RU2048277C1 - Method for obtaining fine powders of inorganic substances - Google Patents

Method for obtaining fine powders of inorganic substances Download PDF

Info

Publication number
RU2048277C1
RU2048277C1 SU4947132A RU2048277C1 RU 2048277 C1 RU2048277 C1 RU 2048277C1 SU 4947132 A SU4947132 A SU 4947132A RU 2048277 C1 RU2048277 C1 RU 2048277C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
metal
metals
alloys
nickel
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.А. Яворовский
Original Assignee
Акционерное общество "Сервер"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Сервер" filed Critical Акционерное общество "Сервер"
Priority to SU4947132 priority Critical patent/RU2048277C1/en
Priority to PCT/RO1992/000064 priority patent/WO1992017303A1/en
Priority to JP50904792A priority patent/JP2002517172A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2048277C1 publication Critical patent/RU2048277C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: method involves blasting metal billets having diameter of 0.2-0.7 mm by exposing to current pulses at density of energy transmitted to billet within the range of 0.9 of metal sublimation energy to metal ionization energy for time interval not exceeding 15 m in gaseous medium under pressure of 0.5-10 atm. Billets are made from metals and alloys having ionization energy-sublimation energy ratio at least equal to 0.9 and ratio of resistivities of metals in liquid and solid states at least equal to 1. Gases are used as gaseous medium. EFFECT: increased efficiency and high quality of fine powders. 10 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к процессам получения высокодисперсных порошков неорганических веществ, в частности металлов, оксидов, карбидов и нитридов, используемых в качестве активаторов спекания композиционных материалов, модификаторов литья; для изготовления низкотемпературных высокопрочных припоев, магнитных материалов, катализаторов, сорбентов, красителей, присадок к маслам и других ценных продуктов. The invention relates to processes for producing highly dispersed powders of inorganic substances, in particular metals, oxides, carbides and nitrides used as sintering activators of composite materials, casting modifiers; for the manufacture of low-temperature high-strength solders, magnetic materials, catalysts, sorbents, dyes, oil additives and other valuable products.

Известен способ получения металлических порошков путем электрического взрыва металлических проволочек в газовых средах. При изменении электрических параметров, например при увеличении напряжения заряда конденсаторов, размер частиц порошка уменьшается [1]
Основными недостатками этого способа являются недостаточно высокая дисперсность получаемых порошков и невозможность получения порошков различных материалов с размером частиц менее 0,2 мкм, что сужает область применения получаемых порошков.A known method of producing metal powders by electric explosion of metal wires in gaseous media. When changing electrical parameters, for example, when the charge voltage of the capacitors increases, the particle size of the powder decreases [1]
The main disadvantages of this method are the insufficiently high dispersion of the obtained powders and the inability to obtain powders of various materials with a particle size of less than 0.2 microns, which narrows the scope of the obtained powders.

Известен также способ получения ультрадисперсных порошков металлов и оксидов металлов с диаметром частиц около 0,02 мкм в генераторе аэрозолей с электрически распыляемыми проволочками. Через проволочку пропускают импульс тока большой мощности. При этом происходят нагревание проволочки до нескольких тысяч градусов, ее частичное испарение и взаимодействие с окружающей средой (например, F. G. Karioris, B. R. "An Exploding Wire Aerosol Generator", J, Colloid Sci, 1962, 17, p. 156-161). There is also known a method for producing ultrafine powders of metals and metal oxides with a particle diameter of about 0.02 μm in an aerosol generator with electrically sprayed wires. A current pulse of high power is passed through the wire. In this case, the wire heats up to several thousand degrees, its partial evaporation and interaction with the environment (for example, F. G. Karioris, B. R. "An Exploding Wire Aerosol Generator", J, Colloid Sci, 1962, 17, p. 156-161).

Основным недостатком этого способа является невозможность регулирования состава получаемого продукта, большой разброс частиц по размерам и невозможность получения порошков с низкими температурами спекания. The main disadvantage of this method is the inability to control the composition of the resulting product, the large dispersion of particles in size and the inability to obtain powders with low sintering temperatures.

