Шихта для получения лигатур из тугоплавких металлов в виде брикетов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ц 5 С 22 В 1/ НИ ОПИСАК ПАТЕНТУ ТЕН ИЗСБ вательск х металл Б.Н.НикоБазаев л п ледовательплавких ме(56) Патент США кл, С 22 С 33/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследи проектный институт тугоплавки твердых сплавов(73) Всероссийский научно-иссский и проектный институт туготаллов и твердых сплавовМ 3907554,, 1975,(54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУР ИЗТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ В ВИДЕ БРИКЕТОВ Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности,к лигатурам на основе тугоплавких металлов для легирования сплавов черных и цветных металлов.Известна шихта, содержащая порошок тугоплавкого металла, для приготовления лигатуры в виде штабика. Основным недостатком шихты являются большие трудоемкость и материалоемкость при производстве спеченных штабиков, что обуславливает их высокую себестоимость и малую рентабельность производства сплавов, содержащих тугоплавкие металлы,Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является шихта для получения лигатуры в виде пц 1787167 АЗ 2(57) Сущность: шихта имеет состав, мас.о: окисленный порошок тугоплавкого металла 5,2-15,1; связующее вещество 0,5-3,0; порошок тугоплавкого металла остальное, при общем содержании кислорода в брикете 0,5-1,0 мас.;, Количество порошка окисенного тугоплавкого металла рассчитанО о следующему выражению: М = к 1-(д 1 й 2 Иу - У 1)/(7 - г100;5 мас, где М - количество окисленного порошка тугоплавкого металла; к-фактор формы зерна; д 1- средний размер зерна порошка тугоплавкого металла, мкм; б 2 - средний размер зерна окисленного порошка тугоплавкого металла, мкм; у - теоретический удельный вес порошка тугоплавкого металла, н/м; у 1 - насыпной3,вес порошка тугоплавкого металла, н/м; у - насыпной вес окисленного порошка тугоплавкого металла, н/м. 1 табл. формованного брикета, содержащая поро- сшок тугоплавкого металла и связующее из группы крахмала, декетрина и дегтя.Недостаток известной шихты состоит в том, что при содержании связующего в количестве 8-9 мас.ф в лигатуре возрастает О содержание кремния, углерода, фосфора, водорода и других вредных примесей, и такой брикет ие может использоваться для получения качественных сталей и сплавов.Содержание связующего вещества в брикете в количестве 0,5-3,0 мас.о/ повышает чистоту брикета до уровня, достаточного для получения качественных сталей и сплавов, однако при этом брикет теряет механическую прочность, необходимую для его автоматической транспортировки в расплав.Целью изобретения является повышение механической прочности брикета.Для достижения поставленной цели шихта для получения лигатур из тугоплавких металлов в виде брикетов, содержащая порошок тугоплавкого металла и связующее вещество, дополнительно содержит порошок соответствующего окисленного тугоплавкого металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас,%; окисленный порошок тугоплавкого металла 5,2 - 15,1; связующее вещество 0,5 - 3,0; порошок тугоплавкого металла остальное и общим содерканием кислорода в брикете 0,5 - 1,0 мас.%, при этом количество порошка окисленного тугоплавкого металла определяют по следующему выракению:М =- 1(1 -- ) 100,б 2 7 - Щгде У - количество окисленного порошка тугоплавкого металла, мас.%;к - фактор формы зерна;д - средний размер зерна порошка тугоплавкого металла, мкм;д 2 - .средний размер зерна окисленного порошка тугоплавкого металла, мкм;у - теоретический удельный вес порошка тугоплавкого металла, н/м;з,у 1 - насыпной вес порошка тугоплавкого металла, н/м",з,у 2 - насыпной вес окисленного порошка тугоплавкого металла, н/м .зОкисленный тугоплавкий металл способствует развитию и разрыхлению поверхности порошинок и образованию пористой структуры порошковых частиц, Равномерно распределенный в объеме шихты окисленный порошок тугодлавкого металла в количестве, определенном из выракения для М, улучшает ее смачиваемость связующим веществом и адгезию связующего к тугоплавкому металлу, что приводит к значительному повышению механической прочности брикета.