×
24.05.2019
219.017.5ef0

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава алюминия. Дегазацию проводят до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, а перед пропиткой на пористую заготовку наносят четырехслойное гальваническое покрытие, состоящее из внутреннего медного, промежуточных никелевого и серебряного и наружного родиевого слоев. Обеспечивается повышение качества композиционного материала. 2 ил., 1 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах.

Известен способ получения композиционного материала пропиткой с одновременным химическим воздействием. Заготовку устанавливают на специальной графитовой платформе, прогревают над поверхностью расплава кремния или сплавом на основе кремния и меди, имеющим температуру 1700-1800°С, затем постепенно, со скоростью не более 10 см/мин опускают заготовку в ванну с расплавом. Тем самым осуществляя пропитку однонаправленным потоком расплава, распространяющимся фронтом по всему сечению заготовки (патент РФ №2276631 МПК С04В 35/52, опубл. 02.08.2004).

Недостатком данного способа является отсутствие в процессе пропитки стадии вакуумирования как сплава, так и заготовки, вследствие чего различные загрязнения в порах углеграфитовой заготовки препятствуют их заполнению матричным сплавом, а так же отсутствие вакуумирования негативно сказывается на расплаве матричного сплава, который окисляется, взаимодействуя с воздухом, снижая качество композиционного материала.

Известен способ получения композиционного материала пропиткой пористой заготовки металлом, при котором армирующий пористый каркас предварительно нагревают, затем заливают его матричным сплавом, проводят вакуумную дегазацию и пропитывают под воздействии избыточного давления 15±3 МПа на заготовку за счет термического расширения расплава в замкнутом объеме емкости при нагреве (патент РФ №1759932, МПК С22С 1/09, B22F 3/26, опубл. 07.09.92).

Недостатком этого способа при его использовании для получения КМ пропиткой является ограничение номенклатуры металлов для использования их в качестве матричного сплава, только свинец или его сплавы.

Наиболее близким является способ изготовления композиционных материалов, включающий погружение пористой заготовки в расплав матричного сплава алюминия, вакуумную дегазацию и воздействие избыточным давлением на заготовку за счет термического расширения расплава в замкнутом объеме емкости при нагреве на 100°С выше температуры ликвидус сплава алюминия (патент РФ №2571295, МПК B22F 3/26, опубл. 20.12.2015).

Недостатком этого способа является большие потери затраты времени на нагрев оснастки и ее охлаждения для проведения дегазации камеры для пропитки.

Задача - разработка способа максимального заполнения пор в углеграфитовой заготовке при пропитке ее матричным сплавом.

Техническим результатом изобретения является повышение качества композиционных материалов (КМ).

Технический результат достигается в способе повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки, включающем вакуумную дегазацию пористой заготовки, ее пропитку расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава алюминия, при этом дегазацию проводят до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, а перед пропиткой на пористую заготовку наносят четырехслойное гальваническое покрытие, состоящее из внутреннего медного, промежуточных никелевого и серебряного, и наружного родиевого слоев.

Сущность изобретения заключается в разделении технологии на более простые этапы: разделение операций вакуумной дегазации углеграфитовой заготовки и пропитки, нанесение перед пропиткой на заготовку четырехслойного гальванического покрытия, состоящего из внутреннего медного, промежуточных никелевого и серебряного, и наружного родиевого слоев, что способствует лучшему смачиванию углеграфитового каркаса, увеличивает проницаемость его пор и, соответственно, повышает качество композиционных материалов (КМ), а также позволяет повысить производительность процесса (за счет сокращения времени на получение КМ).

Перед нанесением гальваническим способом слоя меди проводится вакуумная дегазация углеграфитового каркаса в медном электролите, вследствие чего происходит частичное заполнение пор медным электролитом, после чего на углеграфитовый каркас наносят гальваническим способом медный слой, который образуется и в порах заполненных медным электролитом, после чего наносится слой никеля, затем, гальванически наносится слой серебра и наружный родиевый слой, что позволяет получить легирующие действие нанесенных особо чистых металлов на межфазной границе каркас/пропитка. Это позволяет снизить величину краевого угла смачивания.

Погружение пористой заготовки, с нанесенным на нее четырехслойным гальваническим покрытием, в расплав матричного сплава алюминия находящегося в камере для пропитки, выполненную из титана марки ВТ-1 ведет к лучшей заполняемости пор матричным сплавом.

