×
25.08.2017
217.015.ac22

Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения алюминиевого нанопорошка

Вид РИД

Изобретение

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.

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 211-220 из 323.
23.07.2019
№219.017.b6f1

Информационно-логическая измерительная система поддержки принятия решения при диагностике состояния предстательной железы

Изобретение относится к области медицины и к информационно-измерительной технике, используемой в медицинских исследованиях и диагностике. Раскрыта информационно-логическая измерительная система поддержки принятия решения при диагностике состояния предстательной железы, содержащая подсистему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695060
Дата охранного документа: 19.07.2019
02.08.2019
№219.017.bb69

Демпфирующий резец с варьируемой жесткостью

Резец содержит режущую пластину с узлом её крепления в державке, размещенной в металлическом стакане с одинаковыми зазорами по его основанию и стенкам. При этом державка установлена без возможности контактирования с упомянутым стаканом. Конец державки, удаленный от режущей пластины, расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696115
Дата охранного документа: 31.07.2019
23.08.2019
№219.017.c24d

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметра объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков. Технический результат: уменьшение погрешности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697893
Дата охранного документа: 21.08.2019
03.09.2019
№219.017.c68b

Переносной термоэлектрогенератор

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в электрическую. Технический результат: повышение эффективности термоэлектрогенератора. Сущность: термоэлектрогенератор содержит перфорированный с бортов корпус и крышку, выполненные из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698937
Дата охранного документа: 02.09.2019
03.09.2019
№219.017.c6d2

Устройство задания расхода газа

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе испытательных расходомерных установок при испытании и поверке расходомеров-счетчиков газа, а также в технологических процессах. Устройство содержит эластичный резервуар, опорную раму, пластину с системой подвеса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698938
Дата охранного документа: 02.09.2019
07.09.2019
№219.017.c85f

Аналоговый интегратор последовательности импульсных сигналов

Изобретение относится к промышленной электронике, импульсной технике и схемотехнике и может быть использовано для интегрирования последовательностей импульсных сигналов различной формы и для формирования импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699410
Дата охранного документа: 05.09.2019
07.09.2019
№219.017.c87c

Способ получения нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной

Изобретение относится к получению нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием. Диспергирование сплава Х15Р60 проводят в дистиллированной воде при напряжении на электродах 90-110 В, емкости разрядных конденсаторов 58 мкФ и частоте следования импульсов 110-120 Гц. Обеспечивается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699479
Дата охранного документа: 05.09.2019
12.09.2019
№219.017.c9f5

Пластинчатый теплообменник с естественным воздушным охлаждением

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано при воздушном охлаждении газов и жидкостей вне помещений без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественным воздушным охлаждением, включающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699858
Дата охранного документа: 11.09.2019
12.09.2019
№219.017.ca80

Термоэлектрическое устройство для предпускового обогрева стационарного двс

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам подогрева двигателей внутреннего сгорания в зимнее время для дистанционного запуска. Устройство для предпускового обогрева стационарного ДВС включает первую термоэлектрическую секцию, состоящую из термоэмиссионных преобразователей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699853
Дата охранного документа: 11.09.2019
02.10.2019
№219.017.cd8f

Селективная автоматизированная система диагностики и контроля состояния изоляции силовых кабельных линий

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электроустановках, на электрических станциях и подстанциях, электрических сетях и сетях связи для определения состояния изоляции и прогнозирования ресурса изоляции. Сущность: селективная автоматизированная система...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700809
Дата охранного документа: 23.09.2019
Показаны записи 131-140 из 140.
08.03.2019
№219.016.d39a

Способ получения спеченных изделий из электроэрозионных вольфрамосодержащих нанокомпозиционных порошков

Изобретение относится к получению спеченных изделий из электроэрозионных вольфрамсодержащих нанокомпозиционных порошков. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов стали Р6М5 и твердого сплава ВК8 в керосине осветительном. Отходы быстрорежущей стали марки Р6М5 диспергируют при напряжении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681238
Дата охранного документа: 05.03.2019
29.03.2019
№219.016.edec

