[go: up one dir, main page]

RU2811328C1 - Method for producing lead-brass powders from wastes of ls58-3 alloy in isopropyl alcohol - Google Patents

Method for producing lead-brass powders from wastes of ls58-3 alloy in isopropyl alcohol Download PDF

Info

Publication number
RU2811328C1
RU2811328C1 RU2023125209A RU2023125209A RU2811328C1 RU 2811328 C1 RU2811328 C1 RU 2811328C1 RU 2023125209 A RU2023125209 A RU 2023125209A RU 2023125209 A RU2023125209 A RU 2023125209A RU 2811328 C1 RU2811328 C1 RU 2811328C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
isopropyl alcohol
brass
alloy
powders
Prior art date
Application number
RU2023125209A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Викторович Агеев
Екатерина Владимировна Агеева
Лилия Сергеевна Аболмасова
Антон Сергеевич Переверзев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2811328C1 publication Critical patent/RU2811328C1/en

Links

Abstract

FIELD: powder metallurgy.
SUBSTANCE: methods for producing lead-brass powder, which can be used for applying wear-resistant, anti-friction, corrosion-resistant and extreme pressure coatings. The method involves electric and erosive dispersion of LS58-3 grade alloy waste in isopropyl alcohol at a voltage at the electrodes of 150-200 V, a condenser capacitance of 45-65 μF and a pulse repetition rate of 50-100 Hz.
EFFECT: ensuring the production of powder of regular spherical, elliptical shape and agglomerates with a uniform distribution of alloying elements.
1 cl, 4 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам и способам получения свинцово-латунного порошка, и может быть использовано для нанесения износостойких, антифрикционных, коррозионностойких и противозадирных покрытий.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to compositions and methods for producing lead-brass powder, and can be used for applying wear-resistant, anti-friction, corrosion-resistant and extreme pressure coatings.

Известен способ получения высокодисперсных порошков [RU2113942C1, МПК B22F 9/00, опубл. 27.06.1998]. Известный способ осуществляют путем нагрева расплавленного металла до температуры кипения, при этом металл последовательно пропускают через зоны нагрева, кипения и перегрева при постепенном повышении температуры, а движение пара в зоне перегрева до выхода из нее осуществляют в виде организованного направленного по оси потока. Для повышения степени постоянства гранулометрического состава получаемого порошка, в известном способе «управляют» процессом парообразования таким образом, что при выходе паров металла из испарителя в зону конденсации формируется струя истечения пара, имеющая геометрию, исключающую массовый выброс капель металла в зону конденсации. Управление процессом парообразования в известном способе представляет собой совокупность приемов по изменению температурного режима металла с подбором геометрии патрубков для истечения струи металлического пара.A known method for producing highly dispersed powders [RU2113942C1, IPC B22F 9/00, publ. 06/27/1998]. The known method is carried out by heating the molten metal to the boiling point, while the metal is sequentially passed through the heating, boiling and overheating zones with a gradual increase in temperature, and the movement of steam in the overheating zone before exiting it is carried out in the form of an organized axially directed flow. To increase the degree of constancy of the granulometric composition of the resulting powder, in a known method the process of vaporization is “controlled” in such a way that when metal vapor leaves the evaporator into the condensation zone, a steam outflow jet is formed, which has a geometry that excludes the massive emission of metal droplets into the condensation zone. Control of the vaporization process in a known method is a set of techniques for changing the temperature regime of the metal with the selection of the geometry of the nozzles for the flow of a jet of metal steam.

Высокие энергетические затраты, сложный процесс управления усложняет оборудование для его реализации, что является недостатками данного способа получения порошков.High energy costs and a complex control process complicate the equipment for its implementation, which are the disadvantages of this method of producing powders.

