RU2133173C1 - Process of production of powder with microcrystalline structure - Google Patents
Process of production of powder with microcrystalline structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133173C1 RU2133173C1 RU97119398A RU97119398A RU2133173C1 RU 2133173 C1 RU2133173 C1 RU 2133173C1 RU 97119398 A RU97119398 A RU 97119398A RU 97119398 A RU97119398 A RU 97119398A RU 2133173 C1 RU2133173 C1 RU 2133173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- metal
- gas
- air
- zinc
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения металлических порошков с микрокристаллической структурой для порошковой металлургии, гальванических элементов и т.п. The invention relates to a technology for the production of metal powders with a microcrystalline structure for powder metallurgy, galvanic cells, etc.
Известен способ получения металлических порошков, в котором между электродами создают дугу, расплавляющую концы электродов, капли расплава падают на охлаждаемый вращающийся диск, который разбрасывает капли за счет центробежной силы (см. например, международную заявку PCT 88/01919, МКИ В 22 F 9/10). A known method of producing metal powders, in which an arc is created between the electrodes that melts the ends of the electrodes, melt droplets fall on a cooled rotating disk, which scatters droplets due to centrifugal force (see, for example, PCT 88/01919, MKI B 22 F 9 / ten).
Недостаток этого способа заключается в том, что для охлаждения частиц используется дополнительное устройство в виде диска с приводом и системой охлаждения диска, необходима специальная камера для сбора порошка, во взрывобезопасном исполнении ввиду пирофорности многих мелкодисперсных порошков. The disadvantage of this method is that for cooling the particles an additional device is used in the form of a disk with a drive and a disk cooling system, a special chamber for collecting powder is needed, in an explosion-proof version due to the pyrophoricity of many fine powders.
Наиболее близким данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения металлического порошка с микрокристаллической структурой путем расплавления проволоки, непрерывно подаваемой в зону горения электрической дуги и эвакуации капель расплава в жидкий охладитель (см. например, заявку ФРГ N 3233402, МКИ В 22 F 9/14, 1980. The closest to this invention in technical essence and the achieved result is a method of producing a metal powder with a microcrystalline structure by melting a wire continuously fed into the combustion zone of an electric arc and evacuating the drops of melt into a liquid cooler (see, for example, German application N 3233402, MKI B 22 F 9/14, 1980.
Однако в этом способе используется лишь одна проволока распыляемого материала, которая является электродом. В качестве второго электрода попользуется водоохлаждаемый вращающийся диск. Между проволокой и диском горит дуга постоянного тока, а сброс частиц осуществляется магнитным полем, специально создаваемым в зоне распыления. Операции проводят в атмосфере инертного газа, в вакууме или в ванне с жидкостью. However, in this method only one wire of the atomized material is used, which is the electrode. A water-cooled rotating disk will be used as the second electrode. A direct current arc burns between the wire and the disk, and the particles are discharged by a magnetic field specially created in the spray zone. The operations are carried out in an inert gas atmosphere, in a vacuum or in a bath with a liquid.
Одним из недостатков прототипа является наличие пассивного нерасходуемого электрода-диска, не участвующего в процессе образования порошка, так как он служит лишь для поддержания горения дуги. Другим недостатком является принципиальная невозможность устойчивой работы системы с вращающимся электродом на переменном токе. Поэтому для работы прототипа требуется источник питания специального типа с крутопадающей ("штыковой") характеристикой (как для любой свободно горящей дуги). Эти недостатки сжижают производительность процесса и неоправданно повышают сложность установки. One of the disadvantages of the prototype is the presence of a passive, non-consumable electrode disk, not involved in the process of powder formation, since it serves only to maintain arc burning. Another disadvantage is the fundamental impossibility of stable operation of the system with a rotating electrode on alternating current. Therefore, the prototype requires a special type of power source with a steeply falling (“bayonet”) characteristic (as for any freely burning arc). These shortcomings liquefy process performance and unnecessarily increase installation complexity.
Получаемый таким способом порошок не обладает высокими антикоррозионными свойствами, так как процесс охлаждения порошка недостаточно интенсивен. The powder obtained in this way does not have high anticorrosive properties, since the powder cooling process is not intensive enough.
Целью настоящего изобретения является получение порошка с микрокристаллической структурой, имеющего повышенные антикоррозийные свойства. The aim of the present invention is to obtain a powder with a microcrystalline structure having enhanced anti-corrosion properties.
