×
25.08.2017
217.015.ac22

Способ получения алюминиевого нанопорошка

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90 - 10 В и емкости конденсаторов 65 мкФ с последующим центрифугированием раствора для отделения крупноразмерных частиц от нанопорошка. Обеспечивается снижение энергетических затрат и повышается экологическая чистота процесса. 6 ил., 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам и способам получения порошкового алюминия, и может быть использовано для восстановления изношенных деталей, в качестве добавки в лакокрасочные покрытия, при изготовлении автомобильных покрышек, в пиротехнике, химии, энергетике для получения гидрореагирующих смесей, взаимодействующих с водой с выделением тепла и водорода, или в качестве металлического горючего во взрывчатых составах и смесевых порохах.

Известные марки алюминиевых порошков различных форм и размеров получают разнообразными способами:

- путем распыления расплава металла сжатым газом с последующей классификацией продукта распыления, патент РФ №2026157, 6 МПК B22F 9/08;

- путем электрического взрыва алюминиевой проволоки в газовой атмосфере азота, патент РФ №2112629, 6 МПК B22F 9/14;

- посредством механического сухого размола алюминиевой заготовки в атмосфере инертного газа в присутствии жировых добавок, в качестве которых используют продукты, получаемые при переработке нефти, патент РФ №2108534, 6 МПК F42B 4/00, F42B 4/30;

- путем распыления расплава нагретым до 300-400°С инертным газом, с температурой расплава - 880°С, дальнейшего охлаждения инертным газом, патент РФ №2081733, 6 МПК B22F 9/08, С22С 1/14;

- путем получения гидрореагирующей смеси, включающей порошок алюминия и порошок магния, легированный никелем, патент РФ №2131841, 6 МПК C01B 3/08, C01B 6/24.

Известен широко применяемый в промышленности способ производства алюминиевых порошков с использованием защитной (инертной по отношению к алюминию) газовой среды - азота с контролируемым содержанием кислорода, в котором с целью экономии азота используется его рециркуляция в производственном цикле распыления [Производство и применение алюминиевых порошков. - М.: Металлургия, 1980, 68 с.]. Такой способ применяется практически на всех алюминиевых заводах России, производящих распыленные порошки. На этих заводах наряду и одновременно с распыленными порошками методом размола порошков в шаровых мельницах с использованием защитной атмосферы (азот с контролируемым содержанием кислорода 2-8%) производятся алюминиевые пудры. Недостатком этого способа является большой расход азота и необходимость организации его производства.

Известно распыление расплавленного алюминия осушенным воздухом при получении крупных порошков, содержащих не более 50% фракций мельче 50-100 мкм. Такой процесс взрывобезопасен, если исключить образование пылевого облака в системе, что достигается соответствующими режимами распыления и установкой масляного фильтра в конце технологической линии, где контролируются пылевые фракции. При рассеве полученных таким способом порошков с целью выделения товарных фракций обязательно использование азота с контролируемым содержанием кислорода (не более 12%), поскольку в этой операции имеет место образование внутри грохота пылевого облака из частиц порошка менее 50 мкм. При одновременном наряду с получением порошков получении пудры размолом порошка в шаровых мельницах также необходимо обязательное использование азота с контролируемым содержанием кислорода (2-8%).

Недостатками известных способов являются высокая энергоемкость плавильно-распылительного передела и их ограниченная применимость - только к отдельным видам алюминиевых заготовок (проволока, стружка, порошок).

Наиболее близким к заявляемому является способ получения композитных нанопорошков посредством электроискрового диспергирования алюминия в диэлектрической среде, в качестве которой используют оксикарбоновую и дикарбоновую кислоты, авторское свидетельство СССР №1548950 7 МПК B22F 9/14. Существенным отличием предложенного способа является то, что не нужно использовать растворы солей и кислот, это делает процесс более дешевым и безопасным для здоровья. Так как при электроэрозионном диспергировании в дистиллированной воде не выделяется вредных веществ.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи получения алюминиевых нанопорошков из отходов с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса.

Поставленная задача достигается способом получения алюминиевого нанопорошка из отходов, отличающимся от прототипа тем, что отходы электротехнической алюминиевой проволоки (ГОСТ 14838-78) подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц; напряжении на электродах 90 - 110 В и емкости конденсаторов 65 мкФ.