Исследовались свойства частиц порошков, получаемых при прохождении мощного импульса тока через металлическую проволочку. Установлено, что при этом материал проволочки разрушается и образуются частицы очень малого размера, в пределах 10-4-10-9 м, имеющие сферическую форму. Размер частиц зависит от плотности введенной в проводник энергии и скорости ее ввода, но точных закономерностей не имеется. Нет данных по плотности порошков и по температуре их спекания (например Котов Ю. А. Яворовский Н. А. Исследование частиц, образующихся при электрическом взрыве проводников. Физика и химия обработки материалов, N 4, 1978, с. 24-29).The properties of powder particles obtained by passing a powerful current pulse through a metal wire were studied. It was found that in this case, the wire material is destroyed and very small particles are formed, in the range of 10 -4 -10 -9 m, having a spherical shape. The particle size depends on the density of the energy introduced into the conductor and the rate of its input, but there are no exact laws. There is no data on the density of the powders and on the temperature of their sintering (for example, Kotov Yu. A. Yavorovsky N. A. Investigation of particles formed by an electric explosion of conductors. Physics and Chemistry of Materials Processing, N 4, 1978, pp. 24-29).

Известен также способ получения высокодисперсных порошков оксидов и нитридов металлов и сплавов путем взрыва металлической проволоки в газовой среде (воздухе, азоте). Получаемые частицы оксидов (Fe3O4, NiO, NiFe2O4) или нитридов-оксидов (TiN-TiO2) имеют размеры частиц менее 0,5 мкм и сферическую форму. Энергию разряда меняли, создавая различные напряжения в пределах 8 25 кВ. (например, К. Касэ. Получение металлических порошков путем взрыва проволоки и их свойства. Фунтай оëби фуммацу якин, 1973, т. 20, N 3, с. 67-70).There is also a method of producing highly dispersed powders of oxides and nitrides of metals and alloys by explosion of a metal wire in a gaseous medium (air, nitrogen). The resulting particles of oxides (Fe 3 O 4 , NiO, NiFe 2 O 4 ) or nitride oxides (TiN-TiO 2 ) have particle sizes less than 0.5 μm and a spherical shape. The discharge energy was changed, creating various voltages within 8 25 kV. (for example, K. Kase. Obtaining metal powders by wire explosion and their properties. Funtai obi fummatsu yakin, 1973, v. 20, No. 3, pp. 67-70).

Известен способ получения нитридов металлов при взрыве металлических проволок в жидком азоте, в атмосфере азота, аммиака, смеси азота с водородом. Были получены нитриды многих металлов, однако выход целевого продукта составил не более 52% (например, М. Дж. Джонкич и др. Синтез нитридов металлов методом взрывающейся проволочки, Canadian Journal of chemistry, 1966, т. 44, 2, с. 137-142). A known method of producing metal nitrides in the explosion of metal wires in liquid nitrogen, in an atmosphere of nitrogen, ammonia, a mixture of nitrogen with hydrogen. Nitrides of many metals were obtained, however, the yield of the target product was no more than 52% (for example, M. J. Dzhonkich et al. Synthesis of metal nitrides by the method of exploding wire, Canadian Journal of chemistry, 1966, v. 44, 2, p. 137- 142).

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокодисперсных порошков неорганических веществ, в частности металлов (титана, никеля, ниобия, вольфрама, молибдена, тантала, железа), включающий взрыв металлических заготовок под воздействием импульса тока в газовой среде аргоне и гелии под давлением 1-100 атм. В результате были получены порошки с размером частиц 0,01-0,2 мкм сферической формы, которые являются монокристаллами [2]
Основными недостатками этого способа являются наличие в порошках большой доли частиц размером более 0,5 мкм, очень большой разброс частиц по размерам от 0,01 до 1 мкм и более, высокая температура спекания, близкая к таковой для грубодисперсных порошков. Эти недостатки явились следствием того, что неверно выбраны условия взрыва. Взрывались толстые и слишком короткие проводники, которые невозможно согласовать с указанными параметрами контура. Энергия вводилась очень медленно за время более 100 мкс, что приводило к разрушению проводника в режиме разбрызгивания расплавленного металла.The closest to the described invention in technical essence and the achieved result is a method of producing highly dispersed powders of inorganic substances, in particular metals (titanium, nickel, niobium, tungsten, molybdenum, tantalum, iron), which includes the explosion of metal billets under the influence of a current pulse in an argon gas and helium under a pressure of 1-100 atm. As a result, powders with a particle size of 0.01-0.2 μm of a spherical shape, which are single crystals, were obtained [2]
The main disadvantages of this method are the presence in the powders of a large fraction of particles larger than 0.5 microns, a very large dispersion of particles in size from 0.01 to 1 microns or more, a high sintering temperature close to that for coarse powders. These shortcomings were the result of the fact that the conditions of the explosion were incorrectly chosen. Thick and too short conductors exploded, which cannot be matched with the specified circuit parameters. Energy was introduced very slowly over a time of more than 100 μs, which led to the destruction of the conductor in the mode of spraying molten metal.

