Способ получения крупногабаритных образцов из высокопористых ячеистых материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ М С) С 4 й М Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЬФХ ОБРАЗЦОВ ИХ ВЬСОКОПОРИСТЫХЯЧЕИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ(37) Изобретение относится к термической обработке изделий и может быть использовано в порошковой металлургии при спекании высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ) из порошков металлов, хорошо восстанавливающихся в водородеНа подготовленную полимерную подложку шликерным ипи эпектрохимическим методом наносят ме(19) ВЦ (11) (51) 5 С 22 С 1/08 В 22 ГЗ 10 таллическое покрытие. Заготовки сушат и слекают При этом заготовки устанавливают на перфорированный поддон Удаление продуктов термической деструкции полимера из загоовок ведут с принудительной продувкой из структуры снизу в окислитепьной или инертной среде Расход газа на едиз знину объема ВПЯМ 15-100 м /м ч скорость нагрева от 100 до 600 град/ч После полного удаления продуктов термической деструкции ППУ из заготовок при температурах 600 - 800 С окислительную или инертную среду меняют на восстановительную, причем весь газ /водород/ также пропускаю снизу через структуру ВПЯМ Способ попучения крупногабаритных образцов из ВПЯМ позволяет сократить время спекания образцов, уменьшить расход водорода, снизить брак при спекании, повысить безопасность труда 1 злф-пыИзобретение относится к термическойобработке изделий и может быть использовано о порошковой металлургии при спекднии оысокопористьх ячеистых материалов(ВПЯМ) иэ порошков металлов, хорошо восстанавливдюгцихся в водороде, например,Си, Ге, Г 41, Со и их сплдоов.Известен способ получения образцов1 ФЬстого никелевого материала размером400 х 50 х 15 мм, осцооацньй цд дублировании пористой структуры полимерной подложки, Способ окло дет подготовкуполимерной подложки с нацасецием на ееповерхность катализатора, химическоеосдждецие цколя цд поверхность полимерной подло;кки и термическое удэлецие покрытого никелем полимера воосстдцооительцой среде при температурах788-1038 С,Недостатком данного способд получеия иэделий пористого никелевого материала является длительность процессатермического удаления полимерной подложки, связанного с здтруднецием отводдпродуктов деструкции органического каркаса из внутреннего обьема материала.Это приводит к ограничению габаритных размероо образцов, к снижению скорости их нагрева и увеличению времениизо 1 ермической выдержки при спекдции, цои конечном итоге не дает гарантии полногоудаления углерода при термической деструкции полимера,Другой известное способ полученияВПЛМ осоодц тдкжа,д дублироодции оысо;опористой структуры сетчэ о-яеистогополимера, цдцример, пацополиуретдца(ППУ 1 Способ включает приготоолеие шликерд д основа матдлличесхо о порошка иоодого раствора полиоицилооого спирта,равцомернуо пропитку ППУ оликером,сушгу заготовок, помещение дготозок зпечь и спакд иа о проточной восстановительной среде, дпример, водорода прирасхода гдзд 0,65-0 7 м / ,з,Вьсо 1 э сгакда.;ьх эаготооок обы оо цапревышает 50 обьем од 0,05 м .коро"зсть цдграоа от 20 до 200 С должцд быть неболее 400 град/ч. д при удалении основоймассы веоастод ППУ о иторадзе 200600 Са более 100 грдд/ч,При достижении температуры порядка550"С требуется промежуточная изотермическдя оьдержкд це менее 1 ч для удалеияостатков органики. Скорость нагрева от600 С до темперд 1 уры спекания мдтериалдне более 200 грдд/ч, Выдержка при температуре спскания 1-2 ч, Скорость остывднияизделий не более 400 град/ч,5 10 15 20 ЗО ф 5 40 45 50 5 з гг Существенным недостатком данного способа получения ВПЯМ является длительность операции спекания крупногабаритных заготовок продолжительностью от 10 до 20 ч в зависимости от вида и количества материала при расходе оодорода за один режим от 7 до 14 м . При высоте заготовокзболее 50 мм скорость нагрева необходимо еще уменьшить в 1,5 - 2 раза, что тем не менее не исключает появления брака иэ-за плавления полимерного каркаса ППУ в процессе нагрева и наличия свободного углерода о материале после спекания.