На фигуре 1 описаны этапы получения алюминиевого нанопорошка; на фигуре 2 – схема процесса ЭЭД, на фигуре 3 – фотография полученного алюминиевого порошка, на фигуре 4 – рентгенограмма алюминиевого порошка, на фигуре 5(А), (Б) и 6 − микрофотографии наночастиц алюминиевого порошка; на фиг. 5(Б) в таблице 1 − фазовый состав алюминиевого порошка.

Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами [Немилови Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1983. – 160 с.]. Получение алюминиевого порошка на экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов [Патент RU на изобретение №2449859] проводилось по схеме, представленной на фигуре 1, в четыре этапа:

− 1 этап – подготовка к процессу электроэрозионного диспергирования;

− 2 этап – процесс электроэрозионного диспергирования;

− 3 этап – выгрузка порошка из реактора и его центрифугирование;

− 4 этап – сушка и взвешивание нанопорошка алюминия.

Получаемые этим способом порошковые материалы имеют в основном сферическую и эллиптическую форму частиц. Причем изменяя электрические параметры процесса диспергирования (напряжение на электродах, емкость конденсаторов и частоту следования импульсов), можно управлять шириной и смещением интервала размера частиц, а также производительностью процесса. Для отделения наночастиц от крупноразмерных используется центрифуга.

На первом этапе производили сортировку алюминиевых отходов, их промывку, сушку, обезжиривание и взвешивание. Реактор заполняли рабочей средой – дистиллированной водой, отходы загружали в реактор. Монтировали электроды. Смонтированные электроды подключали к генератору. Устанавливали необходимые параметры процесса: частоту следования импульсов, напряжение на электродах, емкость конденсаторов.

На втором этапе – этапе электроэрозионного диспергирования включали установку. Процесс ЭЭД представлен на фигуре 2. Импульсное напряжение генератора 2 прикладывается к электродам 5 и далее к алюминиевым отходам 8 (в качестве электродов также служат алюминиевые отходы). При достижении напряжения определенной величины происходит электрический пробой рабочей среды 10, находящийся в межэлектродном пространстве, с образованием канала разряда. Благодаря высокой концентрации тепловой энергии материал в точке разряда плавится и испаряется, рабочая среда испаряется и окружает канал разряда газообразными продуктами распада (газовым пузырем 9). В результате развивающихся в канале разряда и газовом пузыре значительных динамических сил капли расплавленного материала выбрасываются за пределы зоны разряда в рабочую среду, окружающую электроды, и застывают в ней, образуя каплеобразные частицы алюминиевого нанопорошка 7.

На третьем этапе проводится выгрузка рабочей жидкости с порошком из реактора, отделение наночастиц от крупноразмерных с помощью центрифуги. При этом крупные частицы оседают под действием центробежных сил, а наночастицы остаются в растворе.

На четвертом этапе происходит выпаривание раствора, его сушка, взвешивание, фасовка, упаковка и последующий анализ нанопорошка.

При этом достигается следующий технический результат: получение нанопорошков алюминия с частицами правильной сферической формы с невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса способом электроэрозионного диспергирования (ЭЭД).

Способ позволяет получить алюминиевые порошки без использования химических реагентов, что существенно влияет на себестоимость порошка и позволяет избежать загрязнения рабочей жидкости и окружающей среды химическими веществами.

Средние удельные затраты электроэнергии при производстве алюминиевого электроэрозионного порошка составляют 2,3 кг/кВт·ч, что ниже других способов получения алюминиевых нанопорошков. Электроэрозионное диспергирование позволяет эффективно утилизировать алюминиевые отходы с невысокими энергетическими затратами и экологической частотой процесса и получать нанопорошок алюминия.

Нанопорошковые материалы, получаемые ЭЭД алюминиевых отходов, могут эффективно использоваться при изготовлении и восстановлении деталей машин различными способами, порошок является одним из компонентов холодной сварки, порошковая сварочная проволока также производится с применением порошка, алюминиевый порошок часто добавляется в лакокрасочные покрытия, при этом они приобретают сразу несколько новых качеств:

– красивый металлический оттенок;

– устойчивость к физическим факторам;

– устойчивость к действию агрессивных химических веществ.

