Способ получения пористого спеченногоматериала

Союз Советскик Соцналнсткческих РеслублкнОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 1801,79 (21) 2715963/22-02с присоединением заявки Мо(51)м, Кл.з В 22 Р 3/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,(72) Авторы изобретения зе с(71) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СПЕЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 15 30 Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлического пористого спеченного материала для изготовления фильтров, электродов и других пористых изделий. Известен способ изготовления металлического пористого спеченного материала, включающий смешивание металлического порошка основы материала с порообразователем, в качестве которого в смесь вводят два термопластика, один из них растворим в воде, например окись полиэтилена, другой нерастворим, например полиэтилен, смесь формуют методом экструзии или прессования, затем удаляют порообразователь и заготовку спекают 11. Удаление порообразователя осуществляют в два этапа: выщелачивают окись полиэтилена водой и сушат заготовку в потоке воздуха до постоянного веса, после чего ее подвергают термическому воздействию в восстановительной ср де, при котором удаляется оставшаяся часть преобразователя, Последующее спекание производят при температуре 850 900 о С Этот способ сложен: кроме того после термической обработки в восстановительной среде в порах остаются коксовые остатки, которые загрязняют материал и значительно уменьшают полезный объем пор,Известен также способ изготовления металлического пористого спеченного материала, включающий смещивание металлического порошк- основы материала с порошком металлического порообразователя, прессование заго-, товок, их спекание в среде водорода и удаление порообразователя после спекания экстракцией его газом-экстрагентом. В частности, если порошком основы материала является медь, то в качестве металлического порообразователя используют порошок никеля, а в качестве газа-экстрагента в окись углерода, и экстракцию проводят при давлении 50-180 атми 80-1600 С 21Наиб лее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пористого спеченного материала, включающий смешивание металлического порошка с порообразователем в виде соли основы материала,801986 Таблица 1 Температура спекания 300 Со Исходный порошок (диаметр частиц) Проницаемостьвоздуха,м/мсмин,при перепаОтносительноеудлинение,Средний и эффективный радиус пор,мкм орис- Предел прочностиость, при )астяжениисМн/м Толна еЯ(1 мкм и 8,5-9,6 0 конкретно в виде карбоната, формование заготовок и их спекание притемпературе 1200-1400 С г средеводорода с одновременным удалениемпорообразонателя (3),Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать пористый материал с пористостью выше 55 с нысокой механической прочностью, Кроме того, изнестный способ требует применения высокой температуры 1200-14 ООСс что усложняет процесс и делает его энергоемким.С целью повышения пористости материала, увеличения его прочностных характеристик и упрощения процесса, в качестве порообразователя берут нитрат основы материала н количестве 3-40 нес., причем спеканиепроводят при температуре 300-600 сС в течение 10-15 мин.Металлический порошок основы материала, например никель или медь, смешивают в смесителе с порошком порообразователя - нитратом основного металла, предварительно диспергированным возможно тоньше (до размера частиц, 1 мкм и меньше), Нитрат вводят в смесь в количестве 3-40 вес,. ,Затем смесь прессуют или прокатывают в заготовки толщиной 100 мкм при удельном давлении 1 т/см , Полученйые заготовки спекают в атмосфере водорода н течение 10-15 мин при температуре 300-6000 С," температуру спекания, лежащую в указанных пределах, выбирают н зависимости от металла основы. В процессе спекания порошок нитрата основного металла, предварительно тщательно перемешанный с порошком основного металла, по мере возрастания температуры в интервале 60-80 плавится и дополнительно перераспределяется по всему объему заготовки. При дальнейшем повышении температуры соль восстанавливается н атмосфере водорода до образования частиц металла, одноименного металлу основы материала,и летучих соединений ИО и паровНО.