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта, повышение дисперсности, однородности, плотности частиц, а также снижение температуры спекания продукта. The aim of the invention is to increase the yield of the target product, increasing dispersion, uniformity, particle density, as well as reducing the sintering temperature of the product.

Это достигается способом получения высокодисперсных порошков неорганических веществ, включающим взрыв металлических заготовок под воздействием импульса тока в газовой среде, в котором используют металлические заготовки с диаметром 0,2-0,7 мм, воздействие осуществляют импульсом тока при плотности энергии, передаваемой на заготовку, равной от 0,9 энергии сублимации металла до энергии его ионизации, в течение не более 15 мкс. This is achieved by the method of producing highly dispersed powders of inorganic substances, including the explosion of metal billets under the influence of a current pulse in a gas medium, in which metal billets with a diameter of 0.2-0.7 mm are used, the effect is carried out by a current pulse at an energy density transmitted to the billet equal to from 0.9 metal sublimation energy to its ionization energy, for no more than 15 μs.

При этом в качестве металлической заготовки используют металлы или сплавы. В частности, используют металлы и сплавы, имеющие отношение энергии ионизации к энергии сублимации, равное или более 0,9. Причем используют металлы и сплавы, имеющие отношение удельных сопротивлений металла в жидким и твердом состоянии, равное или более 1. Металлы выбирают из ряда: алюминий, олово, медь, серебро, никель, железо, вольфрам, молибден. Сплавы выбирают из ряда: латунь, никель-хром, железо-никель. В частности, используют сплавы состава, мас. 80 никеля 20 хрома. 50 железа 50 никеля. Для всех металлов и сплавов взрыв осуществляют в газовой среде с использованием газов, выбранных из группы: водород, гелий, аргон. Для всех металлов и сплавов взрыв осуществляют в газовой среде с использованием газов, выбранных из группы: воздух, азот, ацетилен или их смеси с аргоном или гелием. Процесс осуществляют под давлением 0,5-10 атм. In this case, metals or alloys are used as a metal billet. In particular, metals and alloys are used having a ratio of ionization energy to sublimation energy equal to or greater than 0.9. Moreover, metals and alloys are used that have a ratio of the resistivities of the metal in the liquid and solid state equal to or more than 1. Metals are selected from the series: aluminum, tin, copper, silver, nickel, iron, tungsten, molybdenum. Alloys are selected from the range: brass, nickel-chromium, iron-nickel. In particular, alloys of the composition, wt. 80 nickel 20 chrome. 50 iron 50 nickel. For all metals and alloys, the explosion is carried out in a gaseous medium using gases selected from the group: hydrogen, helium, argon. For all metals and alloys, the explosion is carried out in a gaseous environment using gases selected from the group: air, nitrogen, acetylene, or mixtures thereof with argon or helium. The process is carried out under a pressure of 0.5-10 atm.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются получение высокодисперсных порошков неорганических веществ с использованием исходных заготовок с диаметром 0,2-0,7 мм, причем воздействие импульсом тока осуществляют при плотности энергии, передаваемой на заготовку, от 0,9 энергии сублимации металла до энергии ионизации в течение не более 15 мкс. Distinctive features of the proposed method are the production of finely dispersed powders of inorganic substances using initial billets with a diameter of 0.2-0.7 mm, and the impact of the current pulse is carried out at a density of energy transmitted to the workpiece from 0.9 sublimation energy of the metal to ionization energy during no more than 15 microseconds.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что благодаря вышеуказанной технологии получения высокодисперсных порошков неорганических веществ, а также при использовании указанных компонентов происходит однородный нагрев металлической заготовки. Заготовка плавится и разрушается на мельчайшие частицы и пар. Продукты разрушения заготовки разлетаются со скоростями, превышающими 1 км/с, и очень быстро охлаждаются. Поскольку процесс образования частиц протекает очень быстро, то часть материала оказывается в аморфном состоянии. В результате формируются частицы со сложной структурой, обладающие целым рядом положительных свойств. The advantage of the proposed method lies in the fact that due to the above technology for the production of highly dispersed powders of inorganic substances, as well as when using these components, a uniform heating of the metal billet occurs. The workpiece melts and collapses into tiny particles and steam. The products of destruction of the workpiece fly apart at speeds exceeding 1 km / s and cool very quickly. Since the process of particle formation is very fast, part of the material is in an amorphous state. As a result, particles with a complex structure are formed, which have a number of positive properties.

