Способ получения металлических порошков

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения металлических порошков оплавлением расходуемого электрода. Цель - повышение однородности частиц порошка по размерам и возможность регулирования их дисперсности . Оплавление расходуемого электрода проводят в дуговом разряде, создаваемом импульсным источником тока, при гле между расходуемым электродом и направлением формирования столба дуги, равным 30 - 90°. Регулирование дисперсности получаемых порошков обеспечивается изменением электрических параметров дугового импульса Относительное отклонение размеров частиц порошка не превышает 10% 1 ил 5 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1629160 A. 1 (51)5 В 22 F 9/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В качестве источника 5 тока дуги применен импульсный источник тока, включающий разделительный трансформатор, регулировочный автотрансформатор, вып ря мител ь переменного тока, емкостной фильтр и управляющий длительностью импульса электронный блок. Электронный блок состоит из компаратора и мощного аналогового ключа и обеспечивает формирование заднего фронта импульса при достижении током дуги заданного значения. Для создания опорного уровня использовали стандартный стабилизированный источник ИПС.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4436849/02 (22) 07.06.88 (46) 23.02.91. Бюл. № 7 (71) Одесский государственный университет им. И. И. Мечникова (72) А. В. Суслов, Э. Л. Дрейзин и С. А. Позигун (53) 621.762.277 (088.8) (56) Меерсон Г. А. и др. Электроимпульсный способ получения порошков металлов и сплавов. — Порошковая металлургия, 1975, № 2.

Авторское свидетельство СССР № 908533, кл. В 22 F 9/14, 1982.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения металлических порошков оплавлением расходуемого электрода.

Цель изобретения — повышение однородности частиц порошка по размерам и возможности регулирования их дисперсности.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит блок 1 подачи расходуемого электрода 2, массивный электрод

3, расположенный под углом 30 — 60 к оси расходуемого электрода 2, холодильник 4 для охлаждения получаемого порошка.

Оба электрода подключены к источнику 5 тока дуги и формирователю 6 поджигающего импульса. Последний соединен также с блоком 7 синхронизации, который подключен к блоку подачи расходуемого электрода 1.

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения металлических поро иков оплавлением расходуемого электрода. Цел ь — по вы ше н ие однородности частиц порошка по размерам и возможность регулирования их дисперсности. Оплавление расходчемого электрода проводят в дуговом разряде, создаваемом импульсным источником тока, при угле между расходуемым эл ктродом и направлением формирования столба дуги, равным 30 ——

90 . Регулирование дисперсности получаемых порошков обеспечивается изменением электрических параметров дугового импульса. Относительное отклонение размеров «астиц порошка не превышает 10%. 1 ил.

Импульсный источник, примененный при реализации предлагаемого способа, обеспечивал выходную мощность до 1 кВт в импульсе длительностью до 100 мс. При этом дуговой ток варьировался от 15 до 40 А, а напряжение от 10 до 65 В.

1629160

Способ осуществляют следующим образом.

Блок 1 подает расходуемый электрод 2 в область горения электрической дуги.

При приближении электрода 2 к массивному электроду 3 под воздействием сигнала с блока 7 синхронизации в блоке 6 формируется высоковольтный импульс, обеспечивающий искровой разряд и формирование канала сквозной проводимости между каналами. Переход искрового разряда в дуговой и горение дугового разряда обеспечивается блоком питания. Конец расходуемого электрода 2 оплавляется, происходит формирование и отрыв капли, размер которой обусловлен диаметром расходуемого электрода и силой тока в дуговом импульсе.

После отрыва капли электрическая дуга гаснет. Сформировавшаяся капля попадает в холодильник 4, в качестве которого может быть использована ванна с селиконовым маслом, отстоящая на расстоянии 30 — 50 см от дугового промежутка.

Блок подачи расходуемого электрода продолжает осуществлять подачу проволоки в область горения дуги и при сближении электродов процесс повторяется.

В другом варианте устройства для реализации способа угол между направлением формирования столба дуги и осью расходуемого электрода задают при контактном поджиге дуги. При этом между электродами осуществляют кратковременный контакт, а затем массивный электрод 3 отводят от расходуемого электрода 2 при сохранении угла между ними.

После отрыва капли увеличивается дуговой промежуток и сила дугового тока начинает уменьшаться. Величина тока, при которой формируется задний фронт импульса, выбирается на основе предварительных экспериментов равнои величине, которую ток дуги достигает после формирования и отрыва капли.

Предлагаемый способ использовали при получении порошков меди, молибдена, вольфрама и никеля.

Пример!. В качестве расходуемого электрода 2 использовали медную проволоку диаметром 120 мкм. Проволоку подавали блоком 1 подачи в зону горения электрической дуги под углом 90 к направлению формирования столба дуги. При сближении электродов 2 и 3 до расстояния 1,5 мм под воздействием сигнала с блока 7 синхронизации формирователь 6 поджигающего импульса осуществлял возбуждение электрического дугового разряда с параметрами, обеспечиваемыми блоком 5 питания дуги: напряжение зажигания дуги 50 В, сила тока дуги 35 А. В качестве массивного электрода 3 применяется медный или стальной пруток диаметром 6 мм. Под воздействием дугового импульса осуществлялось форми5

55 рование и отрыв металлической капли. Капля падала в ванну с селиконовым маслом, где происходило ее остывание. При продолжении подачи проволоки в область горения дуги процесс повторялся. Полученные сферические частицы меди имели размер

350-1-35 мкм.

