Способ получения металлических порошков

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения дисперсных порошков металлов электрическим взрывом проводников. Основной технической задачей данного изобретения является получение порошков сплавов и интерметаллических соединений в ультрадисперсном состоянии. Способ включает электрический взрыв заготовок, причем используют коаксиальные заготовки из разнородных металлов, а соотношение масс заготовок выбирают в соответствии со стехиометрическим составом получаемого порошка.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения дисперсных порошков металлов электрическим взрывом проводников.

Известен способ получения высокодисперсных порошков металлов путем электрического взрыва проводников в газовых средах (Котов Ю.А. Яворовский Н. А. Исследование частиц, образующихся при электрическом взрыве проводников. - "Физика и химия обработки металлов", N 4, 1978, с. 24 29).

Недостатком этого способа является невозможность получать сплавы и интерметаллические соединения в ультрадисперсном состоянии.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ для изготовления высокодисперсных порошков из неорганических материалов (заявка PCT (WO) 92/17303, кл. B 22 F 9/14, опубл. 15.10.1992 г.).

Одним из основных недостатков этого способа является невозможность получать сплавы и интерметаллические соединения в ультрадисперсном состоянии и порошки в ультрадисперсном состоянии, т.к. в известном способе ограничен уровень вводимой энергии: где 319,3 кДж/моль энергия возгонки металла алюминиевой заготовки, а 906,9 кДж/моль ее ионизации (данные книги "Энергии взрыва химических связей. Потенциалы ионизации и средство к электрону". Л.В. Гурвич и др. М. Наука, 1974 г. с. 175, 227). При таком уровне вводимой энергии 0,9 энергии возгонки заготовки к его энергии ионизации и высоком давлении газовой среды доля ультрадисперсной фракции мела, особенно для порошков металлов. Кроме этого, технологический процесс получения интерметаллидов по этому способу сложен из-за необходимости использования двух или более механизмов подачи заготовок: эти механизмы должны действовать согласовано.

Основной технической задачей данного изобретения является получение порошков сплавов и интерметаллических соединений в ультрадисперсном состоянии, а также упрощение технологического процесса.

Предлагаемый способ, при котором используют коаксиальные заготовки из разнородных металлов, а соотношение масс заготовок выбирают в соответствии со стехиометрическим составом получаемого порошка, позволяет получать сплавы и интерметаллические порошки в ультрадисперсном состоянии. Кроме того, порошки получают на установках с одним механизмом подачи заготовок, то есть осуществляют технически более простое решение за счет того, что коаксиальные заготовки из разнородных металлов имеют вид проволоки из одного металла, на которую нанесен или механически совмещены один или несколько других металлов, и поэтому не требуется для каждой заготовки применять отдельный механизм подачи заготовок. В прототипе при параллельном взрыве проводников требуется синхронизация в области микросекунд, что технически сложно.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения металлических порошков путем электрического взрыва заготовок согласно предложенному решению используют коаксиальные заготовки из разнородных металлов, а соотношения масс заготовок выбирают в соответствии со стехиометрическим составом получаемого порошка. Пример 1. Взрывалась медная заготовка диаметром 0,2 мм, покрытая слоем алюминия с наружным диаметром 0,4416 мм. Длина заготовок 60 мм. Масса меди составляет 0,01681 г. масса алюминия 0,01979 г. что соответствовало стехиометрическому составу CuAl2. Заготовки располагались в герметической камере, заполненной техническим аргоном. Взрывы проводились в LC-контуре с параметрами; C 2,941 мкФ, L 0,4 мкГн, напряжение, до которого заряжалась емкость, равнялось 21,2 кВ. После взрыва производился отбор проб осажденного на стенки камеры порошка. Фазовый состав порошка излучался с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-3. В результате анализа установлено, что полученный ультрадисперсный порошок содержал интерметаллиды, преимущественно CuAl2.

Пример 2. Взрывалась алюминиевая заготовка диаметром 0,31 мм, покрытая слоем железа с наружным диаметром 0,3447 мм. Длины заготовок 70 мм. Масса алюминия составила 0,014431 г. масса железа 0,00983 г. что соответствовало стехиометрическому составу FeAl3. Заготовки располагались в герметической камере, заполняемой техническим аргоном. Взрывы производились в LC-контуре с параметрами: C 1,83 mk L 0,45 мкГн, напряжение, до которого заряжалась емкость, равнялось 16,0 кВ. После взрыва производился отбор проб осажденного на стенки камеры порошка. Фазовый состав порошка излучался с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-3. В результате анализа установлено, что полученный ультрадисперсный порошок содержал интерметаллиды FeAl, Fe₂Al₅, FeAl₃, преимущественно FeAl₃.

Пример 3. Взрывалась железная заготовка диаметром 0,24 мм, покрытая слоем меди с наружным диаметром 0,34 мм. Длины заготовок 60 мм. Масса железа составляла 0,02133 г. масса меди 0,02438 г. Заготовки располагались в герметической камере, заполненной техническим аргоном. Взрывы производились в LC-контуре с параметрами: C 2,941 мкФ, L 0,42 мкГн, напряжение, до которого заряжалась емкость, равнялось 21,6 кВ. После взрыва производился отбор проб осажденного на стенки камеры порошка. Фазовый состав порошка излучался с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-3. В результате анализа установлено, что полученный ультрадисперсный порошок представлял собой сплав меди и железа.

Формула изобретения

Способ получения металлических порошков путем электрического взрыва металлических заготовок, отличающийся тем, что в качестве заготовок используют металлические заготовки с покрытием из другого металла, а соотношение массы металла заготовок и покрытия выбирают в соответствии со стехиометрическим составом получаемого порошка.