Указанная технология обеспечивает высокую чистоту получаемого порошка и приводит к формированию частиц структурно неоднородных, содержащих зоны порошка упорядоченного строения и зоны порошка в рентгенаморфном состоянии. Размер структурных фрагментов частиц 0,01-0,05 мкм. This technology ensures high purity of the obtained powder and leads to the formation of structurally heterogeneous particles containing powder zones of an ordered structure and powder zones in an X-ray amorphous state. The size of the structural fragments of particles is 0.01-0.05 microns.

Такие порошки характеризуются высокой дисперсностью, однородностью и плотностью, обладают низкой температурой спекания и высокой химической активностью в различных гетерогенных процессах. Such powders are characterized by high dispersion, uniformity and density, have a low sintering temperature and high chemical activity in various heterogeneous processes.

Проведение процесса при несоблюдении хотя бы одного из заявленных параметров не позволяет эффективно решить задачу получения качественного порошка и снижает эффективность процесса. The process in case of non-compliance with at least one of the stated parameters does not allow to effectively solve the problem of obtaining high-quality powder and reduces the efficiency of the process.

В частности, если величина диаметра исходной заготовки будет менее 0,2 мм, то при соблюдении всех прочих условий осуществления процесса это приведет к значительному снижению производительности способа, усложнению технологии подачи проволоки. In particular, if the diameter of the initial billet is less than 0.2 mm, then subject to all other conditions of the process, this will lead to a significant decrease in the productivity of the method, the complexity of the technology of wire feed.

Если величина диаметра заготовки будет больше 0,7 мм, то это приведет к невозможности согласования параметров проводника (заготовки) и электрического контура. Снижается коэффициент использования энергии, ухудшается качество продукта, укрупняется размер частиц. If the diameter of the workpiece is greater than 0.7 mm, this will lead to the impossibility of matching the parameters of the conductor (workpiece) and the electrical circuit. The coefficient of energy use is reduced, the quality of the product is deteriorated, the particle size is enlarged.

При воздействии на заготовку импульсом тока при плотности энергии, составляющей 0,8 от энергии сублимации металла, будет происходить медленное разрушение проводника (заготовки) на крупные части и даже куски проволоки, и порошок нужного качества не образуется. When a current pulse is applied to a workpiece at an energy density of 0.8 of the metal sublimation energy, the conductor (workpiece) will slowly break down into large parts and even pieces of wire, and a powder of the required quality will not be formed.

При увеличении плотности энергии до величины, большей энергии ионизации металла, будут происходить ухудшение свойств высокодисперсного порошка и рост энергозатрат. With an increase in the energy density to a value higher than the ionization energy of the metal, there will be a deterioration in the properties of the finely divided powder and an increase in energy consumption.

Необходимым условием эффективного проведения процесса является также время воздействия энергии на заготовку. При времени воздействия более 15 мкс происходит снижение скорости охлаждения и образуются укрупненные частицы с некачественными характеристиками. A prerequisite for the efficient conduct of the process is also the time of exposure to energy on the workpiece. At an exposure time of more than 15 μs, the cooling rate decreases and coarse particles with poor quality characteristics are formed.

Соблюдение совокупности заявляемых параметров обеспечивает получение высокодисперсных порошков, обладающих сферической формой частиц с размером менее 0,5 мкм, имеющих высокую однородность и плотность. Порошки спекаются при очень низких температурах и легко образуют различные интерметаллические соединения. Compliance with the totality of the claimed parameters provides highly dispersed powders having a spherical shape of particles with a size of less than 0.5 microns, having high uniformity and density. Powders are sintered at very low temperatures and easily form various intermetallic compounds.

При проведении поиска по заявке не установлена известность использования совокупности заявленных приемов для получения высокодисперсных порошков неорганических материалов, что позволяет считать предлагаемый способ соответствующим критериям изобретения. When conducting a search on the application, the popularity of using the totality of the claimed methods to obtain highly dispersed powders of inorganic materials was not established, which allows us to consider the proposed method as meeting the criteria of the invention.

На чертеже изображена схема процесса получения высокодисперсных порошков неорганических веществ. The drawing shows a diagram of a process for producing highly dispersed powders of inorganic substances.

Схема включает источник 1 питания; механизм 2 подачи заготовки; взрываемый участок 3 заготовки; электроды 4 и 5; камеру 6 взрыва; емкость 7 для порошка; газовый коллектор 8; накопитель С энергии; коммутатор К. The circuit includes a power supply 1; workpiece feeding mechanism 2; exploded section 3 of the workpiece; electrodes 4 and 5; explosion chamber 6; capacity 7 for powder; gas manifold 8; energy storage device C; switch K.