Указанная цель достигается за счет того, что в способе получения металлического порошка с микрокристаллической структурой, включающем непрерывную подачу металлической проволоки и газа в зону горения электрической дуги, введение образовавшихся капель металла в жидкий охладитель и последующее извлечение порошка, в качестве газа используют продукты сгорания, например, стехиометрической смеси воздуха и углеводородного вещества при температуре, превышающей температуру кипения металла, причем при получении цинкового порошка в качестве охладителя используют раствор глицерина или этиламина в дистиллированной воде, перед извлечением порошок разделяют на фракции в охладителе путем центробежной сегрегации, а извлечение порошка производят путем выпаривания охладителя. This goal is achieved due to the fact that in the method of producing a metal powder with a microcrystalline structure, which includes the continuous supply of a metal wire and gas to the combustion zone of an electric arc, the introduction of metal droplets into a liquid cooler and subsequent extraction of the powder, combustion products are used as gas, for example , a stoichiometric mixture of air and a hydrocarbon substance at a temperature exceeding the boiling point of the metal, and when receiving zinc powder as the cooler use a solution of glycerol or ethylamine in distilled water, before extraction, the powder is separated into fractions in the cooler by centrifugal segregation, and the powder is extracted by evaporation of the cooler.
Анализ технической и патентной литературы показал, что несмотря на наличие в ней большого количества работ, посвященных получению материалов с микрокристаллической структурой ("Доклады АН СССР", 1982, т.267, N 3, стр. 619-623, акцептованная заявка Великобритании Национальная классификация С7Х N 1587895, 1978 г. и другие), полная совокупность последовательных действий, изложенная выше не обнаружена, что позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "Новизна". An analysis of the technical and patent literature showed that despite the presence of a large number of works on obtaining materials with a microcrystalline structure (Doklady AN SSSR, 1982, vol. 267, N 3, pp. 619-623, accepted application of the United Kingdom National classification C7X N 1587895, 1978, and others), the full set of sequential actions described above was not found, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "Novelty."
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации данного способа;
На фиг. 2, 3 - схемы плазмотронов коаксиального типа, в которых распыляемый металл подается через центральный электрод;
На фиг. 4 - схема установки с двухпроволочным электродуговым металлизационным аппаратом;
Устройство для получения металлического порошка содержит установленные на основании: блок непрерывной подачи проволоки 1, устройство дня расплавления проволоки 2, узел 3 для эвакуации капель расплава, в который из агрегата 4 подается воздух, а из агрегата 5 - углеводородный газ. Смесь углеводородного газа из узла 3 распыляет металл в ванну 6 с жидкостью, в качестве которой используют растворы этиламинов в дистиллированной воде. Гранулы порошка разделяются по фракциям в разделителе 7 фракций. После разделения на фракции порошок сушат в блоке 8 сушки порошка, куда подают из источника 9 инертный газ. Устройство снабжено источником электропитания 10 и приборами контроля 11 и управления 12.In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for implementing this method;
In FIG. 2, 3 are diagrams of coaxial type plasmatrons in which the atomized metal is fed through a central electrode;
In FIG. 4 - installation diagram with a two-wire electric arc metallization apparatus;
A device for producing metal powder contains installed on the basis of: a continuous wire feed unit 1, a device for melting
Устройство для расплавления проволоки может быть выполнено в виде блока расплавления 2-х проволок или в виде плазмотронов с расплавлением одного прутка коаксиальным потоком низкотемпературной плазмы. A device for melting wire can be made in the form of a unit for melting 2 wires or in the form of plasmatrons with the melting of one rod by a coaxial stream of low-temperature plasma.
Плазмотрон (фиг. 2) состоит из полого медного охлаждаемого электрода 13, установленного внутри него по оси медного охлаждаемого электрода 14, имеющего осевой сквозной канал 15 для подачи расплавляемого материала проволоки, соленоида 16, надетого на корпус электрода 13, выхлопного сменного профилированного охлаждаемого сопла 17, узла 18 ввода смеси воздуха с углеводородным газом, который является плазмообразующим газом, содержащего торцевую заднюю крышку-изолятор 19 с отверстиями 20 для подачи плазмообразующего газа, блока 2 подачи распыляемой проволоки. The plasma torch (Fig. 2) consists of a hollow copper cooled
Плазмотрон работает следующим образом. В системы охлаждения электродов 13, 14 и сопла 17 подается вода. Затем через отверстия 20 в крышке-изоляторе 19 в полость электрода 13 подается газ. Возбуждается дуговой разряд в кольцевом зазоре между электродами 13 и 14. В результате взаимодействия собственного магнитного поля дуги и осевого поля соленоида 16 дуга приходит в движение, вращаясь в зазоре в плоскости, нормальной оси плазмотрона. При протекании газа через зону вращения дуги, температура его повышается до 4000 - 4500 К. Так как дуга является плохо продуваемым телом, она при своем движении закручивает поток газа. Во избежание этого эффекта (приводящего к периферийной сепарации частиц материала) отверстия 20 в крышке-изоляторе 19 выполнены так, что поступающий в камеру плазмотрона газ приобретает закрутку в сторону, противоположную направлению вращения дуги. В результате газ, проходящий через зону дуги, полностью теряет закрутку вдоль оси плазмотрона и попадает в выходное сопло 17. Через осевой канал 15 в электроде 14 блоком 1 подается материал в виде проволоки, который нагревается, расплавляется плазмой и нагревается до температуры, близкой к температуре кипения. Расплав распыляется смесью воздуха с углеводородным газом в ванну с раствором этиламинов, обеспечивая скорость охлаждения капель 105 - 107 град/с.The plasma torch works as follows. Water is supplied to the cooling systems of the
Другой вариант плазмотрона для получения порошка показан на фиг. 3. Плазмотрон содержит соленоид 21, наружный охлаждаемый электрод 22, внутренний электрод 23, изолирующую втулку 24, через канал 25 которой в камеру 26 подается напыляемый материал, и сменное сопло 27, состоящее из входного сужающего участка 28 и выходного расширяющего 29,
Плазмотрон работает следующим образом. В плазмотрон подается плазмообразующий газ (смесь воздуха с углеводородным газом) и охлаждающая жидкость.Another embodiment of a plasma torch for producing powder is shown in FIG. 3. The plasma torch contains a
The plasma torch works as follows. Plasma-forming gas (a mixture of air with a hydrocarbon gas) and coolant are fed into the plasmatron.