Нагрев с высокой скоростью при таком способе спекдция БПЯМ невозможен ввиду того, что продукты термической деструкции ППУ це успевают удаляться из Обьема заготовки и разжижают структуру органического каркаса еще це спеченного материала, что приводит к его деформации, Увеличение расхода водорода также не дает положительного эффекта, так как водород только обтекает заготовки снаружи без продувки их внутреннего обьема, Кроме того, большой расход водорода усиливает взрыво- и пождроопдсцость производства и экономиески це цаласообразен. Длительный процесс спекания затрудняет массовое производство изделий из ВПЯМ и эначительо увеличивает себестоимость продукции, тдк как связан с повышенными расходами фонда заработной платы, электроэнергии и водорода нд единицу продукции.Предлагаемый способ получения крупногабаритных образцов из высокопористых ячеистых материалов позволяет сократить время спекация ВПЯМ, уменьшить расход водорода и снизить брак при спекании,Предлагаемое техническое решение вклочает подготовку полимерной подложки. нанесение ца нее металлического покрытия, сушку заготовок и спекание в восстановительной среде и отличается тем, что заготовки помещаются на перфорированный поддон, уддление продуктов термической деструкции полимера иэ заготовок ведется с принудительной продувкой их структуры снизу при расходе газа на единицу обьамд ВПЯМ от 15 до 100 м /м ч и при3 3 скорост; цдграод от 100 до 600 град/ч, При этом восстановительная среда(водород) на этапе удаления органики заменяется на окислитальную или инертную, а водорОд подается только ца конечном этапе спекания при температуре выше 600 С.При расходе газа продува на единицу обьама ВПЯМ ниже 15 м /м ч не Обеспечивается достаточный отвод продуктов разложения органики и не гарантируется510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 отсутствие свободного углерода в материале после спекания, Расход газа продува выше 100 м /м ч не ухудшает качество3 3спеченного ВПЯМ, но нецелесообразен вду неэкономичности.Нагрев заготовок со скоростью ниже 100 град/ч не имеет смысла, поскольку связан со значительным повышением себестоимости продукции из-за увеличения времени спекания. Скорость нагрева 600 град/ч обусловлена техническими характеристиками печного оборудования и, в принципе, может быть выше.Предлагаемый способ получения крупногабаритных образцов иэ ВПЯМ осуществляется следующим образом.На подготовленную полимерную подложку шликерным или электрохимическим мЕтодом ненаносится металлическое покрытие, заготовки сушатся и затем проводится процесс спекания. Нагрев заготовок ведется со скоростью от 100 до 600 град/ч, Весь газ, поступающий в контейнер, пропускают снизу через перфорированный поддон сквозь проницаемую структуру ВПЯМ, При этом продукты термической деструкции ППУ интенсивно отводятся из объема заготовок без нарушения формы и структуры материала. В случае окислительной среды (воздух, кислород) процесс сопровождается окислением продуктов деструкции ППУ и металлического покрытия. После полного удаления органики при температурах 600 - 850 С среду окисления меняют на восстановительную, причем весь газ (водород) также пропускают снизу через структуру ВПЯМ. Этим достигается более полное использованиее водорода и повышение интенсивности процессов восстановления металлических окислов и спекания материала.Получаемые таким способом изделия имеют прочность и внешний вид не хуже. а ВПЯМ, изготовляемые с использованием электрохимических методов, лучше, чем у изделий, получаемых по известным технологиям.