Способ изготовления спеченных пористых изделий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН З(51 В 22 Г 3 24 р В 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТн двтоСкоМ СвидятельСТВ Я а ю ю УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Белорусское республиканскоенаучно-производственное объединение порошковой металлургии(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 791461, кл. В 22 Г 3/10, 1979.2. Авторское свидетельство СССР9 624722, кл. В 22 Г 3/20, 1977.(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯСПЕЧЕННЫХ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий формование заготовки, пред-,варительное спекание, пропусканиечерез поры спеченной заготовкижидкости, содержащей осаждаемый металл, окончательно т л и ч а ю щ и йчто, с целью равном еделения пор, предваченную заготовку пр ер ной жидкостью.2. Способ по п.1, о т л и ч щ и й с я тем, что в качестве инертной жидкости используют жидкость, не смешивающуюся с жидкостью, содержащей осаждаемый металл и обладающую капиллярным давлением, равным или превышающим капиллярное давление жидкости, содержащей осаждаемый металл.3. Способ по п.1, о т л и ч а щ и й с я тем, что в .качестве жидкости, содер; ащей осаждаемый металл, используют суспензию или электролит.55 60 65 Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных пористых изделиЯ, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов с равномерным порораспределением.Известен способ получения спеченных пористых иэделий, включающий прессование пористой заготовки иэ порошка, ее спекание, пропитку заготовки расплавом металла под давлением и последующую продувку заготовки газом для удаления избытка пропитывающего металла 1 .Недостатком известного способа является неравномерная пористость получаемых изделиЯ.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления спеченных пористых иэделий, включающий формование заготовки, предварительное спекание, гропускание через поры спеченной заготовки жидкости, содержащей осаждаемый металл и окончательное спекание )21 .Недостатком известного способа являешься неравномерное распределение пор в иэделии.Цель изобретения - получение равномерного порораспределения.Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления спеченных пористых изделий, вклю-. чающему формование заготовки, предварительное спекание, пропускание через поры спеченной заготовки жидкости, содержащей осаждаемый металл и окончательное спекание, предварительно спеченную заготовку пропитывают инертной жидкостью.В качестве инертной жидкости используют жидкость, несмешивающуюся с жидкостью, содержащей осаждаемый металл, и обладающую капиллярным давлением, равным или превышающим капиллярное давление жидкости, содержащей осаждаемый металл.В качестве жидкости, содержащей осаждаемый металл, используют суспензию или электролит.Технология предлагаемого способа состоит в следующем.Изделие формуют иэ металлического порошка одним иэ известных способов, спекают при температуре 0,8"0,9 температуры плавления ме- талла. Затем спеченную пористую заготовку пропитывают инертной жидкостью (например, анилином, трибромметаном, хинолинол), после чего через заготовку под давлением 5 О 15 20 25 30 Э 5 40 45 50 пропускают жидкость, содержащуюосаждаемый металл.Инертная жидкость подбираетсятаким образом, чтобы ее капиллярное давление превышало либо былоравно капиллярному давлению жидкости, содержащей осаждаемый металл.В противном случае последняябудет вытеснять содержащуюся в порахинертную жидкость даже при незначительных величинах прикладываемогодавления,Жидкость, содержащая осаждаемыйметалл, подается через спеченныйобразец под давлением, постепенновытесняет инертную жидкость и проходит через поры, размер которыхбольше Й. При осаждении металла впорах размер последних на протяжении всего процесса будет уменьшаться, Количество жидкости, проходящей через поры разного диаметра,будет различным и ее количество,согласно закону Пуаэейля, пропорционально четвертой степени размера пор. Поэтому соответственно иколичество металла, осажденного впорах большего размера, будет больше, чем в порах меньшего размера.