Известен также способ получения ультрадисперсных порошков металлов и оксидов металлов с диаметром частиц около 0,02 мкм в генераторе аэрозолей с электрически распыляемыми проволочками. Через проволочку пропускают импульс тока большой мощности. При этом происходят нагревание проволочки до нескольких тысяч градусов, ее частичное испарение и взаимодействие с окружающей средой (например, F. G. Karioris, B. R. «An Exploding Wire Aerosol Generator», J, Colloid Sci, 1962, 17, p. 156-161).There is also a known method for producing ultrafine powders of metals and metal oxides with a particle diameter of about 0.02 microns in an aerosol generator with electrically sprayed wires. A high power current pulse is passed through the wire. In this case, the wire is heated to several thousand degrees, its partial evaporation and interaction with the environment (for example, F. G. Karioris, B. R. “An Exploding Wire Aerosol Generator”, J, Colloid Sci, 1962, 17, p. 156-161).

Основным недостатком этого способа является невозможность регулирования состава получаемого продукта, большой разброс частиц по размерам и невозможность получения порошков с низкими температурами спекания. The main disadvantage of this method is the impossibility of regulating the composition of the resulting product, the large scatter of particle sizes and the impossibility of obtaining powders with low sintering temperatures.

Известен способ получения порошка латуни и металлокерамических латунных изделий [SU 1289601 A1, МПК B22F1/00 (2000.01), опубл. 15.02.1987], включающий получение порошка латуни и металлокерамических латунных изделий спеканием медного порошка или прессованных медных изделий. С целью получения сплава заданного состава и упрощения технологии порошка латуни, исходные медные порошки или прессованные изделия подвергают спеканию в засыпке, состоящей из окислов алюминия и латунной стружки.A known method for producing brass powder and cermet brass products [SU 1289601 A1, IPC B22F1/00 (2000.01), publ. 02/15/1987], including the production of brass powder and metal-ceramic brass products by sintering copper powder or pressed copper products. In order to obtain an alloy of a given composition and simplify the technology of brass powder, the original copper powders or pressed products are sintered in a backfill consisting of aluminum oxides and brass shavings.

Недостатком этого способа является недостаточная экологичность, требует большого количества операций и обладает относительно высокой энергоемкостью.The disadvantage of this method is that it is not environmentally friendly, requires a large number of operations and has a relatively high energy intensity.

В основу изобретения положена задача получения дисперсных частиц, обладающих заданным комплексом свойств, с минимальными затратами энергии и высокой экологичностью процесса.The invention is based on the task of producing dispersed particles with a given set of properties, with minimal energy consumption and a highly environmentally friendly process.

Поставленная задача достигается тем, что упомянутый металлический порошок получается в результате электроэрозионного диспергирования отходов сплава марки ЛС58-3 (ГОСТ 15527-2004) в спирте изопропиловом при частоте следования импульсов 100 Гц; напряжении на электродах 200 В и емкости конденсаторов 65 мкФ.The task is achieved by the fact that the mentioned metal powder is obtained as a result of electroerosive dispersion of alloy waste of the LS58-3 grade (GOST 15527-2004) in isopropyl alcohol at a pulse repetition rate of 100 Hz; the voltage at the electrodes is 200 V and the capacitance of the capacitors is 65 μF.

Процесс электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами. The process of electrical discharge dispersion (EDD) is the destruction of conductive material as a result of the local impact of short-term electrical discharges between electrodes.

Получаемые этим способом порошковые материалы, имеют в основном сферическую и осколочную форму частиц. Причем, изменяя электрические параметры процесса диспергирования (напряжение на электродах, емкость конденсаторов и частоту следования импульсов) можно управлять шириной и смещением интервала размера частиц, а также производительностью процесса. Для отделения наночастиц от крупноразмерных используется центрифуга.The powder materials obtained by this method have mainly spherical and fragmented particle shapes. Moreover, by changing the electrical parameters of the dispersion process (voltage on the electrodes, capacitance of capacitors and pulse repetition rate), it is possible to control the width and displacement of the particle size interval, as well as the productivity of the process. A centrifuge is used to separate nanoparticles from large ones.