В кольцевом зазоре между электродами 22 и 23 возбуждается электрический разряд. Через канал 25 в изолирующей втулке 24 в камеру 26 подается пруток проволоки. An electric discharge is excited in the annular gap between the
В сечении перехода от сужающегося конуса к расширяющемуся пограничный слой, образующийся на стенках сопла выше по потоку, срывается и проходное сечение для газа оказывается равным сечению сопла. В результате расход газа через сопло возрастает. Плазмотрон позволяет получать порошки из прутковых и проволочных материалов диаметром до 20 мм, что дает возможность использовать прокат черных и цветных металлов. Ресурс одной пары электродов при работе на сжатом воздухе непосредственно от компрессора с давлением до 0,6 МПа при токе 500-700 А составляет приблизительно 150 часов. In the cross section of the transition from the tapering cone to the expanding boundary layer, which is formed on the nozzle walls upstream, it breaks down and the passage section for gas turns out to be equal to the nozzle section. As a result, the gas flow through the nozzle increases. The plasma torch allows to obtain powders from bar and wire materials with a diameter of up to 20 mm, which makes it possible to use rolled ferrous and non-ferrous metals. The life of one pair of electrodes when working on compressed air directly from the compressor with a pressure of up to 0.6 MPa at a current of 500-700 A is approximately 150 hours.
Расплав и распыление могут осуществляться в двухпроволочном электродуговом металлизационном аппарате. Схема установки приведена на фиг.4. Melt and spraying can be carried out in a two-wire electric arc metallization apparatus. The installation diagram is shown in figure 4.
Установка содержит раму 27, каркас 28, кассеты для проволоки 29, электродуговой металлизатор 30, блок колошников 31, приемник порошка 32, тележку 33 и фиксатор 34. Электрометаллизаторы 30 устанавливаются с возможностью вертикального перемещения для регулировки расстояния до свободной поверхности жидкости в приемнике порошка 32. Колошники 31 это усеченные конусы с отверстиями в центре и отверстиями в конической части для выхода газа, смещенные относительно друг друга в шахматном порядке. Количество колошников, зазор между ними, место расположения в приемнике определяется экспериментально для каждого порошка. В состав установки отдельным блоком входит генератор защитного газа 35, который состоит из вентилятора, газовой горелки, камеры сгорания и системы запорно-регулирующей арматуры для регулировки коэффициента избытка воздуха и расхода продуктов сгорания. The installation comprises a
Осуществление способа проиллюстрировано на примере получения порошка цинка в двухпроволочном электродуговом металлизационном аппарате, работающем на переменном токе, и порошка меди на плазмотроне, изображенном на фиг. 4. The implementation of the method is illustrated by the example of producing zinc powder in a two-wire electric arc metallization apparatus operating on alternating current and copper powder on the plasma torch shown in FIG. 4.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Способ осуществляется в следующей последовательности:
1. Приемник порошка заполняется водным раствором этиламина. Тип этиламина и концентрация водного раствора определяется предварительно, исходя из теплоемкости раствора и химической активности получаемого порошка.The method is carried out in the following sequence:
1. The powder receiver is filled with an aqueous solution of ethylamine. The type of ethylamine and the concentration of the aqueous solution is determined previously, based on the heat capacity of the solution and the chemical activity of the resulting powder.
