Способ изготовления порошкового материала на основе меди
Владельцы патента RU 2458166:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления порошковых оловянистых бронз при утилизации отходов порошковых формовок. В высокоэнергетической мельнице активируют предварительно измельченные до размера менее 5 мм и пропитанные керосином отходы порошковых формовок на основе меди с помощью размольных шаров, покрытых ферромарганцем в количестве 10 мас.%, в среде, содержащей 10 мас.% керосина. Соотношение масс шаров, покрытых ферромарганцем, и пылевидных отходов 10:1, время активации 1,75 ч. Готовят порошковую шихту из смеси порошков основы, содержащей 9 мас.% олова, 2,5 мас.% графита и медь - остальное, и активированную добавку 4-32 мас.%, проводят холодное прессование и спекание с возможным последующим доуплотнением. Обеспечено повышение предела прочности на радиальное сжатие, а также интенсификация измельчения порошка. 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления порошковых оловянистых бронз при утилизации отходов порошковых формовок.
Известен способ изготовления порошковых материалов на основе меди, включающий размол стружки бронзы, выделение фракции, введение в шихту «стружкового порошка», смешивание компонентов, формование, спекание, повторное доуплотнение. (Патент 2061581 РФ. Способ изготовления порошковых материалов на основе меди / Ю.Г.Дорофеев, С.В.Гриценко, С.Н.Сергеенко. - Опубл. 10.06.96. Бюл. №16). Данная технология характеризуется низкой эффективностью процесса размола стружки с необходимостью последующего выделения фракции -315.
Наиболее близким техническим решением является способ получения порошкового материала, включающий: размол ферромарганца в высокоэнергетической мельнице с помощью шаров, отсев порошка ферромарганца, активирование в высокоэнергетической мельнице порошка меди с помощью размольных шаров, приготовление шихты, холодное прессование формовки, ее спекание с возможным последующим доуплотнением. (Дорофеев Ю.Г., Гриценко С.В., Сергеенко С.Н. Структура и свойства горячедеформированных композиционных марганцовистых бронз с добавками активированных в аттриторе порошков / Обработка сплошных и слоистых материалов: межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГМА, 1997. - С.214-217).
Данная технология характеризуется низкой эффективностью получения порошкового материала, связанной с необходимостью использования дорогостоящего порошка меди в состоянии поставки.
Задачей изобретения является повышение эффективности получения порошкового материала путем использования отходов порошковых формовок на основе меди и интенсификация их измельчения.
Задача решается путем размола порошка ферромарганца в высокоэнергетической мельнице с помощью шаров, отсева не связанного с шарами порошка ферромарганца, активирования в высокоэнергетической мельнице порошкового материала с помощью размольных шаров, приготовление порошковой шихты, состоящей из смеси порошков основы: олова 9 мас.%, графита 2,5 мас.% и меди - остальное, и активированной добавки 4-32 мас.%, холодного прессования формовки, ее спекания с возможным последующим доуплотнением, причем активирование в высокоэнергетической мельнице порошкового материала проводят с помощью размольных шаров, покрытых в количестве 10 мас.% ферромарганцем в процессе его размола в высокоэнергетической мельнице, при соотношении масс шаров, покрытых ферромарганцем, и порошкового материала S=10:1 и времени активации τа=1,75 ч, в среде керосина 10 мас.%, а в качестве активируемого материала используют отходы порошковых формовок на основе меди, предварительно измельченные до размера менее 5 мм и пропитанные керосином в течение 15 мин.
Анализ результатов экспериментальных исследований (таблица 1) показывает, что в соответствии с предложенной технологией использование размольных шаров, покрытых ферромарганцем, интенсифицирует процесс измельчения, обеспечивая получение более мелких частиц со средним размером 62 мкм по сравнению с 1290-1353 мкм при размоле шарами, не покрытыми ферромарганцем, при меньшем времени размола 1,75 ч по сравнению 3-11,4 ч.
| Таблица 1 | |||
| Влияние содержания порошка ФМн на интенсификацию процесса измельчения отходов порошковых формовок на основе меди и средний размер частиц получаемого активированного материала | |||
| № технологии | τMXA, ч | Сфмн, на шарах, мас.% | dcp, мкм |
| Технология 1 | 3 | 0 | 1353 |
| 11,4 | 0 | 1290 | |
| Технология 2 | 1,75 | 10 | 62 |
Пример конкретного выполнения
Изготовление антифрикционной втулки производят по следующей технологии. Размол порошка ферромарганца марки ФМн2 ГОСТ 4755-91 в высокоэнергетической шаровой планетарной мельнице «САНД-1» в течение 1,75 часа, при соотношении масс шаров и ферромарганца 10:1, при скорости вращения ротора 290 об/мин; отсев, не связанного с шарами порошка ферромарганца; подготовка активируемого материала путем предварительного измельчения отходов порошковых формовок до размера менее 5 мм и пропитки в керосине в течение 15 мин; активирование в высокоэнергетической мельнице материала отходов порошковых формовок на основе меди в присутствии керосина в качестве поверхностно-активного вещества в количестве 10 мас.%, путем измельчения в течение 1,75 часа шарами, покрытыми в количестве 10 мас.% порошком ферромарганца в процессе его размола в высокоэнергетической мельнице; приготовление порошковой шихты, состоящей из смеси порошков основы: олова ПО-2 (9 мас.%), графита ГЛ-1 (2,5 ) и меди ПМС-1 (остальное) и активированной добавки 4-32 мас.%, холодное прессование формовки давлением 280 МПа, ее спекание в среде эндогаза при температуре 800-880°С, в течение 2 час. Реализация предложенной технологии обеспечивает получение шихты с размерами частиц менее 400 мкм и порошковых изделий с пределом прочности при испытаниях на радиальное сжатие σрс на уровне прочности порошковых изделий, полученных без введения активированной добавки, обеспечивая 100% эффективность переработки отходов (таблица 2).
| Таблица 2 | ||
| Прочность антифрикционного порошкового материала | ||
| № примера | Сак, мас.% | σср, МПа |
| 1 | 4 | 171,6 |
| 2 | 8 | 171,9 |
| 3 | 16 | 172,4 |
| 4 | 32 | 173,1 |
| Без введения активированной добавки | 0 | 171 |
Анализ влияния (таблица 2) количества активированной добавки Сак, полученной при измельчении отходов порошковых формовок, на значения предела прочности антифрикционного материала на основе меди показывает, что предложенная технология обеспечивает эффективное использование отходов порошковых формовок на основе меди в количестве 4-32 мас.%.
Способ изготовления порошковых материалов на основе меди, включающий размол порошка ферромарганца в высокоэнергетической мельнице с помощью шаров, отсев не связанного с шарами порошка ферромарганца, активирование в высокоэнергетической мельнице порошкового материала с помощью размольных шаров, приготовление порошковой шихты, состоящей из смеси порошков основы, содержащей 9 мас.% олова, 2,5 мас.% графита и медь остальное, и добавки активированного порошкового материала 4-32 мас.%, холодное прессование формовки, ее спекание с возможным последующим доуплотнением, отличающийся тем, что активирование порошкового материала в высокоэнергетической мельнице проводят с помощью размольных шаров, покрытых ферромарганцем в количестве 10 мас.% в процессе его размола в высокоэнергетической мельнице, при соотношении масс шаров, покрытых ферромарганцем, и порошкового материала S=10:1 и времени активации τа=1,75 ч, в среде, содержащей 10 мас.% керосина, а в качестве активируемого порошкового материала используют отходы порошковых формовок на основе меди, предварительно измельченные до размера менее 5 мм и пропитанные керосином.
