Медь порошковая

МЕДЬ (Cuprum) Сu, химический элемент I группы периодической системы, атомный вес 29, атомная масса 63,546. В природе 2 стабильных изотопа ⁶³Сu и ⁶⁵Cu. Содержание в земной коpe 4,7-10^-3 % по массе. Основные минералы: халькопирит CuFeS₂, халькозин Cu₂S, ковеллин CuS, малахит Cu₂(OH)₂(CO)₃, лазурит Cu₃ (OH)₂(CO₃)2. Пластичный розовато-красный металл; Кристаллическа. решетка гранецентрированная кубическая. Температура плавления 1083,4⁰С. Температура кипения 2567⁰С. Плотность 8,92 г/см³, жидкой меди при температуре 1100 – 8,36 г/см³, t_кип 2540 ⁰С; С_р 24,4 Дж(моль.К,); Твердость 3 по шкале Мооса (подобна кальциту) Медь диамагнитна. В сухом воздухе медь практически не окисляется. acheter chaussures nike Взаимодействие меди с кислородом воздуха начинается при 200⁰С по схеме: >Сu₂O>CuO, где t₁ – температура < 377⁰С; t₂ – температура >377⁰С Энтальпия плавления — ÎН_пл 12,97 кДж/моль, энтальпия испарения — ÎН_исп 302 кДж/молъ; S⁰₂₉₈ 33,1 Дж/(моль-К). Степень окисления +1 и +2. В сухом воздухе при комнатной температуре почта не окисляется, в присутствии влаги и СО₂ на поверхности металла образуется зеленая пленка CuHCO₃, при нагревании на воздухе окисляется до СuО и Cu₂O, взаимодействует с галогенами, S, Se, HNO₃ и H₂SO₄ образует комплексное соединение с NH₃, циандиамидами и др. Получают: плавка сульфидного концентрата с последующим окислением образовавшегося медного штейна до черновой меди, которую рафинируют огневым и электролитическим методом; гидрометаллургический метод— выщелачивание Сu из медьсодержащих минералов серной кислотой (или раствором NH₃) с последующим осаждением, цементацией, электролизом и извлечением экстракцией или ионным обменом; восстановлением меди из растворов солей с помощью цинка, железа, или алюминия, например: CuSО₄ + Zn = ZnSО₄ + Cu; Cu²⁺ + Zn = Zn²⁺ + Cu. Таким способом получают порошкообразную медь. Применяется: для изготовления кабелей, токопроводящих частей элекгрических установок, теплообменников. Более 30% меди применяют в виде сплавов (латуней, бронзы, мельхиор, медно-никелевых и др), широко применяемых при изготовлении художественных изделий, а также в виде фольги. Около 10 – 12% меди применяют в медицине, сельском хозяйстве, в качестве пигментов, катализаторов, в гальванотехнике и др. Ионы меди участвуют во многих физиологических процессах живого организма, вследствие чего содержание меди в живых организмах составляет 2^.10^-4 % по массе. Медь постоянно находится в крови (около 0,14 мг %, около 0,001мг/л [Химическая технология неорганических веществ: В 2 книгах. Учебное пособие/ Т. Г. Ахметов, Р.Т. Порфирьева, Л. Г. Гайсин и др. Под ред. Т.Г. Ахметова. – М.: Высш. шк. 2002. – 688 с. Кн 1, 533 с. Кн.2] ) Участвует как катализатор в образовании гемоглобина. Соединения меди (сернокислая и лимонокислая медь) применяется в виде капель и мазей для лечения конъюктивитов. Палочки сплава медного купороса, селитры, квасцов и камфоры употребляются для прижигания слизистой оболочки глаза при трахоматозном конъюктивите. Производство за рубежом около 11 млн. т/год. Металл химически мало активен; легко растворяется в азотной кислоте, в в разбавленных соляной и серной – только в присутствии окислителя (кислорода). Широко применяется в сплавах. Медь содержится в крови (около 0, 14мг%) участвует как катализатор в образовании гемоглобина.