2. Электродуговой металлизатор устанавливается на раме так, чтобы его сопло было обращено вниз к свободной поверхности жидкости. Ось сопла совпадает с осью приемника порошка. 2. The electric arc metallizer is mounted on the frame so that its nozzle faces down to the free surface of the liquid. The axis of the nozzle coincides with the axis of the powder receiver.
3. Распыляемую проволоку очищают от грязи и консервационной смазки, наматывают на кассеты и устанавливают на кронштейне установки. Проволоку с обеих кассет заправляют в электродуговой металлизатор так, чтобы их концы соединились. 3. The sprayed wire is cleaned of dirt and preservation grease, wound on cassettes and installed on the mounting bracket. The wire from both cassettes is threaded into an electric arc metallizer so that their ends are connected.
4. Включают генератор защитной среды, устанавливают расходы углеводородного газа и воздуха для обеспечивания требуемого состава продуктов сгорания. 4. Turn on the generator of the protective environment, set the flow rates of hydrocarbon gas and air to provide the required composition of the combustion products.
5. Включают компрессор и соединяют его входной патрубок с выходной магистралью генератора защитного газа. 5. Turn on the compressor and connect its inlet to the outlet line of the shielding gas generator.
6. Открывают подачу газа от компрессора к электродуговому металлизатору и устанавливают его расход, равным заранее определенной величине для каждого материала и требуемой дисперсности получаемого порошка. 6. Open the gas supply from the compressor to the electric arc metallizer and set its flow rate equal to a predetermined value for each material and the required dispersion of the resulting powder.
7. Включают подачу напряжения на электродуговой металлизатор от сетевого трансформатора переменного тока промышленной частоты. 7. Turn on the voltage supply to the electric arc metallizer from a network transformer of alternating current of industrial frequency.
8. Включают электродуговой металлизатор на заранее подобранном режиме по току и напряжению и распыляют проволоку в приемник порошка. 8. Turn on the electric arc metallizer in a pre-selected mode for current and voltage and spray the wire into the powder receiver.
9. Порошок вместе с жидкостью рассеивают по необходимым фракциям. 9. The powder, together with the liquid, is dispersed into the necessary fractions.
10. Нужную фракцию извлекают из жидкости и сушат в атмосфере инертного газа. 10. The desired fraction is removed from the liquid and dried in an inert gas atmosphere.
11. После сушки порошок пофракционно упаковывают в герметичную тару. Таким образом, при осуществлении настоящего способа в отличие от известных, необходимая для образования микрокристаллических структур порошка скорость охлаждения 105 - 107 град/с, в результате которой частицы металла затвердевают раньше, чем происходит их кристаллизация, достигается за счет того, что кипящий металл распыляют высокоскоростным газовым потоком в жидкость комнатной температуры; это обеспечивает процессу повышенную экономичность и удобство осуществления. В то время как в существующих устройствах ту же скорость охлаждения достигают путем охлаждения от температуры плавления до криогенной температуры.11. After drying, the powder is fractionally packed in an airtight container. Thus, when implementing the present method, in contrast to the known methods, the cooling rate necessary for the formation of microcrystalline powder structures is 10 5 - 10 7 deg / s, as a result of which the metal particles solidify before their crystallization occurs, due to the fact that the boiling metal sprayed with a high-speed gas stream into a liquid at room temperature; this provides the process with increased efficiency and ease of implementation. While in existing devices the same cooling rate is achieved by cooling from the melting point to cryogenic temperature.
Таким образом данный способ получения металлического порошка позволяет изготавливать порошки с повышенными антикоррозийными свойствами, т.е. достигается цель изобретения. Таким способом могут быть получены порошки микрокристаллического цинка, никеля, меди, алюминия. Thus, this method of producing a metal powder allows the manufacture of powders with enhanced anti-corrosion properties, i.e. the objective of the invention is achieved. In this way, microcrystalline zinc, nickel, copper, aluminum powders can be obtained.
Полученный порошок цинка был испытан на коррозионную стойкость с основной фракцией частиц в 63 мкм. Форма частиц порошка в основном сферическая, металлографический анализ травленных шлифов частиц порошка на инструментальном микроскопе при увеличении в 200 раз показал, что микрочастицы состоят из микрокристаллических зерен размером 0,7-1,1 мкм с включением игольчатых структур размером в поперечнике 0,03 мкм и в длину 0,7-0,9 мкм, а также дендритных структур с разветвленностью до 0,12-0,17 мкм. Наличие трех структур заказывает на то, что испытанный порошок цинка был смесью микрокристаллического и аморфизированного цинка. Исследование образцов порошка цинка на электронном микроскопе при 8500-кратном увеличении показало дислокации дефектов решетки по краям зерен и до 50% дефектов решетки цинка в игольчатых и дендритных структурах. The obtained zinc powder was tested for corrosion resistance with a basic particle fraction of 63 μm. The shape of the powder particles is mainly spherical, metallographic analysis of etched sections of powder particles on a tool microscope with a 200-fold increase showed that the microparticles consist of microcrystalline grains 0.7-1.1 μm in size with the inclusion of needle structures 0.03 μm in diameter and 0.7-0.9 microns in length, as well as dendritic structures with branching up to 0.12-0.17 microns. The presence of three structures orders that the tested zinc powder was a mixture of microcrystalline and amorphized zinc. An electron microscope study of zinc powder samples at a magnification of 8500 showed dislocation of lattice defects along the grain edges and up to 50% of zinc lattice defects in needle and dendritic structures.