Пластиковые емкости для нанесения гальванических покрытий наполняют:

- для нанесения медного слоя покрытия - сернокислым электролитом меднения, состоящим из медного купороса, дистиллированной воды, серной кислоты;

- для нанесения никелевого слоя покрытия - сульфатным электролитом никелирования, состоящим из сульфата никеля, сульфата натрия, сульфата магния, сухой борной кислоты, дистиллированной воды;

- для нанесения серебряного слоя покрытия - сульфатным электролитом, состоящим из хлористого серебра, железоцианистого калия, кальцинированной соды.

- для нанесения родиевого слоя покрытия - родиевым электролитом, состоящим из сульфата родия, серной кислоты, сульфамата натрия.

После нанесения гальванических покрытий углеграфитовый каркас помещается в устройство для пропитки.

При этом камера для пропитки, в которую помещают углеграфитовый каркас с нанесенным на него четырехслойным гальваническим покрытием, состоящим из внутреннего медного, промежуточных никелевого и серебряного, и наружного родиевого слоев, позволяет осуществлять пропитку пористой заготовки при нагреве под действием избыточного давления матричного сплава алюминия, получаемого за счет термического расширения алюминия при увеличении объема сплава в замкнутом объеме устройства для пропитки.

Определение температуры ликвидус с перегревом не менее чем в 100°С позволяет учесть величину нагрева обеспечивает создание требуемого давления пропитки, что позволяет получить КМ высокого качества с высокой степенью заполнения объема открытых пор пористой заготовки матричным сплавом.

Использование в качестве матричного расплава - сплава алюминия, а в качестве пористого тела углеграфитовой заготовки позволяет получать композиционные материалы, широко применяемые в машиностроении для изготовления токосъемников, вставок пантографов, электрических щеток, уплотнителей, вкладышей подшипников скольжения.

На фиг. 1 показана гальваническая камера, на фиг. 2 показано устройство для пропитки углеграфитовой заготовки.

Гальваническая камера состоит из пластиковой емкости 1 с электролитом 2 и анодами 3, купола 4, герметично закрывающего емкость 1. В емкости 1 помещена углеграфитовая заготовка 5. В куполе 4 выполнено отверстие 6, которое соединено с вакуумным насосом.

Камера для пропитки 7 углеграфитовой заготовки 5 выполнена из титана ВТ-1. На дне камеры для пропитки размещена углеграфитовая заготовка 5 с нанесенным четырехслойным гальваническим покрытием 8. Камера 7 заполнена расплавом матричного сплава алюминия 9. Камера для пропитки 7 герметично закрывается крышкой 10 с пробкой 11.

Пример

По предложенному способу был получен КМ углеграфит - сплав алюминия с использованием углеграфита марки АГ-1500 имеющего открытую пористость 15%. Образец углеграфита был выполнен в виде куба со стороной 30 мм. Таким образом, объем углеграфитового каркаса составлял 900 мм3, объем пор в каркасе составлял 135 мм3.

При осуществлении способа углеграфитовую заготовку 5 закрепленную медной проволокой погружают в емкость 1 наполненную медным электролитом 2, состоящим из 200 г/л сернокислой меди, 70 г/л серной кислоты и 10-15 мл спирта, температура электролита 20-25°С. Затем емкость 1 накрывают герметичным куполом 4, после чего через отверстие 6 в куполе проводят вакуумную дегазацию в течение 5-7 минут. Далее в емкость 1 погружают два медных анода 3 соединенных между собой медной проволокой, после чего аноды 3 и углеграфитовая заготовка 5 подключаются к источнику постоянного тока, положительный заряд к анодам, а отрицательный к углеграфитовой заготовке 5, сила тока устанавливается 1.5 А с выдержкой в 40-60 мин. После нанесения на углеграфитовый каркас медного слоя покрытия, наносится слой никеля. Для этого используется емкость, аналогичная емкости 1, наполненная никелевым электролитом 2, состоящим из 140 г/л сульфата никеля, 50 г/л сульфата натрия, 30 г/л сульфата магния, 20 г/л сухой борной кислоты, и установленными в ней анодами 3 выполненных из никеля соединенными между собой медной проволокой. Затем сила тока устанавливается на 2 А с выдержкой 60 минут. Подключение к источнику постоянного тока аналогично ванне меднения. Процесс дегазации повторно не проводится.