Фактор формыучитывает влияние формы зерна порошка на величину поверхностного натяжения на границе связующее вещество - тугоплавкий металл и смачиваемость порошка свчзующим. Для зерен со сферической формой Р принимает наибольшее значение, равное 0,7; для зерен осколочной и пализдрической форм - О,З - 0,5; пластинчатые и итольчатые порошинки имеют фактор формы, равный 0,5-0,7.Средние размеры зерна порошков тугоплавкого металла и его окисленной части и их насыпной вес в значительной мере определяют степень развитости поверхности ипористости структуры частиц окисленногопорошка тугоплавкого металла по сравнению с основной массой тугоплавкого метал 5 ла,При содержании в шихте окисленногопорошка тугоплавкого металла в количествеменьшем, чем определено из выражениядля М, содержании связующего, меньшем"0 0,5 мас,%, и при общем содержании в брикете кислорода менее 0,5 мас.% не достигается механическая прочность брикета,достаточная для его автоматической транспортировки в расплав.При содержании в шихте порошка окисленного тугоплавкого металла в количестве,большем величины, определенной из выражения для М, ослабляются контакты междучастицами порошка тугоплавкого металла20 за счет большого количества оксидных пленок на их поверхности, что приводит к заметному уменьшению механическойпрочности брикета,При содержании кислорода в брикете,25 большем 1,0 мас.%, резко ухудшается каче.- ство легируемых сталей и сплавов иэ-эа снижения скорости растворения брикета врасплаве и увеличения в них выше допустимого значения концентрации вредного кисЗО лорода.Содержание связующего вещества более 3,0 мас.% приводит к повышению кон. центрации вредных примесей, чтоисключает возможность использования ли 35 гатуры для получения качественных сталейи сплавов.Шихту получают следующим образом.Предварительно определяют средниеразмеры зерна и насыпные веса порошка40 тугоплавкого металла и окисленного порошка тугоплавкого металла. Рассчитываютсодержание окисленного порошка тугоплавкого металла. Степень .окисления порошка тугоплавкого металла и количество45 связующего вещества подбирают так, чтобысодержание кислорода в брикете составля-.ло 0,5-1,0 мас.%. Окисленный порошок тугоплавкого металла смешивают с основноймассой порошка тугоплавкого металла в50смесителе любого типа в течение 0,5 - 2 ч, вводят в шихту связующее вещество в количестве 0,5-3,0% от массы брикета и перемешивают в течение 0,5-1 ч, затем из полученной смеси формуют брикеты.За критерий механической прочностипринимали среднюю величину временного сопротивления разрушению при сжатии, измеренную на 10 цилиндрических брикетах диаметром 20 мм, а также количество разрушившихся при автоматической транспортировке 100 брикетов в расплав.П р и м е р 1. Исходными материалами для получения брикетов служили порошок молибдена полиздрической формы со средним диаметром частиц б 1 = 24 1 мкм и насыпным весом у 1 = 5,2 10 Н/м и окисленный порошок молибдена, содержащий 1,8 мас.окислорода, со средним размером зерна дг = 28 4 мкм и насыпным весом уг= =3,8 10 Н/м . Теоретический удельный вес4 з молибдена у составляет 10,2 10 Н/м, Фактор формы 1 принимали равным 0,45. Содержание окисленного порошка тугоплавкого металла определяли следующим ,образом: М=О 45 (1)х Х Х 100 = 5,2 мас,(10,2 - 3,8) Х 10"Окисленный порошок и основную массу молибденового порошка в рассчитанном соотношении смешивали в барабанном смесителе в течение 2 ч. В приготовленную шихту методом душирования вводили жидкое стекло в количестве, равном 2 от массы брикета, затем перемешивали в шнековом смесителе в течение 30 мин, Из полученной смеси методом одноосного формования изготовили брикеты цилиндрической формы. Содержание кислорода в брикете составляло 0,8 мас.