Испытания трех типов микрокристаллического цинкового порошка проводились в коррозиметрах. Испытывались следующие типы:
- изготовленного в среде защитного газа с контролируемой степенью окисленности и сушкой с атмосфере аргона при комнатной температуре при распылении в 2% раствор моноэтиламина в дистиллированной воде при скорости охлаждения 106 - 107 град/с;
- изготовленного методом напыления воздухом в 1 % раствор моноэтиламина в дистиллированной воде с диэлектрической постоянной 80 в металлической коррозионно-стойкой емкости при скорости охлаждения порошка 107 - 108 град/с. При этом способе основного вещества было получено 89%;
- изготовленного методом напыления в бидистиллированную воду с 5-процентным раствором диэтиламин с диэлектрической постоянной 81 в стеклянной емкости при скорости охлаждения порошка 107 - 108 град/с. При этом способе основного вещества было получено 93%.Tests of three types of microcrystalline zinc powder were carried out in corrosion gauges. The following types were tested:
- produced in a shielding gas medium with a controlled oxidation state and drying under argon atmosphere at room temperature by spraying in a 2% solution of monoethylamine in distilled water at a cooling rate of 10 6 - 10 7 deg / s;
- made by spraying with air in a 1% solution of monoethylamine in distilled water with a dielectric constant of 80 in a metal corrosion-resistant container at a powder cooling rate of 10 7 - 10 8 deg / s. With this method, the basic substance was obtained 89%;
- made by spraying in bidistilled water with a 5% solution of diethylamine with a dielectric constant of 81 in a glass container at a powder cooling rate of 10 7 - 10 8 deg / s. With this method, the basic substance was obtained 93%.
В качестве контрольного образца брали смесь цинковых порошков ПЦ6 и ПЦ7, изготовленных в соответствии с существующей технологией производства. As a control sample, a mixture of zinc powders PTs6 and PTs7, made in accordance with the existing production technology, was taken.
Испытания первого типа цинкового порошка показали следующие результаты:
- скорость коррозии аморфного цинкового порошка
К м а.ц. = 0,056 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии контрольной смеси цинковых порошков
К м контр. = 0,12 мл H2/г•сутки
При методике ВНИИТ скорость коррозии цинка при температуре по Цельсию от 10 до 30 градусов не должна превышать:
для ПЦ-6 0,1 мл. H2/г•сутки
для ПЦ-7 0,3 мл. H2/г•сутки
Таким образом следует, что полученный описанным способом порошок цинка имеет более высокие антикоррозийные свойства, чем известные порошки цинка.Tests of the first type of zinc powder showed the following results:
- corrosion rate of amorphous zinc powder
K m A.ts. = 0.056 ml H 2 / g • day
- corrosion rate of the control mixture of zinc powders
To m counter. = 0.12 ml of H 2 / g • day
With the VNIIT method, the corrosion rate of zinc at a Celsius temperature of 10 to 30 degrees should not exceed:
for PC-6 0.1 ml. H 2 / g • day
for PC-7 0.3 ml. H 2 / g • day
Thus, it follows that the zinc powder obtained by the described method has higher anti-corrosion properties than known zinc powders.
Из первого типа цинкового порошка была изготовлена активная цинковая масса отрицательного электрода без содержания ртути. Активная масса представляет собой микродисперсную структуру с хорошим загущением до пенетрации 200-230 единиц. Для испытания были изготовлены с использованием активной массы пастированного цинка без содержания ртути две партии щелочных химических источников тока А343 и единовременно были отобраны две партии контрольных источников типа А343. Наблюдения проводились за электрическими параметрами изготовленных химических источников тока (ИТ) А343 в течение 10 месяцев. Результаты наблюдений представлены в табл.1 (см. в конце описания). The active zinc mass of the negative electrode without mercury was made from the first type of zinc powder. The active mass is a microdispersed structure with good thickening to a penetration of 200-230 units. For the test, two batches of A343 alkaline chemical current sources were manufactured using the active mass of pasteurized zinc without mercury and two batches of control sources of A343 type were selected at a time. Observations were made of the electrical parameters of the manufactured chemical current sources (IT) A343 for 10 months. The observation results are presented in table 1 (see the end of the description).