П р и м е р 1. Заготовка из ППУ размером 560 х 195 х 100 мм была пропитана шликером на основе никелевого порошка марки ПККОТ 4, просушена и помещена на внутренний металлический перфорированный поддон в контейнер с герметиэирующим затвором. Нагрев от 20 до 600 С проводился са скоростью 600 град/ч. Газ прадува (воздух) поступал в контейнер через внутренний перфорированный поддон и принудительно пропускался снизу через структуру ВПЯМ, Расход газа продува на единицу обьема ВПЛМ составлял не менее 50 м /м ч, При3 3 достижении температуры интенсивного термического разложения органики (350 400 С) проводили изотермическую выдер,кку в течение 0,5 часа. Затем для полного удэления органики и окисления металлиеского покрытия температуру повышали да 800 С, После этого в контейнере создавалась восстановительная среда водород), в которой проводили спекание Рэсхад вада рода составлял 0,65-0,70 м /ч, Нагрев стэ600 до 1200 С проводили со скоростью 300 град/ч. Выдержка при температуре спек- ния составляла 1 ч. Скорость ос ывания изделий - не более 400 град/ч,П р и л 1 е р 2, Для получения медна-никелевого ВПЯМ на подготовленную эа ставку из ППУ размером 550 х 210 х 70 мм химически наносили падслай иэ меди, на который затем электрахилически оса кдглся никель, заготовку промывали водой, сушили и помещали в контейнер герл 1 етиэирующим затвором на перфорированный поддон, Скорость нагрева ат 20 да 600 С составляла 600 град/ч, При телг 1 с ратурах,"550 - 40 ООС проводили иэатер;ичсскую выдержку в течение 0.5 ч. Да температуры 800 С продувку заготовок вели воздухом при расходе газа нг единиц абьема ВПЯМ не менее 40 мумч Паол"э / ээтого в контейнере саэдэвэли васстчнаэительнуа среду (водород) с расходам гаэ.э 0,65-0,70 м /ч. Скорость нагрева от 600 доэ920 С составляла 300 град/ч. Выдержка при тел 1 пературе спекания 1 ч Скорость остывгния изделий не более 400 град/ч,П р и м е р 3. Для получения ВПЯМ иэ инвара заготовки иэ ППУ были пропитаны шликерам на основе порошков и, келя ма,- ки ПЧКОТ 4 (36 мас.) и железа марки МСКВ Е 1 л;а %1, вьсушены и памеще ы в к 1 нтейнер на перфорированный поддон, Скорость нагрева ат 20 да 600 С составляла 600 град,/ч, При телператургх,";50-40 СС проводили иэотермическуЮ выдеажку в тече ие 0,5 ч До 600 С продув у эагатааак п г азатам при расходе газа на единицу об. ем; ВПЯМ не менее 15 м /м ч. Затем в контей 3 3.н ре создавали восстаначительную среду (водород) с расходом газа 0.65-0,70 мэ/ч Скорость нагрева от 600 да 1200"С составляла 300 град/ч. Выдержка при температуре спекания 1 ч, Скорость остывания изделий не более 400 град/ч. Таким образом, предлагаемый спассб позволяет проводить ускоренное спекэн:.;е большей части иэ выпускаемых в настоящее время металлических ВПЯМ, получаемых как по шликернай технологии, так и метода.2001142 Составитель В.АнциферовТехред М,Моргентал Корректор Е.Папп Редактор Н.СеменоваЗаказ 3114 Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ми электрохимии, Способ технологическине сложен и позволяет наладить массовоепроизводство изделий из ВПЯМ. Ф ор мул а и зоб рете ни я 3. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБ. РАЗЦОВ ИЗ ВЫСОКОПОРИСТЫХ ЯЧЕИСТЫХ МАТЕ. РИАЛОВ, включающий подготовку полимЕР- ной подложки, нанесение на нее металлического покрытия, сушку заготовок, удаление продуктов термической деструкции полимера из них и спекание в восстановительной среде, отличающийся тем, что после сушки заготовки помещают на перфорированный поддон. а удаление продук(56) Белов С,В. Справочник. Пористыепроницаемые материалы. М.: Металлургия,1987, с. 273-275. 5тов термической деструкции полимера из заготовок ведут с принудительной продувкой их структуры снизу при расходе газа на едицину обьема материала от 15 до 100з э10 м /мэг при скорости нагрева от 100 до600 град/ч.2. Способ по п.1. отличающийся тем,что удаление продуктов термической деструкции полимера из заготовок ведут в 15 окислительной или инертной среде.