Способ позволяет получить порошки из отходов латуни марки ЛС58-3 без использования химических реагентов, что существенно влияет на себестоимость порошка и позволяет избежать загрязнения рабочей жидкости и окружающей среды химическими веществами. Среда диспергирования оказывает влияние на химический и фазовый состав порошков. В частности, диспергирование в углеродсодержащей среде (спирте изопропиловом) приводит к образованию на поверхности частиц свободного углерода, что положительно сказывается на антифрикционных свойствах конечных изделий.The method makes it possible to obtain powders from waste brass grade LS58-3 without the use of chemical reagents, which significantly affects the cost of the powder and avoids contamination of the working fluid and the environment with chemicals. The dispersion medium influences the chemical and phase composition of the powders. In particular, dispersion in a carbon-containing medium (isopropyl alcohol) leads to the formation of free carbon particles on the surface, which has a positive effect on the antifriction properties of the final products.

На фиг. 1 представлена микрофотография частиц порошка. На фиг. 2 – интегральная кривая и гистограмма распределения по размерам частиц порошка; на фиг. 3 – спектрограмма элементного состава частиц порошка; на фиг. 4 – дифрактограмма фазового состава частиц порошка.In fig. Figure 1 shows a micrograph of powder particles. In fig. 2 – integral curve and histogram of powder particle size distribution; in fig. 3 – spectrogram of the elemental composition of powder particles; in fig. 4 – diffraction pattern of the phase composition of powder particles.

При этом достигается следующий технический результат: получение порошков из отходов свинцовой латуни с частицами сферической и осколочной формы с невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса способом ЭЭД.In this case, the following technical result is achieved: obtaining powders from lead brass waste with spherical and fragment-shaped particles with low energy costs and an environmentally friendly process using the EED method.

Пример 1.Example 1.

На экспериментальной установке для получения свинцово-латунных порошков из токопроводящих материалов в спирте изопропиловом при массе загрузки 500 г диспергировали отходы латуни марки ЛС58-3. При этом использовали следующие электрические параметры установки:In an experimental setup for producing lead-brass powders from conductive materials, waste brass grade LS58-3 was dispersed in isopropyl alcohol with a loading weight of 500 g. The following electrical parameters of the installation were used:

− напряжение на электродах от 100…150 В;− voltage on the electrodes from 100…150 V;

− ёмкость конденсаторов 25…45 мкФ;− capacitor capacity 25...45 µF;

− частота следования импульсов 50…100 Гц.− pulse repetition frequency 50…100 Hz.

На данных режимах диспергирования процесс электроэрозии протекает нестабильно, образуются частицы в основном осколочной формы.In these dispersion modes, the process of electrical erosion is unstable, and particles are formed that are mainly fragmentary in shape.

Пример 2.Example 2.

На экспериментальной установке для получения свинцово-латунных порошков из токопроводящих материалов в спирте изопропиловом при массе загрузки 500 г диспергировали отходы латуни марки ЛС58-3. При этом использовали следующие электрические параметры установки:In an experimental setup for producing lead-brass powders from conductive materials, waste brass grade LS58-3 was dispersed in isopropyl alcohol with a loading weight of 500 g. The following electrical parameters of the installation were used:

− напряжение на электродах от 150…200 В;− voltage on the electrodes from 150...200 V;

− ёмкость конденсаторов 45…65 мкФ;− capacitor capacity 45...65 µF;

− частота следования импульсов 50…100 Гц.− pulse repetition frequency 50…100 Hz.

Полученный порошок исследовали различными методами. The resulting powder was studied using various methods.

Исследования морфологии, проведенные с помощью растрового электронного микроскопа «QUANTA 600 FEG», показали, что порошок, полученный методом ЭЭД из отходов сплава ЛС58-3, состоит в основном из частиц правильной сферической, эллиптической формы и агломератов (фиг. 1).Morphology studies carried out using a QUANTA 600 FEG scanning electron microscope showed that the powder obtained by EED from waste LS58-3 alloy consists mainly of particles of regular spherical, elliptical shape and agglomerates (Fig. 1).