Поры, диаметр которых меньше д, приэтом продолжают оставаться заполненными инертной жидкостью и осаждениев них металла происходить не будет. В результате такого избирательного заполнения пор жидкостью, содержащей осаждаемый металл, числопор максимального размера будетуменьшаться, а относительное количество пор среднего размера увеличиваться. Мелкие поры, заполненные инертной жидкостью, практически не участвуют в данном процессесоответственно и их количествоизменяется незначительно. ВремяФильтрации, а также используемыев способе инертная жидкость и жид"кость, содержащая осаждаемый металл, подбираются экспериментальнос учетом получения требуемой Функции распределения пор по размерам.Для того, чтобы зафиксировать осаждаемый металл в порах изделие повторно спекают. П ри м е р 1. Порошок бронзы марки Бр ОФ 10-1 и размером частиц (-630+400) мкм, Формуют на вибростенде, спекают при 860 С в течение 1 ч в среде аргона.Полученное изделие имеет следующее распределение (в %) пор по размерам (в мкм):10-30 11,530-50 27,550-70 3170-90 2290-110 7110-130 1Для того,чтобы получить иэделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых 6460 мкм, иэделие предварительно пропитывают анилином, капиллярное давление которого, рассчитанное по формуле46 созвРкап д фгде б - поверхностное натяжение анилина (о = 42,9 10 ф Н/мг)8 - краевой угол смачивания анилином поверхности бронзы(80),равно Р= 2,86 10 Н/м , а затемгчерез него фильтруют водную суспенэию (б = 72,53 Н/мг, со 8 = 0,52;Р= 2,5110 Н/мг) концентрацией0,5 вес.Ъ и размером частиц("8+5) мкм при постоянном избыточномдавлении, равном 0,410 Н/мг в течение 10 мин.Затем изделие подвергают вторичному спеканию при 700 ОС в течение1 ч в среде аргона.Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в Ъ)пор по размерам (в мкм):10-30 11,730-50 31, 350-70 41,570-90 14,990-100 О,бДля того, чтобы получить изделиес преобладающим содержанием пор,диаметр которых 6430 мкм, иэделиепропитывают анилином, капиллярноедавление которого ,ля этих пор равноР = 5,7210 Э Н/мгкаПа затем через него фильтруют водную суспензию (Рз =5,0310 Э Н/мг) той же концентрации и размера частиц при постоянном избыточном дав- лении, равном 0,8 10 Н/м, полученный пористый материал имеет следующее распределение (в Ъ) пор по размерам (в мкм):10-30 23,830-50 5050-70 1970-90 790-100 0,2110-130П р и м е р 2. Порошок, бронзы марки Бр ОФ 10-1 и размером частиц (400-315) мкм формуют с утряской на вибростенде, спекают при 8609 С в течение 1 ч в среде аргона,Полученное иэделие имеет следующее распределение (в Ъ) пор по размерам (в мкм):200-150 2,2.150-100 8,6100-80 10,780-60 19,5 60-40 42,540-20 16,5Для того. чтобы получить иэделиес преобладающим содержанием пор,диаметр которых 6460 мкм, изделие5 пропитывают анилином, капиллярноедавление которого равно 2,86 10 Э Н/м,а затем через него пропускают припостоянном избыточном давлении,равном О,4.10 Н/мгв течение10 7 мин электролит (Род =2,51 ф 10 фН/м)1в состав которого входит г/л:СгО 270; СаСО 50-60; Са 804" 2 НО5-20. Заготовка подключается к отрицательному полюсу источника по"15 стоянного тока, при этом плотностьтока равна 10-50 А/дмг,Затем иэделие подвергают повтор.ному спеканию при 700 ОС в течение1 ч в среде аргонаПолученный пористый материал имеет следующее распределенче (в В)пор по размерам (в мкм):200-150 0,2150-100 2,3100-8080-60 22,960-40 52,440-20 16,6Для того, чтобы получить изделиес преобладающим содержанием пор,диаметр которых йь 90 мкм, изделиепропитывают анилином, кагиллярноедавление которого равно для этихпор Ря = 1,9110 Н/мг, а затемчерез него пропускают при постоянЗ 5 ном избыточном давлении, равном0,310 Н/м , в течение 7 минэлектролит (Р= 1,68 103 Н/м )того же состава, Заготовка подключена к орицательному полюсу ис 40 точника постоянного тока.Полученный пористый материалимеет следующее распределение (в Ъ)пор по размерам (в мкм):200-150 0,345 150-100100-80 14,180-60 22,360-40 42,840-20 16,6П р и м е р 3. Сферический порошок нержавеющей стали маркиПРХ 18 Н 9 в размером частиц (-630++400) мкм, формуют, затем спекаютпри 1150 С в течение 1 ч в вакууме.