Способ получения металлического порошка из отходов инструментальной стали в воде

Авторы патента:

Агеева Екатерина Владимировна (RU)

Латыпов Рашит Абдулхакович (RU)

Латыпова Гюльнара Рашитовна (RU)

Карпенко Наталья Николаевна (RU)

C22C38/00 - Сплавы черных металлов, например легированные стали (легированные чугуны C22C 37/00)

C22B7/00 - Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений

B22F9/14 - с применением электрического заряда

B22F2009/001 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2791308:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению порошковых материалов из отходов инструментальной стали. В способе проводят электроэрозионное диспергирование отходов инструментальной стали в воде при частоте следования импульсов от 40 до 80 Гц, напряжении на электродах от 200 до 220 В и емкости конденсаторов от 35 до 55 мкФ. Обеспечивается получение порошка правильной сферической или эллиптической формы экологически чистым, недорогим и безопасным способом. 5 ил., 1 пр.

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению порошковых материалов.

Существует большое количество методов получения порошковых материалов, которые основываются на механических и физико-химических процессах.

Наиболее близким техническим решением, который выбран в качестве прототипа, является «Способ получения металлического нанопорошка из отходов быстрорежущей стали в керосине» (патент Российской Федерации № RU2590045C2, 2016) основанный на получении порошка из стали Р6М5. Способ представляет собой разрушение материала из стали Р6М5 под воздействием электрических разрядов между электродами.

Недостатком вышеуказанного способа является: пожароопасность способа получения, вредные выбросы, относительно высокая стоимость керосина.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы получать порошковые материалы из отходов стали Р18 экологически чистым, недорогим и безопасным способом, с применением дистиллированной воды.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения металлического порошка из отходов инструментальной стали, заключается в проведении электроэрозионного диспергирования отходов инструментальной стали в воде при частоте следования импульсов 40 Гц до 80 Гц, напряжение на электродах от 200 В до 220 В, емкость конденсаторов от 35 мкФ до 55 мкФ

На фигуре 1 представлена схема процесса ЭЭД, на фигуре 2 - показаны результаты исследований размеров частиц, на фигуре 3 - представлены снимки с растрового электронного микроскопа «Quanta 200 3D, на фигуре 4 - представлена дифрактограмма образца из порошка, полученного из отходов инструментальной стали Р18 , на фигуре 5 - основные фазы полученного металлического порошка.

Процесс получения металлического порошка из отходов инструментальной стали представлен в следующей последовательности.

На начальном этапе проводился сбор и очистка отходов стали, после этого в эксикатор-реактор загружали полученные отходы стали и заполняли его рабочей жидкостью - дистиллированной водой. Далее подготовленные электроды подключали к генератору импульсов. Устанавливали определенные параметры для осуществления процесса электроэрозионного диспергирования.

На следующем этапе, происходил сам процесс получения металлического порошка из отходов инструментальной стали при помощи экспериментальной установки электроэрозионного диспергирования, который схематически показан на фигуре 1. Напряжение импульсов генератора следует к электродам, а затем к отходам инструментальной стали Р18. С повышением напряжения до необходимой величины осуществляется электрический пробой в рабочей среде, межэлектродного пространства, с появлением разряда. В результате большой концентрации энергии, отходы металла в точке разряда плавятся и частично испаряются, рабочая среда тоже начинает испаряться и окружать канал разряда газовым пузырем. Из-за возникших в канале разряда и газовом пузыре большого количества динамических сил, частицы расплавленного металла вырываются за пределы зоны разряда в рабочую среду и застывают. В итоге образовывается осадок в виде частиц металлического порошка на дне реактора. на фигуре 2 - показаны результаты исследований размеров частиц, на фигуре 3 - представлены снимки с растрового электронного микроскопа «Quanta 200 3D, на фигуре 4 представлена дифрактограмма образца из порошка, полученного из отходов инструментальной стали Р18. На фигуре 5 представлены основные фазы порошка исследуемого порошка.

На заключительном этапе осуществляли выгрузку отходов инструментальной стали из реактора, далее выпаривание рабочей жидкости - дистиллированной воды и взвешивание, полученного металлического порошка.

Пример 1

На экспериментальной установке в воде дистиллированной проводили диспергирование отходов инструментальной стали Р18. При этом изменяли электрические параметры установки: частота следования импульсов от 40 Гц до 80 Гц, напряжение на электродах от 200 В до 220 В, емкость конденсаторов от 35 мкФ до 55 мкФ.