Пример 2. Все операции получения порошка были аналогичны указанным в примере 1, а расходуемый электрод 2 подавали в зону горения электрической дуги под углом 60 к направлению формирования столба дуги.

Полученные частицы порошка имели размер 350+35 мкм.

Пример 3. Все операции были аналогичны указанным в примере 1, а расходуемый электрод 2 подавали в зону горения электрической дуги под углом 30 к направлению формирования столба дуги. Полученные порошки имели размер 350+35 мкм.

Пример 4. В качестве расходуемого элект рода использовали вольфрамовую проволоку диаметром 150 мкм. В качестве массивного электрода — медный или стальной пруток диаметром 6 мм. Напряжение зажигания дуги составляло 30 В, начальная сила тока дуги 30 А. Последовательность выполнения операции была аналогична указанным в примере 1. Расходуемый электрод подавали в зону горения электрической дуги под углом 90 к направлению формирования столба дуги. Под действием дугового импульса длительностью около

20 мс происходило оплавление и отрыв капли вольфрама диаметром 300 мкм. При продолжении подачи проволоки в область горения дуги процесс повторялся. Были получены сферические частицы вольфрама диа метром 300 е-30 м км.

Пример 5. В качестве расходуемого электрода использовали молибденовую проволоку диаметром 100 мкм. В качестве массивного электрода применяли медный или стальной пруток диаметром 6 мм. Напряжение зажигания дуги 35 В, начальная сила тока дуги 25 А. Расходуемый электрод подавали в зону горения дуги под углом 60 . Последовательность выполнения операции указана в примере 1. Под действием дугового импульса длительностью 15 мс происходило оплавление и отрыв капли молибдена диаметром 210 мкм. При продолжении подачи проволоки в область горения дуги процесс повторялся. Были получены сферические частицы молибдена, диаметры которых лежат в пределах

210 +-20 м км.

Пример б. В качестве расходуемого электрода использовали никелевую проволоку диаметром 100 мкм. В качестве массивного электрода применяется медный или стальной пруток диаметром 6 мм. Напряжение зажигания дуги 25 В, начальная сила тока 40 А.

Угол подачи расходуемого электрода 30 . По1629160

Формула изобретения

Составитель Д. Попов

Редактор Л. Зайцева Техред А. Кравчук Корректор М. Пожо

Заказ 402 Тираж 490 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 t 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10I следовательность выполнения операции аналогична указанным в примере 1. Под действием дугового импульса длительностью

25 мс происходило оплавление и отрыв капли никеля диаметром 200 мкм. При продолжении подачи проволоки в облать горения дуги процесс повторялся. Были получены сферические частицы никеля, диаметры которых 200-<-20 мкм.

Представленные в примерах результаты опробования предлагаемого способа свидетельствует о том, что относительное отклонение размеров получаемых частиц не превышает 10Я, а для известного способа оно составляет 100Я.

Выбор угла между направлением формирования столба дуги и расходуемым электродом в пределах 30 — 90 обусловлен направлением действующих на расплавленную каплю сил поверхностного натяжения, давления дуги и пинч-эффекта. Поддерживание угла в заданных пределах обеспечивает стабильный отрыв сформировавшейся капли от расплава под действием равнодействующей перечисленных сил.

Если угол между расходуемым электродом и направлением формирования столба дуги менее 30 или более 90, отрыв капель от расплава становится нестабильным и снижается однородность получаемых частиц по размеру.

Применение импульсного источника тока позволяет за счет регулировки величины и длительности импульса осуществлять формирование капель определенного заданного размера и отрыв одной капли одним импульсом дугового тока. В течение паузы между импульсами взаимное расположение электродов восстанавливается и к началу каждого следующего импульса повторяется, что обеспечивает высокую степень стабильности процесса диспергирования и однород5 ность порошка по размерам. При использовании источника постоянного тока и непрерывного дугового разряда образование капель происходит при различных межэлектродных расстояниях, что приводит к получению порошков с большим разбросом по размера м.

Преимущество использования импульсного источника тока заключается в исключении постоянного подогрева плавящегося прутка. Этот процесс, характерный для источника постоянного тока, приводит к дестабилизации работы устройства и дополнительным энергетическим потерям. Таким образом, предлагаемый способ получения порошков позволяет уменьшить относительное отклонение размером частиц порошка до 1ОЯ и обеспечить возможность регулирования их дисперсности изменением электрических параметров дугового импульса.

Способ получения металлических порошков, включающий оплавление расходуемого электрода дуговым разрядом и охлаждение образовавшихся капель, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности час30 тиц порошка по размерам и возможности регулирования их дисперсности, возбуждение дугового разряда производят импульсным источником тока, а расходуемый электрод располагают под углом 30 — 90 к направлению формирования столба дуги. з