Физические свойства.

Блестящий мягкий металл, имеющий красноватую окраску. Хорошо подвергается ковке, после ковки становится твердым, а после закалки – мягким. Медь – второй (после серебра) металл по тепло- и электропроводимости. Имеет хорошие литейные свойства, одако процессы сварки и литья на воздухе затрудняются из-за легкости окисления меди кислородом. Медь используется как проводник в электротехнике, для изготовления охлаждающих труб различных емкостей; Cu – основная составная часть анодов для меднения. Большое количество меди идет на изготовление сплавов. Температура плавления меди 1084°С, серебра 962⁰С, золота 1064°С. Кристаллическая структура этих металлов — г. ц. к. При комнатной температуре сухой воздух не действует на эти металлы. При нагревании выше 180°С медь окисляется, интенсивность окисления увеличивается с повышением температуры. Сера взаимодействует с медью и серебром. Помимо основного применения меди как материала вывсокой электро- и теплопроводности, ее в течение последних 100 лет широко используют в качестве модели — типичного представителя высокопластичных металлов, например, для изучения влияния температуры на пластичность и характер разрушения образцов. Механические свойства при комнатной температуре отожженной технической меди таковы [1. Смирягин А. П., Смирягина Н.А., Белова А. В. Промышленные цветные металлы и сплавы. М. Металлургия, 1974. 488с. С ил. 2. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. Бобылев А. В. М.: Металлургия , 1980. 296 с.]: s_в =23 кгс/мм², s_0,2= 6 кгс/мм², d = 60%, y =75%, НВ = 45, a_н = 17 кгс^.м/см^2. Бескислородная медь высокой чистоты обладает наилучшей пластичностью: относительное сужение ее равно 93%. Прнмеси понижают пластичность меди. Красноломкость описывается как присущее свойство меди. Однако медь пластична по своей природе и не имеет провалов пластичности [2, 30]; она не переходит в хрупкое состояние. На механические свойства меди марки Ml, содержащей 0,08.% примесей, в частности 0,02% О существенное влияние при высоких температурах оказывает скорость деформации; с её понижением временное сопротивление, относительное удлинение и относительное сужение -уменьшаются (рис, 15-^18). Рис 15 Влияние скорости растяжения на механические свойства меди марки М1 при 500 (а) и 700⁰С (б) При малой скорости испытания медь хрупка при температурах >300°С, т. е. разрушается в соответствии с гипотезой Джеффриса и Арчера; при средней скорости медь имеет зону хрупкости при промежуточной температуре ~500⁰С, т. е. разрушается в соответствии со схемой М. Т. Лозинского; при большой скорости растяжения медь пластична во всем исследованном интервале температур. Медные образцы начиная с 200°С окисляются; толщина окисной пленки увеличивается с повышением температуры и длительности испытания. При повышенной скорости деформацни длительность воздействия воздуха меньше и, поэтому, свойства меди лучше. Уменьшение скорости испытания увеличивает длительность коррозионного воздействия внешней среды. Активное влияние, последней, особенно заметно, если медь одновременно подвергается растягивающим усилиям. Увеличение же длительности выдержки образцов перед испытанием более чем в 150 раз лишь немного уменьшает временное сопротивление и практически не оказывает влияния на пластичность (табл. 6) несмотря на то, что окисление образцов увеличивается. Этот процесс имеет сходство с явлением коррозионного растрескивания под напряжением латуни, которое происходит при одновременном воздействии активной внешней среды и растягивающих напряжений. Таблица 6. Влияние длительности выдержки образца меди Перед испытанием при 500⁰С на её свойства (u_раст = 20 мм/мин)

Испытания меди в атмосфере природного газа при 300, 500 и 800°С, выявили более существенное влияние водорода на снижение механических свойств меди марки Ml при 500 и 800°С по сравнению с воздействием атмосферного воздуха (табл. 7). На поверхности образцов после испытания видны трещины, особенно глубокие при 500°С и меньшей скорости растяжения (рис. 19). С повышением чистоты меди пластичность улучшается (табл. 8). ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОТНОСИТЕЛЬНОЕ СУЖЕНИЕ МЕДИ РАЗЛИЧНОЙ ЧИСТОТЫ ПРИ СКОРОСТИ РАСТЯЖЕНИЯ I ММ’МИН (ЧИСЛИТЕЛЬ) И 20 ММ/МИН (ЗНАМЕНАТЕЛЬ)