По мере выделения летучих продуктов реакции восстановления нитрата до полного их удаления иэ заготовок в последних окончательно формируются поры, Образующиеся в результаты этой реакции частицы металлаобладают большой активностью, обеспечивающей прочное сцепление их междусобой и с частицами исходного металлического порошка, что обусловливаетуже при температуре 300-600 сС высокую прочность получаемого пористогоматериала и по ле полного удаленияИО и НО его высокую частоту,15 Общая пористость материала взависимости от весового содержанияпорообразователя н смеси лежит н пределах 30-80 с размером пор 1-2 мкм,П р и м е р 1. 60 г порошкаЩ никеля ПНКс размером частиц50 мкм и 40 г нитрата никеляИ 1(ИО) бНО с размером частиц 1 мкмтшательно перемешали в шаровой мельнице и затем прокатали под давлением 1 т/см н заготовки толщиной100 мкм. Затем полученные заготовкиспекали в среде водорода в проходной печи при температуре 600 сСв течение 15 мин. В результате получили спеченный материал с порисЗО тостью 80 со средним размером пор5 мкм высокой чистоты и с равномерным распределением пор.П р и м е р 2. 60 г порошка медис размером частиц 50 мкм и 40 г35 нитрата меди Сц(ИОЗНО тщательноперемешали и полученную смесь затемпрокатали н заготовки толщиной100 мкм, полученные заготовки спекали в среде водорода н проходнойпечи при температуре 500 оС в течение 15 мин. В результате получилиспеченный материал с пористостью75. Остальные характеристики полученного материала идентичны материалу примера 1.Свойства полученного предложенным и известным способами материалапредставлены в табл, 1 и 2,(1 м 100 82 150 85 61,07-67,24 0,6-0,8 4-6 74,82-51,16 0,4-0,7 4-6 ь карбониль,5 мкм) с кой 40 вес.Ъ та никеля м и киже) 35,7-43,6 43,9-56;2 блица Температура спекания 6007 Исходный порошо (диаметр частиц дел прочности растяжении,н/м ПроницаемостЬвоздуха,м /м минпри перепаде4,0 кн/мф Гол- Порис щина,тость мкм Ъ Относительноеудлинение,Средний и эффек тивный радиус пор,мкм р Никель ный (3 добавко нитрата (1 мкм 41 147,15-166,77 1,0-1,2 1-2 7,5-8 карбонил 5 мкм) с й 5 вес. нивеля и ниже)Никель к ный (3,5. добавкой нитрата (1 мкм и 68,67-88,29 49,05-68,67 0,6-0(8 3-5 28,3-30,0,4-0,7 3-5 34,4-38,рбонимкм)40 веикеляниже) 80 в качестве основы электродов химческих источников тока с высокимэнергетическим ресурсом,Формула изобретени 1. Способ получения пористогоспеченного материала, включающий смешивание металлического порошка с поГ юбразователем в виде соли 0 основы материала, формование заготовок и спекание в среде водород с одновременным удалением порообразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,с целью повышения по 5 ристости материала,увеличения его Как видно из таблиц, использование нитрата основы материала в качестве преобразователя позволяет получить более высокий по сравнению с известным способом верхний предел варьируемости пористости (до 80%), при этом прочность этого материала находится на уровне прочности материала с 36 пористости, полученного известным способом, а воздухопроницаемость в несколько раэ выше. Предложенный спОсоб более прост в осуществлении, так как содает возможность снижения температуры спекания до 300"600 сС.Получаемый предложенным способом материал может быть использован Продолжение табл, 1Заказ 10468/13 Тираж 880 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 прочностных характеристик н упрощения процесса, в качестве порообраэователя берут нитрат основы материала в количестве 3-40 вес.%.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что спекание проводят при температуре 300-600 сС втечение 10-15 мин,Источники вцформацин,принятые во внимание при экспертиэе 1, Патент США 9 3266893, кл.75-222,1965. 2. Авторское свидетельство СССРР 449776, кл, В 22 Р 3/10, 1973, 53. Нерушин М.П, и др. Тонкие пористые ленты иэ порошков никеля исплавов на его основе. -фПорошковаяметаллургия, 1976, Р 10, с. 81-84,