Исследование размера частиц металлического порошка, из отходов стали Р18, проводили на лазерном анализаторе размеров частиц Analysette 22 NanoTec. Данная установка определяет распределение по размерам частиц в суспензиях, эмульсиях и аэрозолях. Исследование проводилось диспергированием в жидкости с ультразвуком. Было установлено, что D50 (50% of particles) - 44,13 мкм, то есть частиц, размером меньше или равно 44,13 мкм в порошке содержится 50,0% от общего объема, а именно микрочастиц размером от 22,8 до 56,4 мкм содержится 56,76%.

Технологические свойства металлического порошка напрямую зависят от состояния поверхности его частиц. Исследование электроэрозионного порошка из отходов инструментальной стали Р18, проводилось с помощью растрового электронного микроскопа «Quanta 200 3D». На основании представленных результатов, электроэрозионный порошок из отходов инструментальной стали Р18, в основном состоит из частиц правильной сферической формы (или эллиптической). Частицы сферической формы легко поддаются обработке, поэтому применяется во многих областях, для создания: коррозийностойких, жаропрочных, жаростойких, легированных металлов, сплавов и их покрытий.

Исследование рентгеноспектрального микроанализа частиц электроэрозионного порошка Р18, проводилось при помощи энерго-дисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп «QUANTA 200 3D», он позволил определить элементный состав микрообъектов частиц порошков, которые были получены методом электроэрозионным диспергированием из отходов твердого сплава марки Р18 по возбуждаемому в них характеристическому рентгеновскому излучению. Исследуемый образец порошка марки Р18, полученный методом электроэрозионного диспергирования, содержит из следующих элементов: углерода, кислорода, молибдена, ванадия, хрома, железа и вольфрама.

При помощи рентгеновского дифрактометра Rigaku Ultima IV был проведен рентгеноструктурный (фазовый) состав электроэрозионного порошка из отходов инструментальной стали Р18. Был определен фазовый состав исследуемого порошка.

Металлические порошки, из отходов инструментальной стали Р18, полученные методом электроэрозионного диспергирования, могут быть использованы как в композициях с другими видами порошков, для корректировки получения необходимых свойств материалов и сплавов, а также эффективно применяться для повышения качества восстанавливаемых и упрочняемых деталей различными методами наплавки, методом напыления, использование при нанесении гальванических покрытий.

Способ получения металлического порошка из отходов инструментальной стали, отличающийся тем, что проводят электроэрозионное диспергирование отходов инструментальной стали в воде при частоте следования импульсов от 40 до 80 Гц, напряжении на электродах от 200 до 220 В, емкости конденсаторов от 35 до 55 мкФ.

Изобретение относится к производству мелющих шаров. Осуществляют выплавку стали, прокатку шаров и их термообработку.

Лист из нетекстурированной электротехнической стали марки 600 мпа и способ его изготовления // 2789644

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, имеющему предел прочности при растяжении 600 МПа или более и использующемуся в качестве материала для изготовления железных сердечников двигателей или компрессоров. Лист из стали имеет следующий состав, в мас.%: 0<С≤0,0035, Si: 2,0 - 3,5, Mn: 0,4 - 1,2, Р: 0,03 - 0,2, Al: 0,4 - 2,0, при необходимости по меньшей мере один элемент из Sb и Sn при общем содержании 0,003 - 0,2 и при необходимости по меньшей мере один элемент из Mg, Ca и РЗМ при общем содержании 0,0005 - 0,01, остальное - Fe и неизбежные примеси.

Сборочный узел из алюминиевого компонента и стальной детали, закаленной под давлением, имеющей сплавное покрытие, которое включает в себя кремний, железо, цинк и магний, и остаток представляет собой алюминий // 2788614

Изобретение относится к сборочным узлам деталей транспортного средства и может быть использовано, например, при производстве деталей автомобильного кузова. Сборочный узел для деталей транспортного средства содержит по меньшей мере элемент на основе алюминия и элемент из закаленной под давлением стальной детали, которая имеет по меньшей мере на одной поверхности сплавное покрытие, содержащее, мас.%: от 0,1 до 15,0 кремния, от 15,0 до 70 железа, от 0,1 до 20,0 цинка, от 0,1 до 4,0 магния, остальное - алюминий, неизбежные примеси и, необязательно, один или несколько дополнительных элементов, выбранных из Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Sr, Cr, Ni или Bi, при этом элемент из закаленной стальной детали соединен с элементом на основе алюминия.