	образцов				образцов
ttисп 0С				tнсп0C
	№1	N» 2	№3		ni 1	№ 2	№3
20	74/70	80/83	85	400	34/73	64/82	91/93
100	76/74	83	86	500	19/39	39/81	92/91
200	76/73	83	88	600	17/89	31/91	92
300	44/75	83/85	92	700	17/94	23/90	94/90

Примечание. Содержанке примесей в образцах меди. %: Ni I 0.08; №2 0.05; № 3<0.01. Таблица 9. ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИСПЫТАНИЯ. ТЕМПЕРАТУРЫ И ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА ОТНОСИТЕЛЬНОЕ СУЖЕНИЕ БЕСКИСЛОРОДНОЙ МЕДИ

Необходимо отметить, что уменьшение давления даже в 25000 раз (с 760 до 0,03 мм рт. ст.) все же не устраняет воздействия внешней среды, поскольку при дальнейшем улучшении вакуума до 5-10~⁵ мм рт. ст. наблюдается повышение механических свойств. Следовательно, испытания меди при повышенных температурах в вакууме хуже 10^-5 мм рт. ст. не могут считаться проведенными в условиях, исключающих воздействие внешней среды. В отличие от бескислородной меди медь с 0,05— 0,10% О при 150-мин испытании в вакууме при 355°С охрупчивается (y=10%, вместо 95% для бескислородной меди. (см. А.В. Бобылев. Механические и технологические свойства металлов. –М: Металлургия 1980) Металлические порошки характеризуются рядом физико-технологических и химических свойств. К основным физико-технологическим характеристикам порошков относятся: форма частиц; их величина, характеризуемая размерами и распределением частиц по размерам (гранулометрическим составом) и удельной поверхностью (дисперсностью) порошка; твердостью частиц; пикнометрической плотностью частиц; уплотняемостью и формуемостью (консолидируемостью) порошка; текучестью, определяемой скоростью вытекания порошка из отверстий и характеризующая его способность быстро заполнять полость прессформы. Форма частиц обычно определяется методом получения порошка, а их величина и гранулометрический состав – режимом получения. Так, сферические частицы получают распылением их расплава; дендритные — электролизом водных растворов солей металла (чем больше плотность тока, тем более разветвлены, шероховаты и дисперсные частицы); пористые губчатые — восстановлением окислов; частицы в форме волокна — восстановлением хлоридов; сплющенные частицы – механическим измельчением (разрушением частиц механическими рабочими органами [Основы порошковой металлургии. М. Ю. Бальшин, С. С. Кипарисов – М.: Металлургия, 1978. 184 с.]. Рис. 1. Микрофотографии в проходящем свете частиц медного порошка (D – 106 — 150 мкм), полученного электролизом (а), восстановлением (б) и распылением (в). Химические свойства Медь – электроположительный (благородный) металл, в электрохимическом ряду напряжений стоит после водорода. Поэтому переводится в раствор только кислотами-окислителями.

ПРОИЗВОДСТВО УЛЬТРАТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ И ИХ СВОЙСТВА

Классификация методов получения порошков

Производство порошка — первая технологическая операция порошковой металлургии. Необходимость изменения свойств порошков для различных технологий обусловило развитие целого ряда способов их получения. Это, в свою очередь, делает возможным придание изделиям из порошка требуемых физических, механических и других специальных свойств. Кроме того, метод изготовления порошка в значительной мере определяет его качество и себестоимость. Порошки металлов получают механическим и физико-химическим способами. Механические методы обеспечивают превращение исходного материала в порошок без заметного изменения его химического состава. Чаше всего используют измельчение твердых материалов в мельницах различных конструкций, диспергирование расплавов, обработки металлов резанием. К физико-химическим методам относят технологические процессы производства порошков, связанные с физико-химическим диспергированием исходного сырья, обеспечивающего не только сокращение размеров, но и изменение химического состава перерабатываемого материала.