Полученное иэделие имеет следую 55. щее распределение (в ъ) пор по размерам (в мкм):10-30 1230-50 2650-70 3360 70-90 2190-110 6,5110-130 1,5Для того 1 чтобы получить иэделие с преобладающим содержанием65 пор, диаметр которых Й 460 мкм,из25 55 лилие предварительно пропитывают анилином (Р и = 2,8 бф 1 Л Н/мг), а затем через него фильтруют водную суспенэию (Р = 2,5110 Н/м) концентрацией 0,5 вес.Ъ и размером частиц (-8+5) мкм при постоянном избыточном давлении, равном 0,4 к О) Н/мг в течение 10 мин.Затем изделие подвергают вторичному спеканию при 1100 ОС в течение 1 ч в вакууме. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в Ъ) пор по размерам (в мкм):10-30 12,530-50 33,150-70 40,9 1570-90 12,690-110 0,9110-130П р и м е р 4Сферический порошок меди марки ПМС-К (-400+315)мкм 20 формуют с утряской на вибростенде, спекают при 1020 С в течение 1 ч восреде дисаммиака. Полученное изделие имеет следующее распределение пор (в Ъ) по размерам (в мкм):200-150 2,4150-180 7,8100-80 12,080-60 18,560-40 43,23040-20 18,1Для того, чтобы получить иэделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых Лабо мкм, изделие пропитывают анилином, капиллярное давление которого равно Р п =2,86 10 Н/мг, а затем через него пропускают при постоянном иэбыточчом давлении, равном 0,4 х 10 Н/мг, в течение 8 мин электро 3лит (Р,и, = 2,6.10 Н/мг), в состав 40 котороГО входит Г/л: СцЯ 04 5 НгО 300; НгЯО 4 70.Заготовка подключается к отрицательному полюсу источника постоянного тока, при этом плотность тока равна 4-10 А/дм . Затем изделиегподвергают повторному спеканию при 980 С в течение 1 ч в среде дисаммиака. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в Ъ) пор по размерам (в мкм):200-150 0,4150-100 2,0100-80 5,980-60 21,760-40 51,740-20 18,3П р и м е р 5, Порошок бронзы марки Бр Оф 10-1 с размером частиц (-630+400) мкм, формуют на 60 вибростенде, спекают при 860 С в течение 1 ч в среде аргона, олученное изделие имеет следующее распределение (в Ъ) пор по размерам (в мкм):)о-зо 1,530-50 27,550-70 З 170-90 2290-110 711 ОЗО 1Для того, чтобы получить изделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых Лазо мкм, изделие пропитывают трибромметаном, капиллярное давление которого для этих пор равно Р= 6,80 10 Н/мф, а затем через него фильтруют водную суспенэию бронзы (Ро,д = 5,03 ф 10 Н/м") концентрацией 0,5 вес.Ф и размером частиц (-8+5) мкм при постоянном избыточном давлении, равном 0,4 10 Н/м", в течение 10 мин, Затем иэделие подвергают вторичному спеканию при 700 ОС в течение 1 ч в среде аргона. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в Ъ) пор по размерам (в мкм):10-30 21,730-50 53,150-70 16,770-90 8,390-110 0,2110-130П р и м е р б. Порошок бронзы марки Бр Оф 10-1 с размером частиц (-400+315) мкм формуют на вибростенде, спекают при 860 вС в течение 1 ч в среде аргона. Полученное иэделие имеет следующее распределение(в Ъ) пор по размерам (в мкм):200-150 2,2150-100 8,6100-80 10,780-60 19,560-40 42,540-20 16,5Для того, чтобы получить изделие с преобладающим содержанием пор, диаметр которых с 1 ь 90 мкм, изделие пропитывают хинолином, капиллярное давление которого для этих пор Р= 1,99 109 Н/м , а затем через него пропускают при постоянном избыточном давлении, равном 0,510 Н/м, в течение 7 мин электролит (Р= 1,68 ф 10 Н/м ),9 г в состав которого входит г/л: СГО 270; СаСО 50-60; СаЯ 04 2 НгО 5-20. Заготовка подключается к отрипзтельному полюсу источника постоянного тока (плотность тока равна 10-50 А/дмг). Затем изделие повторно спекают при 700 С в течение 1 ч в аргоне. Полученный пористый материал имеет следующее распределение (в Ъ) пор по размерам (в мкм):200-150 0,1150-100 2,9100-80 16,3Заказ 1633/12 тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП фПатенте, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 80-60 21,260-40 42,940-20 16,6Применение предлагаемого способа получения спеченных пористых изделий по сравнению с известным позволит повысить равномерность по рораспределения за счет уменьшения размаха размеров пор на 7-10 и увеличения количества пор среднего размера на 10 - 20, что приводит к. возрастанию срока службы фильтрующих изделий в 1,2 - 1,5 раза,