Испытания второго типа цинкового порошка показали следующие результаты:
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, порошок влажный
К м а.ц.м.д. = 0,33 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и выдержанного трое суток на воздухе
Км а.ц.м.д. = 0,09 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в металлическую тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и без выдержки заправленного в коррозиметры
К м а.ц.м.д. = 0,05 мл H2/г•сутки
Испытания третьего типа цинкового порошка показали следующие результаты:
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, порошок влажный
Км а.ц.с.д. = 0,24 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и выдержанного трое суток на воздухе
К м а.ц.с.д. = 0,12 мл H2/г•сутки
- скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка, напыленного в стеклянную тару с раствором, затем перед испытанием высушенного в термошкафу при температуре по Цельсию 105 градусов и без выдержки заправленного в коррозиметры
К м а.ц.с.д. = 0,05 мл H2/г•сутки
Из цинковых порошков второго и третьего типов с коррозионной стойкостью 0,05 мл H2/г•сутки была изготовлена активная масса отрицательного электрода, причем из каждого типа в отдельности. Массы имели пенетрацию 190-220 с микродисперсионным составом и загущались быстро. После этого были собраны щелочные ХИТ А332 по три элемента в каждом варианте и отобраны три контрольных элемента, изготовленных стандартным способом. Результаты испытаний приведены в табл. 2 (см. в конце описания).Tests of the second type of zinc powder showed the following results:
- corrosion rate of microcrystalline zinc powder sprayed in a metal container with a solution, wet powder
K m a.ts.m.d. = 0.33 ml H 2 / g • day
- corrosion rate of microcrystalline zinc powder sprayed in a metal container with a solution, then before testing dried in an oven at a temperature of 105 degrees Celsius and aged for three days in air
Km A.C.M.D. = 0.09 ml of H 2 / g • day
- the corrosion rate of microcrystalline zinc powder sprayed in a metal container with a solution, then before testing dried in a heating cabinet at a temperature in Celsius of 105 degrees and without exposure seasoned in corrosion gauges
K m a.ts.m.d. = 0.05 ml of H 2 / g • day
Tests of the third type of zinc powder showed the following results:
- corrosion rate of microcrystalline zinc powder sprayed in a glass container with a solution, wet powder
Km A.C.S.d. = 0.24 ml of H 2 / g • day
- the corrosion rate of microcrystalline zinc powder sprayed in a glass container with a solution, then before testing dried in an oven at a temperature of 105 degrees Celsius and aged for three days in air
K m A.ts.s.d. = 0.12 ml of H 2 / g • day
- the corrosion rate of microcrystalline zinc powder sprayed in a glass container with a solution, then before testing dried in a heating cabinet at a temperature in Celsius of 105 degrees and without exposure seasoned in corrosion gauges
K m A.ts.s.d. = 0.05 ml of H 2 / g • day
The active powders of the negative electrode were made from zinc powders of the second and third types with a corrosion resistance of 0.05 ml of H 2 / g • day, moreover, from each type separately. The masses had a penetration of 190-220 with a microdispersion composition and thickened quickly. After that, alkaline HIT A332 of three elements in each variant were collected and three control elements made in the standard way were selected. The test results are given in table. 2 (see the end of the description).
Приведенные результаты позволяют сделать следующие выводы. The above results allow us to draw the following conclusions.
1. Скорость коррозии микрокристаллического цинкового порошка имеет значения в два раза ниже по сравнению со значениями скорости коррозии смеси цинковых порошков ПЦ-6 и ПЦ-7, а также и в сравнении с каждым из них в отдельности. 1. The corrosion rate of microcrystalline zinc powder is two times lower than the corrosion rate of a mixture of zinc powders PC-6 and PC-7, as well as in comparison with each of them separately.
2. Скорость коррозии, определенная в лабораторных коррозиметрах оказалась в 2,5-4 раза ниже, чем у стандартных порошков. 2. The corrosion rate determined in laboratory corrosion gauges was 2.5–4 times lower than that of standard powders.
3. Проведенные эксперименты показывают возможность управления скоростью коррозии микрокристаллического цинкового порошка и позволяют использовать его в ХИТах без ртути или с ее заменой на другой ингибитор. 3. The experiments performed show the possibility of controlling the corrosion rate of microcrystalline zinc powder and allow its use in HITs without mercury or with its replacement with another inhibitor.