Анализ распределения по размерам частиц порошка, полученного с помощью анализатора размеров частиц «Analysette 22 NanoTec», показал, что средний размер частиц составляет 24 мкм. (фиг. 2).Analysis of the particle size distribution of the powder obtained using the Analysette 22 NanoTec particle size analyzer showed that the average particle size was 24 μm. (Fig. 2).

Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошка, проведенный с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы «EDAX», встроенного в растровый электронный микроскоп «QUANTA 600 FEG», показал, что на поверхности частиц порошка, полученного методом ЭЭД из отходов твердого сплава марки ЛС58-3 в спирте изопропиловом, присутствуют Cu, Zn, Pb, C, O, Sn (фиг. 3).X-ray spectral microanalysis of powder particles, carried out using an energy-dispersive X-ray analyzer from EDAX, built into a QUANTA 600 FEG scanning electron microscope, showed that on the surface of powder particles obtained by EED from waste hard alloy grade LS58-3 in isopropyl alcohol , Cu, Zn, Pb, C, O, Sn are present (Fig. 3).

Анализ фазового состава частиц порошка, проведенный с помощью рентгеновской дифракции на дифрактометре «Rigaku Ultima IV», показал наличие фаз: Cu3Zn, Pb, ZnO, CuO2, SnO2.(фиг. 4).Analysis of the phase composition of powder particles, carried out using X-ray diffraction on a Rigaku Ultima IV diffractometer, showed the presence of phases: Cu 3 Zn, Pb, ZnO, CuO 2 , SnO 2 (Fig. 4).

Проведенные исследования показали, что способом электроэрозионного диспергирования отходов сплава марки ЛС58-3 в спирте изопропиловом имеется возможность получения порошка-сплава с равномерным распределением легирующих элементов.The studies carried out showed that using the method of electroerosive dispersion of LS58-3 grade alloy waste in isopropyl alcohol, it is possible to obtain an alloy powder with a uniform distribution of alloying elements.

Пример 3.Example 3.

На экспериментальной установке для получения свинцово-латунных порошков из токопроводящих материалов в спирте изопропиловом при массе загрузки 500 г диспергировали отходы латуни марки ЛС58-3. При этом использовали следующие электрические параметры установки:In an experimental setup for producing lead-brass powders from conductive materials, waste brass grade LS58-3 was dispersed in isopropyl alcohol with a loading weight of 500 g. The following electrical parameters of the installation were used:

− напряжение на электродах от 250…300 В;− voltage on the electrodes from 250...300 V;

− ёмкость конденсаторов 45…65 мкФ;− capacitor capacity 45...65 µF;

− частота следования импульсов 50…100 Гц.− pulse repetition frequency 50…100 Hz.

Данные режимы получения порошка не рекомендуются, т.к. процесс диспергирования идет не стабильно и сопровождается хлопками.These powder production modes are not recommended, because The dispersion process is not stable and is accompanied by popping noises.

Claims (1)

Способ получения свинцово-латунных порошков из отходов сплава ЛС58-3 в изопропиловом спирте, отличающийся тем, что он получен путем электроэрозионного диспергирования отходов сплава марки ЛС58-3 в спирте изопропиловом при напряжении на электродах от 150-200 В, ёмкости конденсаторов 45-65 мкФ и частоте следования импульсов 50-100 Гц.A method for producing lead-brass powders from waste LS58-3 alloy in isopropyl alcohol, characterized in that it is obtained by electroerosive dispersion of waste LS58-3 alloy in isopropyl alcohol at a voltage at the electrodes of 150-200 V, capacitor capacity 45-65 μF and pulse repetition frequency 50-100 Hz.
RU2023125209A 2023-10-02 Method for producing lead-brass powders from wastes of ls58-3 alloy in isopropyl alcohol RU2811328C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2811328C1 true RU2811328C1 (en) 2024-01-11

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2841555C1 (en) * 2024-04-25 2025-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" Method of manufacturing alloy from powder of lead brass “лс58-3” obtained by electroerosion dispersion in isopropyl alcohol

