Способ получения металлических порошков

Способ получения металлических порошков

Реферат

 

(19)SU(11)666732(13)A1(51)  МПК ⁶    _B22F9/10(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии производства металлических порошков путем плазменно-дуговой плавки вращающейся заготовки. Известен способ получения металлических порошков, заключающийся в том, что вращающийся пруток материала подвергают последовательной электродуговой плавке. При этом центробежные силы уносят капли металла с конца прутка в атмосферу гелия, где они затвердевают. К недостаткам известного способа следует отнести следующие: ухудшение качества порошка по мере увеличения количества распыленного материала из-за постепенного накопления в застойной атмосфере камеры распыления вредных газообразных и парообразных примесей, удаляемых из распыляемого электрода; высокую стоимость гелия, используемого в качестве закалочной, охлаждающей и защитной среды; низкую производительность способа, обусловленную жестким закреплением распыляемой заготовки во вращающемся патроне, в связи с этим количество заготовок, загружаемых в установку для проведения одного процесса распыления, обычно не превышают одной штуки, при этом невозможно использовать длинномерные и тяжелые заготовки, так как они крепятся консольно и вращаются при этом со скоростью до 20000 об/мин; большой расход инертного газа на единицу веса порошка, обусловленный необходимостью разгерметизации камеры после распыления каждой заготовки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения металлических порошков плазменно-дуговой плавкой вращающегося электрода, заключающийся в том, что после закрепления во вращающемся патроне расходуемой заготовки установку герметизируют, в камере создают вакуум 1^.10^-3 мм рт.ст. после чего ее наполняют гелием до давления 1,15 атм. Процесс ведут в этой атмосфере до израсходования заготовки, после чего камеру вскрывают и закрепляют новую заготовку. Недостатками известного способа являются: ухудшение качества порошка по мере распыления заготовки в застойной атмосфере инертного газа; низкая производительность способа из-за необходимости перезарядки установки после распыления каждой заготовки; большой расход инертного газа из-за необходимости разгерметизации камеры после распыления органического количества металла; большая стоимость применяемого нейтрального газа (гелия). Целью изобретения является повышение качества получаемого порошка, увеличение производительности способа путем неорганического увеличения количества распыляемых за один цикл заготовки и повышение экономичности процесса. Для достижения поставленной цели предложен способ получения металлических порошков плазменно-дуговой плавкой вращающейся заготовки в атмосфере инертного газа под избыточным давлением, который отличается от известного тем, что плавку ведут в проточной атмосфере смеси гелия и аргона при избыточном давлении 0,2-0,8 атм со скоростью подачи смеси газов 30-150 л/мин при объемном соотношении гелия и аргона 95:5-60:40. Подача газовой смеси со скоростью 30-150 л/мин достаточно для уноса вредных газообразных и парообразных примесей из объема распыления и обновления нейтральной атмосферы, что обеспечивает сохранение ее рафинирующей способности. При этом для лучшего рафинирования распыляемого материала следует направлять струю свежего инертного газа на расплавляемый торец заготовки, например, через сопло дугового плазмотрона. Проведение процесса в проточной атмосфере, кроме того, позволяет снизить температуру закалочной среды, что увеличивает скорость кристаллизации и охлаждения образующихся частиц порошка. Поддержание в установке избыточного давления инертного газа в пределах 0,2-0,8 ати способствует более быстрой кристаллизации частиц материала из-за большего сопротивления полету этих частиц (уменьшение габаритов камеры) и препятствует возможным подсосам воздуха в установку, что предохраняет образующийся порошок от окисления. Использование вместо чистого гелия смеси его с добавками аргона в количестве 5-40 об. не снижает закалочных свойств среды (микроструктура частиц одинаковой крупности имеет одинаковый дендритный параметр), способствует повышению производительности процесса из-за более устойчивого горения плазменной дуги. Добавка легко ионизирующегося аргона заметно стабилизирует горение электрической дуги, что сопровождается повышением однородности (по крупности) образующегося порошка. Это вызывает увеличение производительности способа, так как повышается выход порошка заданной крупности и соответственно снижается расход инертных газов на единицу годного порошка. Кроме того, замена части гелия более дешевым аргоном способствует повышению экономичности способа. П р и м е р 1. В установку загружали 12 литых заготовок никелевого сплава ЖС6У диаметром 50 мм. Камеру герметично закрывали и вакуумировали до остаточного давления менее 10^-3 мм рт.ст. После проверки на герметичность камеру заполняли смесью гелия и аргона в объемном соотношении 80:20 до избыточного давления 0,3 атм. Распыляемой заготовки придали скорость вращения 11700 об/мин, после чего в плазмотрон подавали смесь гелия и аргона в том же соотношении, что использовали для заполнения камеры. Правильность соотношения газов и расход определяли с помощью ротаметров РС-5. Расход составил 130 л/мин. Затем зажигали дугу плазматрона, плазменную струю направляли на торец вращающейся заготовки и вели процесс распыления до полного израсходования заготовки. На место распыленной заготовки, не раскрывая камеры, устанавливали новую и вели процесс получения порошка последовательным распылением всех загруженных заготовок. При этом вентиль на выходном газопроводе отрегулировали так, чтобы в камере распыления постоянно поддерживалось избыточное давление инертной среды 0,4 ати. После охлаждения порошка камеру вскрывали и извлекали порошок. 98% всего количества порошка составляли частицы мельче 315 мкм, 70% мельче 200 мкм. Содержание кислорода в порошке составило 0,004% при содержании его в исходных заготовках 0,005% т.е. произошло некоторое рафинирование металла. П р и м е р 2. В установку загружали 10 заготовок титанового сплава ВТ6 с диаметром 50 мм. Процесс подготовки и распыления не отличается от описанного выше. Параметры процесса: скорость вращения заготовки 10000 об/мин, соотношение гелия и аргона в смеси газа для заполнения камеры и работы плазматрона 70: 30 (объемное), избыточное давление в объеме распыления 0,6 ати, расход газа 80 л/мин. В результате был получен порошок титанового сплава, на 96% состоящий из частиц крупностью менее 630 мкм, на 60% менее 315 мкм и на 15% меньше 200 мкм. Содержание кислорода в порошке составило 0,12% при том же содержании его в исходных заготовках, т.е. несмотря на громадное увеличение поверхности и наличие окисной пленки на каждой частице, общее содержание кислорода осталось на первоначальном уровне, окисления металла не произошло. Таким образом, предложенный способ позволяет повысить качество порошка, производительность процесса и его экономичность.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ плазменно-дуговой плавкой вращающейся заготовки в атмосфере инертного газа под его избыточным давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества порошка, производительности и экономичности процесса, плавку ведут в проточной атмосфере смеси гелия и аргона при избыточном давлении 0,2 0,8 атм со скоростью подачи смеси газов 30 150 л/мин при объемном соотношении гелия и аргона 95 5 60 40.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000