способ получения металлов и сплавов в виде порошков

Формула изобретения

Способ получения металлов и сплавов в виде порошков, включающий термообработку смеси исходных порошкообразных компонентов, отличающийся тем, что проводят термообработку смеси исходных порошкообразных компонентов с порошкообразным инертным наполнителем, не смачиваемым образующимся продуктом, при температуре, превышающей его температуру плавления, а после охлаждения образующийся порошок сферической формы отделяют от наполнителя, при этом крупность порошков исходных компонентов составляет не более 140 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению металлов и сплавов в виде порошков, и может быть использовано при получении чистых металлических порошков и сплавов, сферической формы.

Известен способ получения цинковых покрытий на изделиях из стали и чугуна, включающий термообработку последних в «порошковой ванне», содержащей смесь цинка, активатора и инертного материала. Цинкование проводится при 300-500°С в течение времени, достаточного для получения цинкового покрытия заданной толщины. /Проскуркин Е.В., Попович В.А., Мороз А.Т. Цинкование: Справ. изд. М.: Металлургия, 1988. - С.403-417/.

Однако этот способ направлен на получение металлических покрытий, поэтому в нем один из металлов используется в виде порошка, а другой - в виде компактного (покрываемого) изделия.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, который выбран в качестве прототипа, является известный способ получения металлического сплава, в частности бронзы в виде порошка, включающий смешивание порошков металлов или окислов металлов, термообработку смеси в защитной атмосфере и последующее измельчение /A.c. SU N 1208672, МКИ В22F 9/04, опубл. 1995 г./.

Однако этот способ направлен на получение сплава в виде макроизделия, требующего дополнительного размола для получения порошка. Задачей же заявляемого способа является получение непосредственно металлического порошка. Технический результат заявляемого способа состоит в том, что исключается стадия измельчения, а получаемые порошки имеют сферическую форму, что недостижимо при любой технологии спекание-размол.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения металлов и сплавов в виде порошков, включающем термообработку исходной смеси порошкообразных компонентов сплава, согласно изобретению, термообработку исходной смеси ведут с порошкообразным инертным наполнителем, не смачиваемым образующимся продуктом, при температуре, превышающей его температуру плавления, а после охлаждения образующийся порошок сферической формы отделяют от наполнителя, при этом крупность порошков исходных компонентов составляет не более 140 микрон.

Таким образом, согласно изобретению термообработке подвергается исходная смесь порошкообразных металлов с инертным наполнителем, не смачиваемым конечным продуктом, а процесс ведут при температурах выше температуры плавления образующегося продукта, и после охлаждения образующийся порошок сферической формы отделяют от наполнителя. При этом крупность исходных порошков составляет не более 140 микрон.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Берут порошки исходных металлических компонентов, полученные любым известным способом, взятые в заданном соотношении, смешивают с порошковым инертным наполнителем, не смачиваемым образующимся продуктом, до получения однородной смеси. Температура плавления инертного наполнителя должна быть выше температуры, при которой ведется процесс. Полученную смесь нагревают до температуры, превышающей температуру плавления получаемого продукта и выдерживают до образования его в виде частиц.

Сплавы образуются за счет диффузионного переноса и сплавления разноименных металлов, а форма частиц обеспечивается за счет сил поверхностного натяжения. При этом роль наполнителя состоит в предотвращении взаимного спекания и агрегирования частиц порошка сплава.

После охлаждения полученный порошок и инертный наполнитель разделяют любым известным способом, например, воздушной сепарацией или отмывкой водой растворимого наполнителя. Экспериментально установлено, что для получения порошков металлов и сплавов сферической формы размер частиц исходных материалов не должен превышать 140 микрон. При больших размерах частиц силы поверхностного натяжения не могут удержать каплю в виде сферы.

Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами исполнения.

1. Берут навески несферических порошков меди и олова. Меди - 7,91 г, олова - 12,09 г, а в качестве инертного наполнителя используют порошок соли (хлорида натрия NaCl) - 20 г. Все порошки должны иметь крупность 140 мкм. Смешивают их до однородной массы, загружают в тигель и помещают в печь. Выдерживают под вакуумом или аргоном при 740°С в течение одного часа. После охлаждения полученную медно-оловянную бронзу стехиометрического состава Cu₃Sn отделяют от соли, промывая смесь водой. Все частицы бронзы имеют сферическую форму.

2. Берут навески порошков цинка и олова. Цинка - 1,67 г, олова - 18,32 г. В качестве инертного наполнителя используют порошок глинозема массой 25 г.

Крупность порошков металлов менее 140 мкм, глинозема - менее 100 мкм. Смешивают до однородной массы и помещают в печь, выдерживают при 300°С в течение 30 мин под вакуумом или аргоном. После охлаждения полученный сплав эвтектического состава ZnSn₁₁ в виде сферических частиц отделяют от глинозема седиментационным способом.

3. Навеску порошка цинка - 10 г, смешивают с инертным наполнителем (глиноземом), которого берут 20 г, до получения однородной массы. Исходные порошки должны иметь крупность менее 140 мкм. Смесь порошков загружают в тигель, помещают в печь и выдерживают под вакуумом при 500°С в течение 40 мин. После охлаждения полученный сферический порошок цинка отделяют от глинозема седиментационным способом.

Предлагаемый способ получения металлических сплавов в виде порошков путем синтеза их из порошков отдельных металлов, а также способ получения металлов сферической формы прост в аппаратурном оформлении и исполнении и пригоден для широкого применения как в лабораторных условиях, так и в промышленности.

Предложенным способом можно получать чистые металлы и уже готовые сплавы в виде порошков сферической формы.