Для осуществления предлагаемого способа от высоковольтного источника 1 питания заряжается емкостной накопитель С. Механизм 2 подачи заготовки (проволоки) обеспечивает автоматическую установку взрываемого участка 3 заготовки (проволоки) между электродами 4 и 5. Как только взрываемый отрезок заготовки займет заданное положение, включается коммутатор, и происходит разряд накопителя на этот отрезок проволоки. Проволока взрывается, разрушаясь на мельчайшие частицы и пар, которые, разлетаясь в камере 6, взаимодействуют с окружающей средой, охлаждаются, в результате чего образуется высокодисперсный порошок, который собирается в емкости 7 для сбора порошка. Газовый коллектор 8 служит для заполнения объема камеры заданной атмосферой. To implement the proposed method, a capacitive storage device C is charged from the high-voltage power supply source C. The workpiece (wire) supply mechanism 2 provides automatic installation of the exploded section 3 of the workpiece (wire) between the electrodes 4 and 5. As soon as the exploded section of the workpiece occupies a predetermined position, the switch is turned on, and there is a discharge of the drive to this piece of wire. The wire explodes, breaking down into tiny particles and steam, which, flying in the chamber 6, interact with the environment, are cooled, resulting in the formation of a highly dispersed powder, which is collected in a container 7 for collecting powder. The gas manifold 8 serves to fill the chamber volume with a given atmosphere.

П р и м е р 1. Осуществляют получение высокодисперсного порошка нитрида алюминия путем взрыва алюминиевой проволоки в атмосфере азота. Используют электротехническую алюминиевую проволоку марки А 995Д с диаметром 0,40 мм, длина взрываемого отрезка 100 мм. Емкость накопителя 1,7х10-6 диаметра, индуктивность контура 1,2х10-6 Гн, зарядное напряжение 38,5 кВ. энергия сублимации алюминия ес=33 Дж/мм3, энергия ионизации алюминия еи=57 Дж/мм3, отношение еи/ес=1,73. Отношение удельных сопротивлений алюминия в жидком и твердом состоянии ρж/ρт равно 2,2. Перед наработкой порошка камера взрыва вакуумируется и заполняется газовой средой азотом марки ХЧ до давления 10х105 Па. На заготовку подавалась энергия 45 Дж/мм3, это больше 0,9 ес и меньше еи. Энергия на заготовку подавалась в течение 3,3 мкс. Наработано 1230 г порошка. Выход нитрида алюминия 98,2% Удельная поверхность порошка 24 м2/г, средний размер частиц 0,08 мкм, пикнометрическая плотность 3,1 г/см3, температура спекания 1100оС.PRI me R 1. Carry out a highly dispersed powder of aluminum nitride by the explosion of aluminum wire in a nitrogen atmosphere. Use electrical wire aluminum grade A 995D with a diameter of 0.40 mm, the length of the detonated section of 100 mm. The storage capacity of the drive is 1.7x10 -6 diameters, the inductance of the circuit is 1.2x10 -6 H, the charging voltage is 38.5 kV. aluminum sublimation energy e c = 33 J / mm 3 , aluminum ionization energy e u = 57 J / mm 3 , ratio e and f e c = 1.73. The ratio of the resistivities of aluminum in the liquid and solid state ρ w / ρ t is 2.2. Before producing the powder, the explosion chamber is evacuated and filled with a gaseous medium with nitrogen grade XP to a pressure of 10x10 5 Pa. An energy of 45 J / mm 3 was supplied to the workpiece, which is more than 0.9 e s and less than e and . Energy was supplied to the workpiece within 3.3 μs. 1230 g of powder was accumulated. Yield aluminum nitride powder 98.2% The specific surface of 24 m 2 / g, average particle size 0.08 microns, the pycnometric density of 3.1 g / cm 3, the sintering temperature of 1100 C.

П р и м е р 2. Осуществляют получение высокодисперсного порошка карбида вольфрама при взрыве вольфрама в ацетилене. Используют вольфрамовую проволоку марки ВА, диаметр 0,23 мм, длина взрываемого отрезка 74 мм. Емкость накопителя С= 2,68˙106 диаметра, индуктивность контура 0,18˙10-6 Гн, зарядное напряжение 45 кВ. Давление ацетилена 2х105 Па. Энергия сублимации вольфрама ес= 88,7 Дж/мм3, энергия ионизации вольфрама еи=82 Дж/мм3. Отношение еи/ес= 0,9. Отношение ρж/ρт=1,1. В заготовку вводилась энергия 80 Дж. Время ввода энергии 0,25 мкс. Наработано 2180 г порошка карбида вольфрама с выходом 87% Средний размер частиц 0,15 мкм, удельная поверхность 11 м2/г, плотность 16,5 г/см3, температура спекания 1200оС.PRI me R 2. Carry out a fine powder of tungsten carbide in the explosion of tungsten in acetylene. Use tungsten wire grade VA, diameter 0.23 mm, the length of the blasting segment 74 mm. The storage capacity of C = 2.68 210 is 6 diameters, the inductance of the circuit is 0.18˙10 -6 H, the charging voltage is 45 kV. Acetylene pressure 2x10 5 Pa. The energy of sublimation of tungsten e c = 88.7 J / mm 3 , the ionization energy of tungsten e u = 82 J / mm 3 . The ratio e and f e c = 0.9. The ratio ρ W / ρ t = 1.1. An energy of 80 J. was introduced into the preform. The energy input time was 0.25 μs. Accumulated in 2180 g of tungsten carbide powder with a yield of 87% average particle size of 0.15 microns, a specific surface area of 11 m 2 / g, density 16.5 g / cm 3, the sintering temperature of 1200 o C.