4. Собранные опытные щелочные источники тока с предлагаемым цинковым порошком, особенно первого типа, показывают реальную возможность использования такого порошка в ХИТах, что улучшит экологическую обстановку на предприятиях. Одновременно это даст большой экономический эффект, если учитывать при этом расходы на ртуть, на очистные сооружения и утилизацию брака. 4. Collected experimental alkaline power sources with the proposed zinc powder, especially the first type, show the real possibility of using such a powder in HITs, which will improve the environmental situation at the enterprises. At the same time, this will have a great economic effect, taking into account the costs of mercury, treatment facilities and waste disposal.
Порошок первого типа имел степень окисленности 0,1% - 0,3%, а коэффициент избытка воздуха в смеси был равен 1,1. Порошок второго типа имел степень окисленности 4,8% - 5,2%. Порошок третьего типа имел степень окисленности 2,3% - 2,7%, а коэффициент избытка воздуха в смеси был равен 1,4 - 1,7. The powder of the first type had an oxidation state of 0.1% - 0.3%, and the coefficient of excess air in the mixture was 1.1. The powder of the second type had an oxidation state of 4.8% - 5.2%. The powder of the third type had an oxidation state of 2.3% - 2.7%, and the coefficient of excess air in the mixture was 1.4 - 1.7.
Температура частиц распыляемого металла контролировалась на концах проволок методом малой монохроматизации, а также спектрографом ИСП-51. Во всех случаях температура оказалась соответствующей 900 ± 10oC, что соответствует температуре кипения.The temperature of the sprayed metal particles was monitored at the ends of the wires by the method of small monochromatization, as well as by the ISP-51 spectrograph. In all cases, the temperature was corresponding to 900 ± 10 o C, which corresponds to the boiling point.
Порошок меди получался из прутков диаметром 8 мм из меди МЗ. Рентгеноструктурный фазовый анализ частиц порошка меди проведен на рентгеновском диффрактометре ДРОН-2 на медном излучении с никелевым фильтром. Во всех образцах обнаружена высокотемпературная фаза Cu2O (окись меди) в количестве, меньше 5% по объему. В исходном материале - прутке из меди М3 - ее нет. Она появляется в частицах порошка из-за взаимодействия частиц меди с кислородом воздуха.Copper powder was obtained from rods with a diameter of 8 mm from copper MZ. X-ray phase analysis of copper powder particles was carried out on a DRON-2 X-ray diffractometer using copper radiation with a nickel filter. In all samples, a high-temperature phase of Cu 2 O (copper oxide) was detected in an amount less than 5% by volume. In the starting material, a M3 copper bar, it is not. It appears in powder particles due to the interaction of copper particles with atmospheric oxygen.
Характерным признаком микрокристаллической структуры являются кристаллы вблизи границы раздела, на которой происходит быстрое охлаждение. Такой границей является внешняя поверхность частиц. Как следует из анализа шлифов, столбчатая ориентация зерен частиц постепенно ослабевает по мере удаления от поверхности частицы. Предполагается, что переход от столбчатой к хаотически ориентированной зеренной морфологии является результатом существенного понижения скорости охлаждения и, следовательно, скорости роста зерна, что, в свою очередь, является следствием выделения теплоты кристаллизации. Формирование метастабильной фазы, являющейся результатом быстрого затвердевания расплавленных частиц, должно в определенной степени зависеть от топографии поверхности жидкости и от того, как расположились на ней частицы при соударении с жидкостью. A characteristic feature of the microcrystalline structure are crystals near the interface at which rapid cooling occurs. Such a boundary is the outer surface of the particles. As follows from the analysis of thin sections, the columnar orientation of particle grains gradually weakens with distance from the particle surface. It is assumed that the transition from columnar to randomly oriented grain morphology is the result of a significant decrease in the cooling rate and, consequently, the grain growth rate, which, in turn, is a consequence of the release of heat of crystallization. The formation of a metastable phase, which is the result of the rapid solidification of molten particles, should to some extent depend on the topography of the surface of the liquid and on how the particles are located on it upon impact with the liquid.
Анализ размеров зерен показал, что в зоне столбчатой структуры они не превышают 1-2 мкм. Как оказалось, имеются общие черты процесса затвердевания частиц. Для всех микроструктур, наблюдаемых в верхних слоях полученных частиц характерны удлиненные столбчатые зерна. Различимы две морфологические системы зерен. Как в мелких, так и в более крупных продолговатых зернах заметно значительное число двойников. Разнонаправленная (хаотическая) ориентация может возникать в процессе быстрого роста зерна за счет рекристаллизации и двойникования по плоскостям {1 1 1}. Кроме того, высокая плотность дислокаций в меди приводит к рекристаллизации и появлению множества мелких трещин. Analysis of grain sizes showed that in the columnar structure zone they do not exceed 1-2 microns. As it turned out, there are common features of the process of solidification of particles. All microstructures observed in the upper layers of the obtained particles are characterized by elongated columnar grains. Two morphological systems of grains are distinguishable. A significant number of twins is noticeable both in small and larger oblong grains. Omnidirectional (chaotic) orientation can arise in the process of rapid grain growth due to recrystallization and twinning along the {1 1 1} planes. In addition, the high density of dislocations in copper leads to recrystallization and the appearance of many small cracks.
