Способ получения металлическихпорошков и устройство для его осу-ществления

щ 806259 Союз Соаетскик Соцналмстичесимк Реслублик(22 Заявлено 300579 (21) 2772205/22-02с присоединением заявки Мт(Я)М. Кл.З В 22 Г 9/08 Государственный комнтет СССР но дедам нзобретеннИ н открытнй(54) СПОСОБ, ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОПЖОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических порошков распыле" нием расплавов.Известен способ получения металлических порошков, включающий центро" бежное распыление расплава и охлаждение распыленных частиц. Устройство для реализации данного способа сос тоит из камеры распыления, вращающегося диска, металлопровода и сборника порошка 1).Недостатками устройства являютсй низкая надежность работй устройства, связанная с необходимостью вращений 15 диска с большой скоростью в течение длительного времени.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсй способ получения металлических порош ков, включающий распыление расплавленного металла в ультразвуковом по ле, а также устройство для осуществления данного способа, включакщее камеру, источник питания и ультраэву ковую форсунку, снабженную излучателем колебаний и концентратором с распылительной насадкой )2 .Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регу лирования фрйкционного состава порошков.и низкий выход мелких Фракций этих порошков.Цель изобретения - обеспечениевозможности регулирования фракционного состава получаемых порошков и увеличения выхода мелких Фракций,Указанная цель достигается тем, что ультразвуковое поле создают двумя встречными асинФазнымн потоками ультразвуковых колебаний с равными воиновыми.параметрами.Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно снабжено дополнительной ультразвуковой Форсункой, причем концентраторы основной и дополнительной Форсунок установлены с возможностью перемещения вдоль общей оси, а рабочие поверхности их насадок расположены в горизонтальной плоскости с зазором меду ними.На чертеже слематично изображено устройство для получения металлических порошков.Устройство включает основную и дополнительную Форсунки, состоящие иэ магнитострнкционных излучателей 1 и 2, установленных на экспоненциальных концентраторах 3 и 4 и снабженныхраспылительными насадками 5 и б. Насадка 5 выполнена в виде цилиндрас конической полостью 7, связаннойс рабочей (распыпивающей ) поверхностью 8 насадки отверстиями 9. Насадка 5 с помощью резьбового соединению (на чертеже не показано) закреплена на концентраторе 3 в его нулевой точке на расстоянии от его начала, кратном А/2, где А - длинаволны. Насацка 6 выполнена в видедиска 10 с рабочей поверхностью 11и закреплена на концентраторе 4. Приэтом рабочие поверхности 8 и 11 насадок в горизонтальной плоскости образуют зазор 12 постоянного размера.Обе форсуики установлены с воэмож- (5ностью перемещения относительно общей вертикальной оси. Устройство включает источник 13 напряжения и камеру 14 распыления с отверстиями 15 и16 для размещения концентраторов 3 и 204, соответственно.Работает устройство следующим образом.ПФи подаче напряжения от источника 13, например, на излучатель 1,последний совершает гармоническиеколебания и вызывает в теле концентратора 3 попеременно деформацию растяжения и сжатия. Эта деформация передается насадке 5 и приводит к изменению ее линейных размеров. При этомраспыливающая поверхность 8 насадкисовершает гармонические колебанияс .постоянной амплитудой смещения ввертикальном направлении,Аналогичная картина наблюдаетсяи при подаче напряжения от источника на излучатель 2.если в насадке 5 основной форсункн возбудить деформацию сжатия иодновременно в насадке б дополнитель ной форсунки - деформацию растяжения, а волновые параметры возбуждающих потоков уравнять, то смещенияраспыливающих поверхностей 8 и 11при соосном расположении форсунок,вызываемые идентичными волнами, будут одинаковы по величине и противоположны по направлению, т,е. высотазазора межцу распыливающими поверхностями будет постоянной. 50При реализации (подбором частотыколебаний) режима стоячей волны .исоблюдением линейных размером концентраторов с насадками, кратнымчетверти ее длины ( Л/4), можно добиться того, что местоположению зазора будет соответствовать пучностьстоячей волны с максимальной амплитудой высокочастотных колебаний.Следовательно, если в полость 7подать расплавленный металл, он через отверстия, 9 попадает в зазор.Удерживаясь в зазоре силами поверхностного натяжения в виде тонкойпленки постоянной толщины, расплавметалла будет непрерывно распыляться под действием высокочастотных колебаний в жидкости с постоянной интенсивностью и образовывать порошоквысокой дисперсности и постоянногофракционного состава, сбор которогоможет быть осуществлен, например, внижней части камеры 14,Таким образом, положительный эффект, достигаемый при использованиипредлагаемого способа и устройствадля его осуществления сводится к сужению фракционного состава, увеличению дисперсности получаемого порошка и выхода высокодисперсных фракций,возможности управления процессомраспыления,П р и м е р 1. Изготавливаетсяпорошок олова распылением расплава.В качестве источников ультразвуковыхколебаний используют два ультразвуковых диспергатора УЗДН.