После нанесения на углеграфитовый каркас никелевого слоя покрытия, наносится слой серебра. Перед нанесением серебряного слоя покрытия поверхность углеграфитового образца обезжиривается, после чего обработанная заготовка подвергается серебрению. Для чего используется емкость, аналогичная емкости 1, наполненная электролитом серебрения 2 состоящим из: хлористое серебро - 10-15 г, желтая кровяная соль (железоцианистый калий) - 15-35 г, кальцинированная сода - 15-35 г. В гальваническую ванну погружается углеграфитовая заготовка, закрепленная на проволоке. Затем в гальваническую ванну устанавливают листовые аноды 3 выполненные из серебра, соединенные между собой проволокой. Подключение к источнику постоянного тока аналогично ванне меднения.

После нанесения серебряного слоя покрытия на КМ наносят слой родия. Для чего используется емкость, аналогичная емкости 1, наполненная электролитом родирования 2 состоящим из: сульфат родия - 5-7 г, серная кислота - 40-50 г, сульфамат натрия - 15-30 г. В гальваническую ванну погружается углеграфитовая заготовка, закрепленная на проволоке. Затем в гальваническую ванну устанавливают листовые аноды 3 выполненные из платинированного титана соединенные между собой проволокой. Подключение к источнику постоянного тока аналогично ванне меднения.

Далее углеграфитовая заготовка 5 с нанесенным четырехслойным гальваническим покрытием 8, промывают в воде, сушат и помещают в емкость для пропитки матричным сплавом алюминия.

При осуществлении способа в камеру для пропитки 7 помещают углеграфитовую заготовку 5, нагревают до температуры 400°С и заполняют камеру 7 расплавом алюминия 9. Закрывают камеру 7 крышкой 10 нагревают до температуры 700-800°С. Затем крышку 10 притирают пробкой 11, предварительно нагретой до 1000-1050°С и шплинтуют ее.

После этого камеру для пропитки 7 углеграфитовой заготовки 5 нагревают не менее чем на 100°С выше температуры ликвидус расплава матричного сплава алюминия с изотермической выдержкой 20 мин при достижении указанной температуры и расчетного давления. За счет разницы коэффициентов термического расширения камеры 7 и расплава матричного сплава алюминия 9, создается оптимальное давление пропитки.

Пропитка производилась при давлении 3-5 МПа, что обеспечивалось температурой нагрева камеры для пропитки, равной 1000-1050°С.

По окончании пропитки, удаляют пробку 11, сливают третью часть расплава матричного сплава алюминия 9, отворачивают крышку 10, сливают оставшийся расплав, извлекают полученный КМ и производят его охлаждение с кристаллизацией расплава матричного сплава алюминия 9 в порах.

Полученный КМ испытывался на прочность при сжатии, степень заполнения открытых пор (плотность пропитки) оценивалась по удельному весу КМ до и после пропитки, структура КМ оценивалась по результатам металлографических исследований.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Таким образом, повышение проницаемости пор углеграфитовой заготовки при котором перед пропиткой расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве не менее чем на 100°С выше температуры ликвидус сплава алюминия осуществляют вакуумную дегазацию пористой заготовки и покрывают ее четырехслойным гальваническим покрытием, состоящим из внутреннего медного, промежуточных никелевого и серебряного, и наружного родиевого слоев до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, обеспечивает повышение качества композиционных материалов (КМ).

Способ получения углеграфитового композиционного материала, включающий вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше температуры ликвидус сплава алюминия, отличающийся тем, что дегазацию проводят до погружения пористой заготовки в расплав матричного сплава, а перед пропиткой на пористую заготовку наносят четырехслойное гальваническое покрытие, состоящее из внутреннего медного, промежуточных никелевого и серебряного и наружного родиевого слоев.
Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 362 items.
25.08.2017
№217.015.cadc

Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин

Изобретение относится к вулканизуемым резиновым смесям для изготовления светлых резин на основе натурального каучука. Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин содержит следующие компоненты мас. ч.: натуральный каучук 100,0; сера 2,50; дифенилгуанидин 0,37; каптакс 0,48;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620059
Дата охранного документа: 22.05.2017
25.08.2017
№217.015.cb40

Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин

Изобретение относится к вулканизуемым резиновым смесям для изготовления светлых резин на основе синтетического полиизопренового каучука. Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин содержит, мас.ч.: каучук СКИ-3 100,0; серу 1,0; дифенилгуанидин 3,0; альтакс 0,60; оксид цинка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620060
Дата охранного документа: 22.05.2017
25.08.2017
№217.015.cd0c

Способ повышения интенсивности теплоотдачи в испарителе

Изобретение относится к технике проведения тепло- и массообменных процессов, а именно испарению жидких сред в режиме кипения, и может быть использовано в разных отраслях промышленности в различных тепло- и массообменных аппаратах. Способ повышения интенсивности теплоотдачи в испарителе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619684
Дата охранного документа: 17.05.2017
25.08.2017
№217.015.cdd7

Способ предпосевной обработки семян

Изобретение относится к сельскому хозяйству и растениеводству. Способ предпосевной обработки семян, в котором в расположенную в емкости с водой смесительную камеру под действием собственного веса загружают обрабатываемые семена, обрабатывают их тремя гидродинамическими излучателями и выгружают....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619756
Дата охранного документа: 18.05.2017
25.08.2017
№217.015.d073

Способ получения высокодисперсных стабилизированных частиц йодида серебра в водных растворах

Изобретение относится к способу получения стабилизированных частиц йодида серебра. Способ включает приготовление первого раствора, представляющего собой раствор йодида калия с концентрацией 0,216-3,6 ммоль/л, приготовление второго раствора, образованного из водного раствора нитрата серебра с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621301
Дата охранного документа: 01.06.2017
26.08.2017
№217.015.d401

Фотополимеризующаяся композиция

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к составам на основе эпоксидных смол, применяемым для получения покрытий защитного назначения методом ускоренного их формирования - фотоинициированной полимеризацией. Композиция включает стирольный блок-сополимер, олигомер, растворитель и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622313
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.d403

Способ восстановления производных стирола

Изобретение относится к способу восстановления производных стирола, приводящему к получению ароматических соединений, которые используются в качестве полупродуктов в органическом синтезе. Способ заключается в восстановлении производных стирола с молекулярным водородом в присутствии наночастиц...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622295
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.d4eb

Способ n-алкилирования циклических аминов

Изобретение относится к способу алкилирования циклических аминов нитрилами, заключающемуся во взаимодействии циклического амина с нитрилом с использованием молекулярного водорода в качестве восстановителя в присутствии наночастиц никеля при нагревании, при этом в качестве катализатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622296
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.d4f6

Способ восстановления непредельных циклических и бициклических соединений

Изобретение относится к способу восстановления непредельных циклических и бициклических соединений, которые могут быть использованы в качестве полупродуктов в органическом синтезе. Способ заключается во взаимодействии непредельных циклических и бициклических соединений с молекулярным водородом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622297
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.dff6

Способ получения гранулированного сорбента на основе тростника обыкновенного

Изобретение относится к производству гранулированных сорбентов на основе природных полимеров, которые могут применяться для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов, а также для сбора нефтепродуктов с почвы и других поверхностей вблизи автозаправочных станций. Способ получения сорбента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625107
Дата охранного документа: 11.07.2017
Showing 31-40 of 55 items.
24.05.2019
№219.017.5ec3

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах. Способ получения углеграфитового композиционного материала включает вакуумную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688560
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5ed3

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку в камере пропитки расплавом матричного сплава под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава свинца в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688538
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5ef2

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах. Способ получения углеграфитового композиционного материала включает вакуумную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688525
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f04

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку в камере пропитки расплавом матричного сплава под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава свинца в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688781
Дата охранного документа: 22.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f0e

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую износостойкость, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах. Способ получения углеграфитового композиционного материала включает вакуумную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688557
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f19

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку расплавом матричного сплава алюминия под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава при нагреве выше...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688776
Дата охранного документа: 22.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f1f

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку в камере пропитки расплавом матричного сплава под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава свинца в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688555
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f2b

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах. Способ получения углеграфитового композиционного материала включает вакуумную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688524
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f35

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку в камере пропитки расплавом матричного сплава под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава свинца в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688531
Дата охранного документа: 21.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f70

Способ повышения проницаемости пор углеграфитовой заготовки

Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала. Способ включает вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки, ее пропитку в камере пропитки расплавом матричного сплава под воздействием избыточного давления за счет термического расширения расплава свинца в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688474
Дата охранного документа: 21.05.2019
+ добавить свой РИД