П р и м е р 3. Осуществляют получение высокодисперсного порошка никеля при взрыве никеля в водороде. Используют никелевую проволоку с диаметром 0,7 мм, длина взрываемого отрезка 114 мм. Энергия сублимации никеля 111 Дж/мм3, отношение еи/ес= 1,17, отношение ρж/ρт= 1,33. Емкость накопителя С=12х106 диаметра, индуктивность контура L=2х10-6 Гн, зарядное напряжение 50 кВ. Давление водорода 5х105Па. В заготовку вводилась энергия 133 Дж/мм3, время ввода энергии 15 мкс. Наработано 1250 г порошка никеля. Средний размер частиц 0,22 мкм, удельная поверхность 18 м2/г. Пикнометрическая плотность 8,6 г/см3. Температура спекания 630оС.PRI me R 3. Carry out a fine powder of Nickel in the explosion of Nickel in hydrogen. Use a nickel wire with a diameter of 0.7 mm, the length of the detonated section 114 mm. The sublimation energy of nickel is 111 J / mm 3 , the ratio e and / e c = 1.17, the ratio ρ W / ρ t = 1.33. Storage capacity C = 12x10 6 diameter, loop inductance L = 2x10 -6 Gn, battery voltage 50 kV. Hydrogen pressure 5x10 5 Pa. An energy of 133 J / mm 3 was introduced into the billet, an energy input time of 15 μs. 1250 g of nickel powder have been accumulated. The average particle size of 0.22 μm, the specific surface area of 18 m 2 / year Pycnometric density of 8.6 g / cm 3 . Sintering temperature 630 about C.

П р и м е р 4. Осуществляют получение высокодисперсного порошка сплава 80 мас. Ni 20% Сr при взрыве его в гелии. Используют проволоку из сплава с диаметром 0,3 мм. Длина взрываемого отрезка 100 мм. Энергия сублимации сплава 69 Дж/мм3, энергия ионизации сплава 111 Дж/мм3. Отношение еи/ес=1,6, ρж/ρт= 1,3. Емкость накопителя С=6х10-6 диаметра, индуктивность контура L= 2х10-6 Гн, зарядное напряжение Uо=20 кВ. Давление гелия 8 атм. В заготовку вводилась энергия 62,0 Дж/мм3. Время ввода энергии 5 мкс. Наработано 500 г порошка сплава Ni-Cr. Средний размер частиц 0,3 мкм. Удельная поверхность 1,7 м2/г, плотность 8,8 г/см3, температура спекания 650оС.PRI me R 4. Carry out a highly dispersed powder alloy of 80 wt. Ni 20% Cr when it explodes in helium. An alloy wire with a diameter of 0.3 mm is used. Blast length 100 mm. The sublimation energy of the alloy is 69 J / mm 3 , the ionization energy of the alloy is 111 J / mm 3 . The ratio e and f e c = 1.6, ρ w / ρ t = 1.3. Storage capacity C = 6x10 -6 diameter, loop inductance L = 2x10 -6 Gn, the charging voltage of U = 20 kV. Helium pressure 8 atm. An energy of 62.0 J / mm 3 was introduced into the preform. Energy input time 5 μs. 500 g of Ni-Cr alloy powder have been accumulated. The average particle size is 0.3 microns. The specific surface area of 1.7 m 2 / g, density 8.8 g / cm 3 , sintering temperature 650 about C.

В табл. 1 представлены данные по параметрам используемых металлов и сплавов. In the table. 1 presents data on the parameters of the metals and alloys used.

В табл. 2 представлены данные по параметрам процесса получения высокодисперсных порошков. In the table. 2 presents data on the parameters of the process of obtaining fine powders.