Способ получения порошка псевдосплава w-ni-fe методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде

Изобретение относится к получению порошка псевдосплава W-Ni-Fe из отходов. Проводят электроэрозионное диспергирование отходов псевдосплава W-Ni-Fe в виде стружки в дистилированной воде при частоте следования импульсов 156 Гц, напряжении на электродах 100 В и емкости разрядных конденсаторов 65,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683162
Дата охранного документа: 26.03.2019
20.05.2019
№219.017.5d14

Порошковый материал для газодинамического напыления дефектных головок блоков цилиндров

Изобретение относится к порошковым материалам для получения покрытий методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления. Порошковый материал для газодинамического напыления дефектных головок блоков цилиндров получен электроэрозионным диспергированием отходов алюминия в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688025
Дата охранного документа: 17.05.2019
07.09.2019
№219.017.c87c

Способ получения нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной

Изобретение относится к получению нихромовых порошков электроэрозионным диспергированием. Диспергирование сплава Х15Р60 проводят в дистиллированной воде при напряжении на электродах 90-110 В, емкости разрядных конденсаторов 58 мкФ и частоте следования импульсов 110-120 Гц. Обеспечивается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699479
Дата охранного документа: 05.09.2019
14.11.2019
№219.017.e1ce

Состав шихты для производства аддитивных изделий

Изобретение относится к порошковой металлургии. Может быть использовано для производства изделий аддитивными технологиями из кобальтохромовых порошковых материалов в условиях массового, серийного и единичного производства. Порошок кобальтохромового сплава для производства аддитивных изделий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705837
Дата охранного документа: 12.11.2019
21.12.2019
№219.017.f000

Способ получения вольфрамотитанокобальтовых порошков из отходов сплава т30к4 в спирте

Изобретение относится к получению вольфрамотитанокобальтовых порошков из отходов сплава Т30К4. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов сплава Т30К4 в спирте при напряжении на электродах 110…120 В, ёмкости разрядных конденсаторов 48 мкФ и частоте следования импульсов 130...140 Гц....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709561
Дата охранного документа: 18.12.2019
13.01.2020
№220.017.f4b9

Способ получения металлического нанопорошка из отходов свинцовой бронзы в дистиллированной воде

Изобретение относится к получению нанопорошков из отходов свинцовой бронзы, которые могут быть использованы для нанесения износостойких, антифрикционных, коррозионностойких и противозадирных покрытий. Отходы свинцовой бронзы подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710707
Дата охранного документа: 09.01.2020
12.02.2020
№220.018.0183

Способ получения спеченных изделий из изостатически спресованных электроэрозионных нанокомпозиционных порошков свинцовой бронзы

Изобретение относится к получению спеченных изделий из порошков свинцовой бронзы. Проводят электроэрозионное диспергирование отходов свинцовой бронзы в дистиллированной воде на установке электроэрозионного диспергирования при частоте следования импульсов 95…105 Гц, напряжении на электродах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713900
Дата охранного документа: 10.02.2020
10.05.2023
№223.018.5368

Способ получения свинцово-латунных порошков из отходов сплава лс58-3 в дистиллированной воде

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических свинцово-латунных порошков. Может использоваться для изготовления деталей, работающих на трение, для мелких деталей в микротехнике, для напыления декоративных покрытий. Свинцово-латунный порошок получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795306
Дата охранного документа: 02.05.2023
10.05.2023
№223.018.537e

Способ получения свинцово-сурьмянистого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов сплава ссу-3 в воде

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению сплавов методом искрового плазменного сплавления. Может использоваться при получении свинцовых сплавов для решеток свинцовых аккумуляторов. Свинцово-сурьмянистый сплав получают путем искрового плазменного сплавления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795311
Дата охранного документа: 02.05.2023
+ добавить свой РИД