552 C1 IPC B22F 3/087, B22F 9/06, C22C, including mixing ready-made powder components and subsequent sintering or pressing of the powder to form an electrode for further production of powder materials required chemical composition.

Недостатком данного способа является использование готовых порошков для получения электрода требуемого химического состава и неоднородность полученного химического состава электрода. Способ отличается трудоемкостью и малой производительностью.The disadvantage of this method is the use of ready-made powders to obtain an electrode of the required chemical composition and the heterogeneity of the obtained chemical composition of the electrode. The method is notable for its laboriousness and low productivity.

Техническая задача, решаемая данным изобретением, заключается в создание способа получения электрода для производства порошковой металлургии, обеспечивающего экологическую чистоту производства и снижение себестоимости изготовления порошков для аддитивных и гранульных технологий.The technical problem solved by this invention is to create a method for producing an electrode for the production of powder metallurgy, which ensures an ecological cleanliness of production and a decrease in the cost of manufacturing powders for additive and granular technologies.

Технический результат достигается за счет использования отходов литейного производства титановых сплавов с известным химическим составом с добавлением легирующих элементов. Электрод, полученный в вакуумной гарнисажной печи, имеет размер диаметром 70-90 мм и длиной 1200 мм.The technical result is achieved through the use of foundry waste titanium alloys with a known chemical composition with the addition of alloying elements. The electrode obtained in a vacuum skull furnace has a size of 70-90 mm in diameter and 1200 mm in length.

Полученный при расплавлении отходов электрод диаметром 70-90 мм, длиной 1200 мм механически обрабатывают до диаметра 60-80 мм и передают на атомизатор для расплавления и распыления в среде аргона. Распыление осуществляется известным способом, допускается использование центробежного плазменного распыления порошка. Полученные порошки сортируют по фракциям и пакуют в специальные контейнеры, заполненные аргоном. Получаемый порошковый материал имеет точно установленный химический состав, соответствующий определенной марке сплава, как по содержанию легирующих элементов, так и по содержанию вредных примесей. Содержание кислорода при данном способе получения порошков не превышает 0,12%, что соответствует международным требованиям. Размеры получаемых фракций порошков 15-45 мкм, 5-63 мкм, 63-80 мкм, 80-100 мкм, 100-150 мкм, 150-200 мкм и имеют сферическую форму и высокую текучесть.The electrode with a diameter of 70-90 mm and a length of 1200 mm obtained by melting the waste is mechanically processed to a diameter of 60-80 mm and transferred to an atomizer for melting and spraying in an argon atmosphere. Spraying is carried out in a known manner, it is allowed to use centrifugal plasma spraying of the powder. The resulting powders are sorted into fractions and packed into special containers filled with argon. The resulting powder material has a precisely defined chemical composition corresponding to a certain alloy grade, both in terms of the content of alloying elements and the content of harmful impurities. The oxygen content for this method of obtaining powders does not exceed 0.12%, which meets international requirements. The sizes of the resulting powder fractions 15-45 microns, 5-63 microns, 63-80 microns, 80-100 microns, 100-150 microns, 150-200 microns and have a spherical shape and high fluidity.

Существенным отличием предлагаемого способа от известных является то, что не нужно использовать водород, высокие температуры и применять метод диспергирования, что делает процесс более дешевым и производительным, а также отсутствует вероятность возникновения пожара.A significant difference between the proposed method and the known is that it is not necessary to use hydrogen, high temperatures and apply the dispersion method, which makes the process cheaper and more efficient, and there is no likelihood of a fire.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Литейные отходы (прибыли, литники, бракованные отливки) предварительно сортируются по химическому составу, затем в дробеструйной камере очищаются от литой корки. Очищенные отходы разрезаются на заготовки размерами 30×100×200 мм и обрабатываются в течение 30 минут в галтовочном барабане для очистки от окисных загрязнений. Затем отходы очищаются металлической щеткой от различных пылевидных фракций. До 7% используется очищенная титановая стружка.Foundry waste (profits, sprues, rejected castings) are pre-sorted by chemical composition, then they are cleaned from the cast crust in a shot blasting chamber. The cleaned waste is cut into blanks with dimensions of 30 × 100 × 200 mm and processed for 30 minutes in a tumbling drum to remove oxide contaminants. Then the waste is cleaned with a metal brush from various dust-like fractions. Refined titanium shavings are used up to 7%.

Очищенные отходы выплавляются в вакуумной гарнисажной печи и заливаются в металлическую изложницу, получая 2 слитка диаметром 70-90 мм и длиной 1200 мм. Слитки механически обрабатываются до диаметра 60-80 мм для возможности использования в качестве заготовок для газовой атомизации и плазменного центробежного распыления. Распыление производится центробежным известным способом и газовой атомизацией. Размеры фракций 15-45 мкм, 5-63 мкм, 63-80 мкм, 80-100 мкм, 100-150 мкм, 150-200 мкм. Масса порошков от 1 кг до 50 кг упакованные в специальные контейнеры.The purified waste is smelted in a vacuum skull furnace and poured into a metal mold, producing 2 ingots with a diameter of 70-90 mm and a length of 1200 mm. The ingots are machined to a diameter of 60-80 mm to be used as billets for gas atomization and plasma centrifugal atomization. Spraying is carried out by centrifugal known method and gas atomization. Fraction sizes 15-45 microns, 5-63 microns, 63-80 microns, 80-100 microns, 100-150 microns, 150-200 microns. The mass of powders is from 1 kg to 50 kg packed in special containers.