Порошки, полученные по предлагаемому способу обладают повышенной химической активностью при достижении пороговых температур;
спекаются в режиме самораспространяющегося процесса при чрезвычайно низких температурах;
легко образуют интерметаллические соединения;
имеют пониженную работу выхода электронов;
Эти свойства позволяют использовать порошки в качестве активаторов спекания различных материалов;
для высокопрочной низкотемпературной пайки алмазов, твердосплавных пластин, керамики, деталей и узлов электроники и электронной оптики;
для изготовления катодов, материалов, поглощающих электромагнитное излучение, магнитных носителей;
в качестве присадок к моторным маслам, полимерным материалам;
для изготовления тонких фильтров и др.The powders obtained by the proposed method have increased chemical activity when threshold temperatures are reached;
sinter in a self-propagating process at extremely low temperatures;
easily form intermetallic compounds;
have a reduced electron work function;
These properties allow the use of powders as activators of sintering of various materials;
for high-strength low-temperature brazing of diamonds, carbide plates, ceramics, parts and components of electronics and electronic optics;
for the manufacture of cathodes, materials that absorb electromagnetic radiation, magnetic media;
as additives to motor oils, polymeric materials;
for the manufacture of fine filters, etc.

Claims (10)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, включающий взрыв металлических заготовок под воздействием импульса тока в газовой среде при повышенном давлении, отличающийся тем, что используют металлические заготовки диаметром 0,2 0,7 мм, воздействие осуществляют импульсом тока при плотности энергии, передаваемой на заготовку, от 0,9 энергии сублимации металла до энергии его ионизации в течение не более 15 мкс. 1. METHOD FOR PRODUCING HIGH-PERFORMANCE POWDERS OF INORGANIC MATTERS, including the explosion of metal billets under the influence of a current pulse in a gas medium at elevated pressure, characterized in that they use metal billets with a diameter of 0.2 0.7 mm, the effect is carried out by a current pulse at an energy density transmitted to a blank, from 0.9 sublimation energy of the metal to its ionization energy for no more than 15 μs. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлической заготовки используют металлы или сплавы. 2. The method according to claim 1, characterized in that metals or alloys are used as the metal billet. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что используют металлы и сплавы, имеющие отношение энергии ионизации к энергии сублимации, равное или более 0,9. 3. The method according to claim 2, characterized in that metals and alloys are used having a ratio of ionization energy to sublimation energy equal to or more than 0.9. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют металлы и сплавы, имеющие отношение удельных сопротивлений металла в жидком и твердом состоянии, равное или более 1. 4. The method according to claim 3, characterized in that the use of metals and alloys having a ratio of the resistivities of the metal in liquid and solid state, equal to or more than 1. 5. Способ по пп.2 и 4, отличающийся тем, что используют металлы, выбранные из ряда алюминий, олово, медь, серебро, никель, железо, вольфрам, молибден. 5. The method according to PP.2 and 4, characterized in that the use of metals selected from the range of aluminum, tin, copper, silver, nickel, iron, tungsten, molybdenum. 6. Способ по пп.2 и 4, отличающийся тем, что используют сплавы, выбранные из ряда латунь, никель-хром, железо-никель. 6. The method according to PP.2 and 4, characterized in that the use of alloys selected from a number of brass, nickel-chromium, iron-nickel. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что использую сплавы состава 80 мас. никеля и 20 мас. хрома или 50 мас. железа и 50 мас. никеля. 7. The method according to claim 6, characterized in that I use alloys of 80 wt. nickel and 20 wt. chromium or 50 wt. iron and 50 wt. nickel. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газовой среды используют газы, выбранные из группы водород, гелий, аргон. 8. The method according to claim 1, characterized in that the gas medium used is gases selected from the group of hydrogen, helium, argon. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газовой среды используют газы, выбранные из группы воздух, азот, ацетилен или их смеси с аргоном или гелием. 9. The method according to claim 1, characterized in that the gas medium used is gases selected from the group of air, nitrogen, acetylene, or mixtures thereof with argon or helium. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие импульсом тока осуществляют при давлении 0,5 10,0 атм. 10. The method according to claim 1, characterized in that the exposure to a current pulse is carried out at a pressure of 0.5 to 10.0 atm.
SU4947132 1991-04-04 1991-04-04 Method for obtaining fine powders of inorganic substances RU2048277C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4947132 RU2048277C1 (en) 1991-04-04 1991-04-04 Method for obtaining fine powders of inorganic substances
PCT/RO1992/000064 WO1992017303A1 (en) 1991-04-04 1992-03-31 Method and installation for obtaining highly dispersive powders of non-organic substances
JP50904792A JP2002517172A (en) 1991-04-04 1992-03-31 Method for producing highly dispersed powders and apparatus for performing the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4947132 RU2048277C1 (en) 1991-04-04 1991-04-04 Method for obtaining fine powders of inorganic substances