Распыление расплава вели в следующем режиме:Рабочая частота, кГц 35Удельная акустическаямощность излучателя,Вт/см100Температура расплава,С 300 ,Получают несколько партиь порошка, причем каждой партии соответствует определенная высота зазора,которую измеряют с помощью микрометрнческого винта (на чертеже не показан) с ценой деления 0,01 мм. Послераспыления осуществляют ситовой анализ каждой партии и определяют еефракционный состав. Форма получаемых частиц порошка контролируетсяс помощью металлографического микроскопа. Оценивается также интенсивность распыления порошка методом периодического отбора проб в процессе распыления расплава и их взвешивания. Диапазон изменения интенсивности определяется на основании пятиизмерений,для получения сравнительных данных аналогичным испытанием подвергается одовянный порошок, получаенныйизвестным способом с использованиемтолько основной ультразвуковой форсунки с насадкой, снабженной сменнымнсетками из меди с размером ячеексоответственно 20, 5 и 100 мкм, Приэтом параметры ультразвукового потока и температуру расплава сохраняюттакими же, как и в предлагаемом способе.Сопоставительный анализ данныхиспытаний показывает (см. таблицу),что процесс распыления по предлагаемому способу по сравнению с известным характеризуется большей интенсивностью распыления, при этом последняя по всем направлениям практическипостоянна, в то время как при известном способе изменяется на 39-40.80 б 259 Способы Высота Размер зазора, ячейкизи сетки,мкм Преимущественнаяформачастиц Диапазон изменения интенсивности рас пылензня, г/см.мнн .1 Средний фракционный состав, вес.% Размер частиц д, мни 60-200 100-160 50100 20-50 3-20 026,53- -28,13 29,63- -30,76 2,0 Пред- лагаЭллиптическаяблизкаяк сферической 1,5 8,0 12 9,5 72 18,5 1,0. 33,2535,26 35,43-,13;22- -20,09 50 13 . 17 43 21 6 20 9,65- -1716 6 19 5 52 22 5 Формула изобретения бО Наибольшей интенсивности распыления соответствует минимальная высота зазора между распыпивающими поверхностями. Кроме того, предлагаеьаюй способ характеризуется более узким фракционным составом, причем с уменьшением высоты зазора выход высоко- дисперсных фракций с формой частиц, близкой к сферической, увеличивается.П р и м е р 2, Изготавливается порошок сверхпластичного звтектического сплава В - Рэ -5 с содержанием компонентов В 1 - 50 вес.%, Рв 33 вес.%, 5 - 17 вес.В и температурой плавления 96 С, Температура расплава при распылении составляет 150 фС. Как и в примере 1, осуществляют ситовой анализ порошка, определяют преимущественную форму частиц и интенсивность распыления сплава. Кроме того, контролируется отклонение содержания компонентов сплава в порошке от эвтектической концентрации по отношению к исходному (массивному) материалу металлографическим методом. Кроме того, косвенно оценивается показатель пластичности сплава, т,е. определяется сопротивление деформированию полученноГо 1. Способ получения металлических порошков, включающий распыление расплавленного металла в ультразву-. ковом поле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования фракционного состава получаемых порошков и увели.". чения выхода мелких фракций, ультрапорошка при прессовании последнегодо уменьшения объема на 50,Оказалось, что при распылениисплава предлагаеьиям способом, фракционный состав порошка сужается посравнению с известным способом вдва раза, причем максимальная дисперсность (3-20 мкм) соответствует минимальной толщине распыляемогослоя расплава (0,5-0,75 мм), Приэтом интенсивность распыления возрастает, а ее изменение в процессераспыления несущественно и составляет величину в пределах 5%, чего ненаблюдается при получении порошкасплава В -РВизвестным способом.15Таким образом, использование предлагаемого способа и устройства посравнению с известнымиобеспечиваютследующие преимущества:а) возможность регулирования фрак 20 ционного состава получаемого порошка в процессе распыления;б) увеличение выхода высокодисперсных фракций",в) сохранения свойств исходногоматериала в частицах порошка прираспылениисплавов;г) увеличение интенсивности распыления расплава и обеспечение еестабильности в процессе полученияпорошка. звуковое поле создают двумя встречными асинфазными потоками ультразвуковых колебанир с равными волновьве параметрами.2. Устройство для осуществлений спбсоба по п. 1,включающее камеру, источник питания и ультразвуковую форсунку,снабженную излучателем колебаний и концентратором с распылительной насадкой, о тл и ч а ющ е е с я тем,что оно снабженодо806259 полнительной ультразвуковой форсун-кой, причем концентраторы основнойи дополнительной форсунок установлены с воэможностью перемещения вдольобщей оси, а рабочие поверхностиих насадок расположены в гориэонтальной плоскости с зазором между ними. Составитель И. Киянскийактор Г. Волкова Техред С. Беца Корректор М, Вигу Тираж 880дарственного комитета СССРам изобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4 П о И Госу по дел осква,П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фили Заказ 120/17, ВНИ 113035, Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР9 395172, кл. В 22 О 23/08, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР9 507366, кл. В 22 О 23/08, 1974.