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017671A1 (en) * 1999-09-03 2001-03-15 American Inter-Metallics, Inc. Apparatus and methods for the production of powders
US20070101823A1 (en) * 2003-06-25 2007-05-10 Prasenjit Sen Process and apparatus for producing metal nanoparticles
WO2011155473A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-15 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing fine metal particles and fine metal particle dispersion solution
RU2795306C1 (en) * 2023-02-20 2023-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет"(ЮЗГУ) Method for producing lead-brass powders from wastes of ls58-3 alloy in distilled water

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017671A1 (en) * 1999-09-03 2001-03-15 American Inter-Metallics, Inc. Apparatus and methods for the production of powders
US20070101823A1 (en) * 2003-06-25 2007-05-10 Prasenjit Sen Process and apparatus for producing metal nanoparticles
WO2011155473A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-15 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing fine metal particles and fine metal particle dispersion solution
RU2795306C1 (en) * 2023-02-20 2023-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет"(ЮЗГУ) Method for producing lead-brass powders from wastes of ls58-3 alloy in distilled water

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АГЕЕВА Е.А. и др. Шихта, полученная электродиспергированием отходов сплава ЛС58-3 в воде дистиллированной. Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2023 13(2), 30.05.2023, с. 43-54. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2841555C1 (en) * 2024-04-25 2025-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" Method of manufacturing alloy from powder of lead brass “лс58-3” obtained by electroerosion dispersion in isopropyl alcohol

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60101840T2 (en) PLASMA REACTOR FOR PRODUCING FINE POWDER
Karpov et al. Plasma-chemical reactor based on a low-pressure pulsed arc discharge for synthesis of nanopowders
EP1497061B1 (en) Powder formation method
Ageev et al. Structure and mechanical properties of powders obtained by electrodisperging cobalt-chromium alloy
RU2811328C1 (en) Method for producing lead-brass powders from wastes of ls58-3 alloy in isopropyl alcohol
RU2597443C1 (en) Method of producing steel powders electroerosion dispersion of wastes of ball bearing steel in water
Zou et al. Nanopowder production by gas-embedded electrical explosion of wire
WO2002043905A2 (en) A method and apparatus for the production of metal powder granules by electric discharge
RU2590045C2 (en) Method of producing metal nanopowder from wastes of high speed steel in kerosene
Dvornik et al. Production of ultrafine-grained spherical β-WC-W2C-Co microparticles by electro discharge erosion of WC-15Co alloy in glycerol and their solutions
Zhang et al. A comparative study of silver nanoparticles synthesized by arc discharge and femtosecond laser ablation in aqueous solution
Kim High energy pulsed plasma arc synthesis and material characteristics of nanosized aluminum powder
RU2612117C1 (en) Method for producing aluminium nanopowders
RU2795306C1 (en) Method for producing lead-brass powders from wastes of ls58-3 alloy in distilled water
RU2829396C1 (en) Method of producing tungsten powder from wastes of tungsten grade ba in distilled water
RU2804892C1 (en) Method for producing molybdenum powder by electroerosion of molybdenum waste
RU2829391C1 (en) Method of producing nickel powder from nickel wastes of grade pnk-0t1 in distilled water
RU2824011C1 (en) Method of producing tungsten-free hard-alloy powder from wastes of alloy tn20 in isopropyl alcohol
RU2841941C1 (en) Method of producing tungsten carbide powder from tungsten metal wastes of grade va in aviation kerosene
Yanık et al. Synthesis and characterization of aluminium nanoparticles by electric arc technique
RU2845203C1 (en) Method of producing nickel powder from nickel metal wastes of pnk-0t1 grade in aviation kerosene
RU2772879C1 (en) Method for obtaining nickel-chromium powders from x20h80 alloy waste in distilled water
Efimov et al. The influence of parameters of spark discharge generator on dimensional characteristics of synthesized TiO2 nanoparticles
RU2782593C1 (en) METHOD FOR PRODUCING LEAD-ANTIMONY POWDER FROM “ССу3” ALLOY WASTE IN DISTILLED WATER
RU2784147C1 (en) Method for producing hard alloy powder from t5k10 alloy waste in distilled water.