Способ получения металлических порошков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 51)5 В 22 Р 9/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИС ЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТ 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 вен 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 электродом и направлением формирования столба дуги, равным 30 -- 90. Регулирование дисперсности получае. мых порошков обеспечивается изменением электрических параметров дугового импульса. Относительное отклонение размеров частиц порошкане превышает 100. 1 ил. твенный университ изин др. Электроим порошков метал ковая металлур о ССС 4, 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. и при 1 юча ю- регулимительи уп- электоит из ключа фронм дги В качестве ист менен импульсный щий разделительнь ровочный автотра переменного тока,равляющий длите. ронный блок. Элек компаратора и мо и обеспечивает фо та импульса при заданного значени го уровня использ лизированный истоорно таби Импульсный источник, п реализации предлагаемого чивал выходную мощность пульсе длительностью до 1 дуговой ток варьировался а напряжение от 10 до 65 римененнь способа, о до 1 кВт 0 мс. Пр от 15 до и при еспеим это О А К АВТОРСКОМУ СВИ(56) Меерсон Г. А. ипульсный способ полученилов и сплавов. - Порогия, 1975,2.Авторское свидетельст908533, кл. В 22 Р 9/ очника 5 тока дугисточник тока, вк1 й трансформатор,нсформатор, выпряемкостной фильтрьностью импульсатронный блок сосщного аналоговогормирование заднегодостижении токоя. Для созданияовали стандартныйчник ИПС.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. Г 1 ри 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 форми 5 10 15 20 25 30 35 40 50 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+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 350-1-35 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 35035 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 диаметром 300-30 мкм.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 полу. чены сферические частицы молибдена, диаметры которых лежат в пределах 210.+20 мкм,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 25 авитель Д. ПКравчук Сост ева Техред А. Тираж 490 енного комитета по из 35, Москва, Ж - 35 дательский комбинатв Редактор Л. 3 айЗаказ 402НИИПИ Государст113Производственно-и Корректор М. ПожоПодписноеоткрытиям при ГКНТ СССаб., д. 4/5жгород, ул. Гагарина, 101 обретениям и Раушская Патент, г.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 10, а для известного способа оно составляет 100 Я.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 однород 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 ис точника 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 10 Я 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 час тиц порошка по размерам и возможностирегулирования их дисперсности, возбуждение дугового разряда производят импульсным источником тока, а расходуемый электрод располагают под углом 30 - 90 к направлению формирования столба дуги.