В автомобильной промышленности при изготовлении автомобильных покрышек, что позволяет получить более износостойкий материал, который может лучше отдавать тепло. Данный легкий металл устойчив к коррозии и обладает иными положительными качествами, поэтому изготовленный из него порошок часто используют для нанесения покрытий на стальные изделия. Это осуществляется при помощи таких технологий, как плазменная наплавка и напыление, и многих других областях промышленности и народного хозяйства. При создании антифрикционных присадок используют наноразмерные порошки, так как более крупные частицы приводят к более быстрому износу узлов трения деталей машин, кроме того, крупные частицы способны оседать в маслах и СОЖ и забивать фильтры в двигателях. При создании катализаторов также используют нанопорошки, так как с уменьшением размера частиц возрастает их удельная поверхность, а следовательно, химическая и каталитическая активность.

Пример 1

Для получения алюминиевого нанодисперсного порошка на экспериментальной установке методом электроэрозионного диспергирования использовали отходы алюминиевой проволоки ГОСТ 14838-78, предварительно нарезанной по 5…7 см. Проволоку загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью, – дистиллированной водой. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 95…105 Гц;

− напряжение на электродах 90…110 В;

− емкость конденсаторов 65 мкФ.

Полученный алюминиевый порошок (Фигура 3) исследовали различными методами. Фазовый анализ порошка проводили на порошковом рентгеновском дифрактометре GBC EMMA с камерой для высокотемпературных исследований (до 1600°С) (таблица 1). На основании фигуры 4 было установлено, что основными фазами в порошке, полученном методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде, являются трехводный оксид алюминия (Al2O3·3H2O), алюминий (Al) и метагидроксид алюминия (AlO(OH)).

Для изучения формы и морфологии полученного алюминиевого нанопорошка были выполнены снимки на растровом электронном микроскопе «EOL JSM-6610». На основании фигуры 5А(частота следования импульсов 95 Гц; напряжение на электродах 90 В; емкость конденсаторов 65 мкФ) и 5Б(частота следования импульсов 105 Гц; напряжение на электродах 110 В; емкость конденсаторов 65 мкФ) нанопорошок, полученный методом ЭЭД из алюминиевых отходов, в основном состоит из частиц правильной сферической формы (или эллиптической) с включениями частиц неправильной формы (конгломератов).

Пример 2

Для получения алюминиевого нанодисперсного порошка на экспериментальной установке методом электроэрозионного диспергирования использовали отходы алюминиевой проволоки ГОСТ 14838-78, предварительно нарезанной по 5…7 см. Проволоку загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью – дистиллированной водой. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 50 Гц;

− напряжение на электродах 60 В;

− емкость конденсаторов 55 мкФ.

Для изучения формы и морфологии полученного алюминиевого нанопорошка были выполнены снимки на растровом электронном микроскопе «EOL JSM-6610». На основании фигуры 6 порошок, полученный методом ЭЭД из алюминиевых отходов при данных режимах, получается более крупноразмерным, а сам процесс диспергирования менее производительным.

Пример 3

Для получения алюминиевого нанодисперсного порошка на экспериментальной установке методом электроэрозионного диспергирования использовали отходы алюминиевой проволоки ГОСТ 14838-78, предварительно нарезанной по 5…7 см. Проволоку загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью – дистиллированной водой. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

− частота следования импульсов 150 Гц;

− напряжение на электродах 160 В;

− емкость конденсаторов 65 мкФ.

При данных режимах процесс диспергирования не стабилен и носит взрывной характер.

Способ получения алюминиевого нанопорошка, отличающийся тем, что отходы электротехнической алюминиевой проволоки, содержащие не менее 99,5% алюминия, подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90 - 110 В и емкости разрядных конденсаторов 65 мкФ с последующим центрифугированием раствора для отделения крупноразмерных частиц от нанопорошка.
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Способ получения алюминиевого нанопорошка
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 323.
10.05.2014
№216.012.c1fc

Шихта электродного материала для электроискрового легирования деталей машин

Изобретение относится области порошковой металлургии, в частности к шихте электродного материала для электроискрового легирования деталей машин. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбид титана. Порошок получен электродиспергированием отходов твердого сплава марки Т15К6 в керосине и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515409
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.09.2015
№216.013.7ce6

Способ токарной обработки профильного вала с раздельным съемом припуска при формообразовании его конической части

Способ токарной обработки включает подачу заготовки и вращение резцовых блоков, расположенных симметрично относительно оси обрабатываемой заготовки профильного вала с конической частью. При этом обработку осуществляют черновыми и чистовыми резцовыми блоками с ножами посредством закрепленных на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563571
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7d0c