%, Полученные брикеты имели среднюю величину временного сопротивления разрушению при сжатии, равную 520 МПа, Иэ 100 брикетов ни один не разрушился при автоматическом транспортировании в расплав (опыт 1, табл,),П р и м е р 2, Исходными материалами для получения брикетов являлись порошок вольфрама осколочной формы со средним размером зерна б 1 = 18,3 мкм и насыпным весом 5,8 10 Н/м иокисленный порошока з вольфрама, содержащий 1,1 мас.% кислорода со средним размером зерна бг = 238 мкм и насыпным весом уг=5,1 10 Н/м . Теоретический удельный вес вольфрама у составляет 19,3 10 Н/мз. Фактор формы М4. принимали равным 0,35. Содержание окисленного порошка вольфрама определяли следующим образом: М,35 (1 -- ) х 18,3 л,в 1(19 3 - 5 1) 10 Окисленный порошо и основную массупорошка вольфрама смешивали в рассчитанном соотношении в смесителе. В приготовленную шихту добавляли смолу вколичестве, равном 1,5 мас затем пере 10 мешивали в шнековом смесителе в течение1 ч, Из полученной смеси формовали брикеты цилиндрической формы. Содержаниекислорода в брикете составляло 0,6 масБрикеты имели среднюю величину временного сопротивления разрушению при сжатии, равную 560 МПа. Из 100 брикетов ниодин не разрушился при автоматическойтранспортировке в расплав (опыт 10, табл,).В таблице приведены примеры реализации предлагаемой (опыты 1 - 4, 10, 12, 13)и известной (опыты 9, 11) шихт, а также призапредельных значениях компонентов(опыты 5 - 8), В опытах 1 - 9 в качестве исходныхматериалов использовались порошки мо. либдена, в опытах 10 - 13 - порошки вольфрама;Как следует из данных таблицы брикеты, изготовленные иэ предлагаемой шихты,имеют среднюю величину временното сопротивления разрушению при сжатии в 2,3раза выше по сравнению с прототипом, чтообеспечивает их высокую механическуюпрочность и исключает разрушение при автоматической транспортировке брикетов врасплавФормула изобретенияШихта для получения лигатур из тугоплавких металлов в виде брикетов, содержащая порошок тугоплавкого металла и40 связующее вещество, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью увеличения механическойпрочности брикетов, она дополнительно содержит порошок соответствующего окисленного тугоплавкого металла при4- следующем соотношении ингредиентов,мас.%:Окисленный порошоктугоплавкого металла 5,2-15,1Связующее вещество 0,5-3,050 Порошок тугоплавкогометалла Остальноепри общем содержаниикислородав брикете 0,5-1,0при этом количество порошка окисленноготугоплавкого металла равно рассчитанномупо следующему выражению, мас.:М = 1 (1 -- )100,дг у - я1787 167 у-теоретический удельный вес порошка тугоплавкого металла, Н/м;1 - насыпной вес порошка тугоплавкого металла, Н/м;5- насыпной вес окисленного порошка тугоплавкого металла, Н/м. Продолжение таблиц Содержание тугопл, металла мас,Оп Содержание окисленного тугопл. металла М,мас.Содержание связующего в брикете,о одержаникислородав брикетмас.Крахмал 2,0Декстрин 3,0Жидкое ст,1,Смола 0,5 Мо ост м0,8 0,5 1,0 0,7 520 490 510 505 0 0 5,1 4,9 1,8 5,4 0 8 Жидкое ст.0,4Декстрин3,2Смола 1,8К ахмал 1,3 0 5,6 13,0 15 где М - количество окисленного порошка тугоплавкого металла;к - фактор формы зерна;б - средний размер зерна порошка тугоплавкого металла, мкм;б 2 - средний размер зерна окисленного порошка тугоплавкого металла, мкм; Средняя величина вре-. менного со- противления разрушению присжатии, ос Количество брикетов, разрушившихся при автоматическом тран- портировании в асплав1787167 Продолжение таблицы Опыт Содержание окисленного тугопл. металла М,мас, % Содержание тугопл, металла мас,190 63 Мо ост,560 240 580 ЧЧ ост,И/ ост.Ю ост,0,6 6,6 0540 10 11 12 0,8 14,5 550 0,5 0 13 15,1 Ю ост. Составитель М.ЛейтманТехред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец Редактор Л,Волкова Заказ 267 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Жидкое ст,2,0 Смола 1,0 Смола 1,0 Жидкое ст. 1,6 Глицерин спи т 0,5Средняя величина временного со- противления разрушению присжатии, оЯ с, МПа Количество брикетов, разрушившихся при автоматическом тран- спортировании в асплав