Способ изготовления сердечника двигателя // 2787182

Изобретение относится к способу изготовления сердечника двигателя. Способ включает этап изготовления сердечника двигателя посредством выполнения резки плавлением электротехнической листовой стали, используя тепло, подводимое от поверхности, причем электротехническая листовая сталь имеет такую среднюю теплопроводность, которая в положениях по глубине от поверхности до одной третьей глубины по толщине листа меньше теплопроводности в среднем положении в направлении толщины листа на 30% или более.

Лист анизотропной электротехнической стали и способ его производства // 2780701

Изобретение относится к металлургии, а именно к листу из анизотропной электротехнической стали и может быть использовано для изготовления сердечника трансформатора. Лист анизотропной электротехнической стали содержит стальной лист и изоляционное покрытие, сформированное на стальном листе и состоящее из оксидов, содержащих алюминий и бор, причем оксиды содержат кристаллические оксиды и максимальное значение отношения интенсивностей эмиссии бора к алюминию на границе раздела между изоляционным покрытием и стальным листом, проанализированное оптической эмиссионной спектрометрией тлеющего разряда, в 2,5-4,0 раза больше отношения интенсивностей эмиссии бора к алюминию в изоляционном покрытии.

Рельс // 2780617

Изобретение относится к металлургии, а именно к рельсу, используемому на грузовых железных дорогах. Рельс выполнен из стали, включающей, в мас.%: C 0,75-1,20, Si 0,10-2,00, Mn 0,10-2,00, Cr 0-2,00, Mo 0-0,50, Co 0-1,00, B 0-0,0050, Cu 0-1,00, Ni 0-1,00, V 0-0,50, Nb 0-0,050, Ti 0-0,0500, Mg 0-0,0200, Ca 0-0,0200, REM 0-0,0500, Zr 0-0,0200, N 0-0,0200, Al 0-1,00, P 0,0250 или меньше, S 0,0250 или меньше и остаток из железа и примесей, в котором 90% площади или больше металлографической структуры в поперечном сечении части шейки рельса являются структурой перлита.

Лист анизотропной электротехнической стали и способ его изготовления // 2779984

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению листа анизотропной электротехнической стали, используемого в качестве материала для железных сердечников трансформаторов. Для изготовления основного листа кремнистой стали стальной сляб нагревают до температуры 1280°C или ниже и осуществляют горячую прокатку с получением горячекатаного стального листа, который подвергают отжигу в горячем состоянии.

Способ производства листа анизотропной электротехнической стали // 2779944

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству листа анизотропной электротехнической стали, используемого в качестве материала для железных сердечников трансформаторов. Лист анизотропной электротехнической стали, содержащий основной стальной лист, промежуточный слой, который не является форстеритом и который расположен в контакте с основным стальным листом, и изоляционное покрытие, расположенное в контакте с промежуточным слоем, подвергают процессу формирования на поверхности основного стального листа области деформации, простирающейся в направлении, пересекающем направление прокатки основного стального листа, путем облучения электронным лучом.

Композитный изнашиваемый компонент // 2779482

Изобретение относится к композитному изнашиваемому компоненту с иерархической структурой, получаемому технологией литья, имеющему повышенную стойкость к комбинированным нагрузкам износа/ударным нагрузкам, и к способу его получения. Композитный изнашиваемый компонент с иерархической структурой содержит армирование в наиболее подверженной износу части.

Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой // 2779381

Изобретение относится к области металлургии, а именно способу изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, используемого в качестве материала для изготовления магнитных железных сердечников. Способ включает обезуглероживающий отжиг холоднокатаного стального листа, содержащего Si, для получения листа стали, имеющего содержание кислорода 320 м.д.

Способ получения катодной меди из вторичного сырья // 2790720

Изобретение относится к способам переработки вторичного медьсодержащего сырья, а именно к получению катодной меди из отходов электронной и электротехнической промышленности, таких как медные детали, медные провода, покрытые оловом. Способ включает обработку предварительно измельченного медьсодержащего сырья, покрытого оловом, кислотой при нагревании с последующим отделением от него полученного соединения олова, и электрохимическую обработку для получения катодной меди.