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2048277C1 true RU2048277C1 (en) 1995-11-20

Family

ID=21580146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4947132 RU2048277C1 (en) 1991-04-04 1991-04-04 Method for obtaining fine powders of inorganic substances

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2048277C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459015C2 (en) * 2010-08-23 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method for obtaining nanodisperse powders of double tungsten and molybdenum carbides
RU2465982C1 (en) * 2011-07-15 2012-11-10 Учреждение Российской академии наук Институт электрофизики Уральского отделения РАН (ИЭФ УрО РАН) Method of making zinc oxide nanopowders doped with copper by electric blasting of wire
RU2616712C1 (en) * 2016-05-19 2017-04-18 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") Fine particles mixture production method
RU2675188C1 (en) * 2017-12-27 2018-12-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Device and method for obtaining powder materials based on nano and microparticles through electric explosion of wires
RU2709304C1 (en) * 2019-06-15 2019-12-17 Общество с ограниченной ответственностью "Передовые порошковые технологии" (ООО "Передовые порошковые технологии") Method of producing mixture of micro- and nanoparticles of binary alloys
RU2754543C1 (en) * 2021-01-11 2021-09-03 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" Metal powder production method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 3634040, кл. C 23C 13/12, опублик. 1970. *
2. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Атомное материаловедение. Вып.1, М., 1978, с.21-24. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459015C2 (en) * 2010-08-23 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method for obtaining nanodisperse powders of double tungsten and molybdenum carbides
RU2465982C1 (en) * 2011-07-15 2012-11-10 Учреждение Российской академии наук Институт электрофизики Уральского отделения РАН (ИЭФ УрО РАН) Method of making zinc oxide nanopowders doped with copper by electric blasting of wire
RU2616712C1 (en) * 2016-05-19 2017-04-18 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") Fine particles mixture production method
RU2675188C1 (en) * 2017-12-27 2018-12-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Device and method for obtaining powder materials based on nano and microparticles through electric explosion of wires
RU2709304C1 (en) * 2019-06-15 2019-12-17 Общество с ограниченной ответственностью "Передовые порошковые технологии" (ООО "Передовые порошковые технологии") Method of producing mixture of micro- and nanoparticles of binary alloys
RU2754543C1 (en) * 2021-01-11 2021-09-03 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" Metal powder production method
WO2022149999A1 (en) 2021-01-11 2022-07-14 Limited Liability Company "Laboratory Of Innovative Technologies" A method for producing a metal powder, comprising an electric explosion of a piece of a steel wire

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Berkowitz et al. Spark erosion: A method for producing rapidly quenched fine powders
US4762553A (en) Method for making rapidly solidified powder
CA1301462C (en) Hydrometallurgical process for producing finely divided spherical refractory metal based powders
US4592781A (en) Method for making ultrafine metal powder
US3041672A (en) Making spheroidal powder
US5194128A (en) Method for manufacturing ultrafine particles
US7066980B2 (en) Method for manufacturing metal powder
US20070101823A1 (en) Process and apparatus for producing metal nanoparticles
WO2003106094A1 (en) Radial pulsed arc discharge gun for synthesizing nanopowders
WO2001096028A1 (en) Methods and apparatus for spray forming, atomization and heat transfer
CA1330624C (en) Hydrometallurgical process for producing finely divided copper and copper alloy powders
US4687510A (en) Method for making ultrafine metal powder
JP2002517172A (en) Method for producing highly dispersed powders and apparatus for performing the method
RU2048277C1 (en) Method for obtaining fine powders of inorganic substances
Ayers et al. Very fine metal powders
US4502885A (en) Method for making metal powder
US4759905A (en) Method for fabrication of low cost finely divided silicon-germanium and consolidated compacts thereof
US3770212A (en) Method of comminuting materials preferably conducting materials, and an apparatus for accomplishing the same
US4735652A (en) Process for producing agglomerates of aluminum based material
Malyavantham et al. Au–Cu nanoparticles produced by laser ablation of mixtures of Au and Cu microparticles
RU2120353C1 (en) Method for production of metal powders
RU2115515C1 (en) Method for production of ultrafine powders of inorganic substances
GB1587125A (en) Production of metal powder
US20240051020A1 (en) A method for producing a metal powder, comprising an electric explosion of a piece of a steel wire
RU2359784C1 (en) Method for preparation of finely dispersed powder of inorganic substances