В целом обнаруживается много микроструктурных аналогий между медью, закаливаемой из жидкого состояния по обычной методике (например на медном охлаждаемом диске) и медью, полученной плазменным распылением на созданной установке. In general, many microstructural analogies are found between copper hardened from a liquid state by the usual method (for example, on a copper cooled disk) and copper obtained by plasma spraying on a created installation.
Следует отметить, что на весьма обширных зонах шлифов структуру зеренной морфологии выявить не удалось. It should be noted that in very extensive zones of thin sections, the structure of grain morphology could not be revealed.
Этот факт в сочетании с данными рентгеноструктурного фазового анализа также указывает на микрокристаллическую структуру материала полученных частиц порошка. This fact, combined with the data of X-ray phase analysis, also indicates the microcrystalline structure of the material of the obtained powder particles.
Таким образом, быстрое затвердевание распыленных воздушной плазмой металлических частиц приводит к образованию микрокристаллической структуры с высокой концентрацией дефектов. Thus, the rapid solidification of metal particles sprayed by air plasma leads to the formation of a microcrystalline structure with a high concentration of defects.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119398A RU2133173C1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Process of production of powder with microcrystalline structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119398A RU2133173C1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Process of production of powder with microcrystalline structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2133173C1 true RU2133173C1 (en) | 1999-07-20 |
Family
ID=20199274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97119398A RU2133173C1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Process of production of powder with microcrystalline structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133173C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022155B2 (en) | 2000-02-10 | 2006-04-04 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| RU2494372C2 (en) * | 2008-06-06 | 2013-09-27 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Conversion process control method |
| RU2756959C1 (en) * | 2020-06-08 | 2021-10-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Device for producing fine powder |
-
1997
- 1997-12-02 RU RU97119398A patent/RU2133173C1/en active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022155B2 (en) | 2000-02-10 | 2006-04-04 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| US7727460B2 (en) | 2000-02-10 | 2010-06-01 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| RU2494372C2 (en) * | 2008-06-06 | 2013-09-27 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Conversion process control method |
| US8665437B2 (en) | 2008-06-06 | 2014-03-04 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh | Method of controlling a transformation process of charge material to a product |
| RU2756959C1 (en) * | 2020-06-08 | 2021-10-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Device for producing fine powder |
| WO2021250528A1 (en) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Дисперсные Материалы" | Device for producing finely divided powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Savage et al. | Production of rapidly solidified metals and alloys | |
| JP5837731B2 (en) | Apparatus and method for producing clean and rapidly solidified alloys | |
| US8221676B2 (en) | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys | |
| ES2632210T3 (en) | Process to form products from atomized metals and alloys | |
| US3041672A (en) | Making spheroidal powder | |
| Stein et al. | Effect of carrier gas composition on transferred arc metal nanoparticle synthesis | |
| CN108637267A (en) | A kind of device and method preparing spherical metal powder using metal wire material | |
| Zhu et al. | Study on behaviors of tungsten powders in radio frequency thermal plasma | |
| RU2380195C1 (en) | Method for production of metal or semiconductor nanoparticles deposited on carrier | |
| JPH0234707A (en) | Method for pulverizing a metal and apparatus for performing it | |
| US6939389B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing fine powders | |
| US3602595A (en) | Method of and apparatus for generating aerosols by electric arc | |
| RU2412108C2 (en) | Method to produce nanoparticles and device for its realisation | |
| RU2133173C1 (en) | Process of production of powder with microcrystalline structure | |
| JP2002220601A (en) | Production method for low oxygen spherical metal powder using dc thermal plasma processing | |
| RU2120353C1 (en) | Method for production of metal powders | |
| CN112658271A (en) | Efficient composite gas atomization powder preparation device and method | |
| WO2002043905A2 (en) | A method and apparatus for the production of metal powder granules by electric discharge | |
| RU2173609C1 (en) | Method and apparatus for producing highly reactive metals and alloys | |
| CN114653322B (en) | Device and process for preparing micro-nano powder | |
| CN113020613B (en) | Hollow powder and method for producing same | |
| Ananthapadmanabhan et al. | Particle morphology and size distribution of plasma processed aluminium powder | |
| RU2783096C1 (en) | Method for production of metal and ceramic powders with given shape and particle size, using technology of plasma-arc spraying with water screen, and device for its implementation | |
| JPH03104828A (en) | Method of reducing contamination of high temperature melt | |
| RU2756327C1 (en) | Plasma unit for spheroidising metal powders in a thermal plasma flow |