Claims (1)

Способ изготовления электрода для получения порошка из титанового сплава, включающий подготовку отходов литейного производства титанового сплава и формирование электрода, отличающийся тем, что для изготовления электрода используют отходы литейного производства титановых сплавов, предварительно отсортированные по требуемому химическому составу, которые очищают от литой корки в дробеструйной камере, обрабатывают в галтовочном аппарате в течение 30 мин для очистки от окисных загрязнений, после чего осуществляют выплавку в вакуумной гарнисажной печи и разливку в изложницы с формированием электрода.A method of manufacturing an electrode for producing a powder from a titanium alloy, including the preparation of titanium alloy foundry waste and the formation of an electrode, characterized in that titanium alloy foundry wastes are used to manufacture the electrode, pre-sorted by the required chemical composition, which are cleaned from the cast crust in a shot blasting chamber , is processed in a tumbling apparatus for 30 minutes for cleaning from oxide contaminants, after which smelting is carried out in a vacuum skull furnace and pouring into molds with the formation of an electrode.
RU2020126706A 2020-08-10 2020-08-10 Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies RU2761494C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126706A RU2761494C1 (en) 2020-08-10 2020-08-10 Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126706A RU2761494C1 (en) 2020-08-10 2020-08-10 Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761494C1 true RU2761494C1 (en) 2021-12-08

Family

ID=79174314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020126706A RU2761494C1 (en) 2020-08-10 2020-08-10 Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761494C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62164805A (en) * 1986-01-14 1987-07-21 Kobe Steel Ltd Rotary electrode for producing ti or ti alloy powder
JPH0288707A (en) * 1988-09-26 1990-03-28 Osaka Titanium Co Ltd Rotary electrode for manufacturing metal powder
JPH05125409A (en) * 1991-10-31 1993-05-21 Toho Titanium Co Ltd Production of titanium powder
RU2114925C1 (en) * 1997-04-15 1998-07-10 Московский государственный технологический университет им.К.Э.Циалковского Method for manufacture of consumable electrodes from lumpy metal wastes
JP2002115005A (en) * 2000-10-05 2002-04-19 Daido Steel Co Ltd METHOD FOR PRODUCING Ti OR Ti ALLOY POWDER USING Ti OR Ti ALLOY SCRAP AS RAW MATERIAL
RU2691828C1 (en) * 2018-10-30 2019-06-18 Ао "Зеленодольский Завод Имени А.М. Горького" Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure
US20200215606A1 (en) * 2018-06-19 2020-07-09 Amastan Technologies Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62164805A (en) * 1986-01-14 1987-07-21 Kobe Steel Ltd Rotary electrode for producing ti or ti alloy powder
JPH0288707A (en) * 1988-09-26 1990-03-28 Osaka Titanium Co Ltd Rotary electrode for manufacturing metal powder
JPH05125409A (en) * 1991-10-31 1993-05-21 Toho Titanium Co Ltd Production of titanium powder
RU2114925C1 (en) * 1997-04-15 1998-07-10 Московский государственный технологический университет им.К.Э.Циалковского Method for manufacture of consumable electrodes from lumpy metal wastes
JP2002115005A (en) * 2000-10-05 2002-04-19 Daido Steel Co Ltd METHOD FOR PRODUCING Ti OR Ti ALLOY POWDER USING Ti OR Ti ALLOY SCRAP AS RAW MATERIAL
US20200215606A1 (en) * 2018-06-19 2020-07-09 Amastan Technologies Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
RU2691828C1 (en) * 2018-10-30 2019-06-18 Ао "Зеленодольский Завод Имени А.М. Горького" Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2548897A (en) Process for melting hafnium, zirconium, and titanium metals
JPS5925003B2 (en) Manufacturing method of sinterable alloy powder mainly composed of titanium
CN109161697B (en) Method for controlling non-metallic inclusions in powder metallurgy high-temperature alloy master alloy
US3072982A (en) Method of producing sound and homogeneous ingots
CN109402428A (en) A kind of preparation method of high cleanliness powder metallurgy high-temperature alloy master alloy
JP2880930B2 (en) High purity platinum material dispersed and strengthened with Y2O3, semi-finished part thereof and method for producing foil
CN101238228B (en) Method for recycling aluminum-lithium type alloy waste
JPH0816254B2 (en) Method for producing alloy containing titanium carbide
WO2003037553A1 (en) Method and apparatus for the production of metal powder
CN101967573B (en) Method for manufacturing aluminum zirconium intermediate alloy by alloying zirconium crumbs and aluminum at low temperature
CN107848034A (en) The method that electrode is prepared by the alloy based on nickel aluminide
RU2761494C1 (en) Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies
US20090311123A1 (en) Method for producing metal alloy and intermetallic products
WO2017146109A1 (en) Metallic container or tube, method for producing sponge titanium, and method for producing titanium processed product or titanium cast product
CN110904363A (en) Preparation method of ABX alloy
CN106521267A (en) Casting method for aluminum alloy precision template
CN107760902B (en) A kind of method of refining of aluminium silicon systems cast aluminium alloy gold
JP3792535B2 (en) Manufacturing method of high purity ruthenium target
JP5833257B2 (en) Method for producing silicon-containing aluminum alloy ingot
US2992094A (en) Reclaiming scrap titanium
JP2749165B2 (en) TiA-based composite material and method for producing the same
CN115464136B (en) Preparation method of high-purity electrode for spherical copper-chromium alloy powder process
Shuang Melting purification process and refining effect of 5083 Al–Mg alloy
TW201416457A (en) Manufacturing method of high purity Au powder using drying method
CN118957323A (en) A cemented carbide binder phase material and preparation method thereof