Способ получения заготовок из порошковой быстрорежущей стали

Изобретение относится к порошковой металлургии. Заготовки из порошковой быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в дистиллированной воде, получают путем горячего прессования порошка с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563609
Дата охранного документа: 20.09.2015
27.09.2015
№216.013.7fbb

Устройство для гранулирования удобрений

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, а именно к производству гранулированного удобрения преимущественно из отходов производства, например дефеката сахарных заводов или смеси дефеката и чернозема, смываемого с корнеплодов свеклы. Технической задачей изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564296
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.8075

Форсунка для горелки

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в мазутных и газомазутных горелках теплогенерирующих установок для уменьшения расхода топлива и загрязнения окружающей атмосферы его несгоревшими остатками. Форсунка для горелки содержит цилиндрический корпус, днище которого выполнено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564482
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.10.2015
№216.013.8076

Мультитеплотрубная паротурбинная установка с капиллярным конденсатором

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в механическую. Мультитеплотрубная паротурбинная установка с капиллярным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564483
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.11.2015
№216.013.8bc1

Способ получения формиата цинка

Изобретение относится к технологии получения карбоксилатов цинка и может быть использовано в различных областях химической практики, при проведении научных исследований и в аналитическом контроле. Способ получения формиата цинка осуществляют путем прямого взаимодействия металла с окислителем и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567384
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8dc2

Способ получения пектина из растительного сырья

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ получения пектина из растительного сырья включает операции гидролиза соляной кислотой и экстракцию пектиновых веществ из растительного сырья. Причем процессы гидролиза и экстракции проводят с применением полигармонического вибрационного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567897
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8ddb

Кожухотрубный капиллярный конденсатор

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента. В кожухотрубном капиллярном конденсаторе под верхней крышкой размещена трубная решетка, в отверстия которой вставлены вертикальные перфорированные трубы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567922
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8df1

Ползающий мобильный робот

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567944
Дата охранного документа: 10.11.2015
Показаны записи 1-10 из 140.
20.09.2015
№216.013.7ce6

Способ токарной обработки профильного вала с раздельным съемом припуска при формообразовании его конической части

Способ токарной обработки включает подачу заготовки и вращение резцовых блоков, расположенных симметрично относительно оси обрабатываемой заготовки профильного вала с конической частью. При этом обработку осуществляют черновыми и чистовыми резцовыми блоками с ножами посредством закрепленных на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563571
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7d0c

Способ получения заготовок из порошковой быстрорежущей стали

Изобретение относится к порошковой металлургии. Заготовки из порошковой быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в дистиллированной воде, получают путем горячего прессования порошка с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563609
Дата охранного документа: 20.09.2015
27.09.2015
№216.013.7fbb

Устройство для гранулирования удобрений

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, а именно к производству гранулированного удобрения преимущественно из отходов производства, например дефеката сахарных заводов или смеси дефеката и чернозема, смываемого с корнеплодов свеклы. Технической задачей изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564296
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.8075

Форсунка для горелки

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в мазутных и газомазутных горелках теплогенерирующих установок для уменьшения расхода топлива и загрязнения окружающей атмосферы его несгоревшими остатками. Форсунка для горелки содержит цилиндрический корпус, днище которого выполнено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564482
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.10.2015
№216.013.8076

Мультитеплотрубная паротурбинная установка с капиллярным конденсатором

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в механическую. Мультитеплотрубная паротурбинная установка с капиллярным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564483
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.11.2015
№216.013.8bc1

Способ получения формиата цинка

Изобретение относится к технологии получения карбоксилатов цинка и может быть использовано в различных областях химической практики, при проведении научных исследований и в аналитическом контроле. Способ получения формиата цинка осуществляют путем прямого взаимодействия металла с окислителем и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567384
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8dc2

Способ получения пектина из растительного сырья

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ получения пектина из растительного сырья включает операции гидролиза соляной кислотой и экстракцию пектиновых веществ из растительного сырья. Причем процессы гидролиза и экстракции проводят с применением полигармонического вибрационного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567897
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8ddb

Кожухотрубный капиллярный конденсатор

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента. В кожухотрубном капиллярном конденсаторе под верхней крышкой размещена трубная решетка, в отверстия которой вставлены вертикальные перфорированные трубы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567922
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8df1

Ползающий мобильный робот

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567944
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.11.2015
№216.013.9233

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569043
Дата охранного документа: 20.11.2015
+ добавить свой РИД