Механические методы получения порошков

К основным механическим методам получения порошков металлов относятся: дробление и размол металла, диспергирование расплава металла, грануляция расплава металла. 1..Измельчение стружки, обрезков и компактных материалов проводят в шаровы:х, вихревых, молотковых и других мельницах, к.п.д. которых сравнительно невелик. Таким образом получают порошки Fe, Сu, Мg, латуни, бронзы, хрома, алюминия, сталей, меди. 2.Струю расплавленного металла диспергируют механическим способом (воздействием центробежных сил и др.) или действуя на нее потоком энергоносителя (газа ил, жидкости). Таким образом получают порошки алюминия, свинца, цинка, бронзы, латуни, железа, стали, меди. 3 В процессе грануляции расплава порошок образуется при сливании расплавленного металла в жидкость (например, в воду). Получают крупные порошки железа, меди, свинца, олова, цинка. 4. В процессе обработки металлов резанием подбирают такой режим резания, который обеспечивает образование частиц, а не стружки. Таким образом получают порошки стали, латуни, бронзы, магния, меди. В широко распространенных измельчительных установках – шаровых мельницах реализуются такие механизмы разрушения, как раздавливание и удар, в случае необходимости получения крупных частиц; истирание и удар, обеспечивающих получение высокодисперсных частиц. При измельчении до крупной фракции комбинируют раздавливание и удар при тонком измельчении организуют удар и истирание. При дроблении затрачиваемая энергия расходуется на упругую и пластическую деформацию, на теплоту и на образование новых поверхностей:. sÎS +KÎV, где (1) sÎS – энергия, расходуемая на образование новых поверхностей при разрушении твердого тела; s — удельная поверхностная энергия; ÎS – приращение поверхности, образуемое в процессе измельчения; KÎV – энергия деформации; К- работа упругой и пластической деформации на единицу объема твердого тела; ÎV –деформированная часть объеа твердого тела.. Поскольку при крупном дроблении вновь образующаяся поверхность невелика, в указанном соотношении имеет место неравенство: sÎS«KÎV. При этом расход энергии на разрушение приблизительно пропорционален объему разрушаемого тела. При тонком измельчении вновь образующаяся поверхность очень велика, при этом имеет место неравенство: sÎS » KÎV, а расход энергии на образование новой поверхности приблизительно пропорционален величине вновь образующейся поверхности. Среди методов получения крупнодисперсных металлических порошков наибольшее распрстранение получил метод обработки металлов резанием с последующей обработкой мелкой стружки в шаровых, вихревых, молотковых и других типах мельниц, а также газодинамическое и ультразвуковое диспергирование. незначительно. Эту скорость называют критической скоростью вращения. Шаровая мельница, представляющая цилиндрический барабан, заполняемый измельчающими (рабочими) телами — твердосплавными шарами является наиболее распространенным аппаратом, применяемым для измельчения различных материалов, в том числе и металлов. Эффективность измельчения в шаровых мельницах определяется коэффициентом заполнения барабана шарами f, массой шаров и её отношением к массе измельчаемого материала. Обычно в мельницу загружают 1,7 – 1,8 кг стальных шаров на 1 литр объема мельницы. При этом величину коэффициента заполнения f=0,4 – 0,5 полагают оптимальной. Соотношение между массой рабочих тел (шарами) и массой измельчаемого материала принимают равным 2,5 -3, а с целью интенсификации процесса это отношение увеличивают до 6 – 12 и выше., Отношение между дробящим и истирающим действием рабочих тел зависит от отношения диаметра цилиндра D к длине цилиндра L мельницы при одинаковом её объеме. При D:L>3 преобладает дробящее действие размольных тел (предпочтительно для хрупких тел), при D:L<3 — истирающее действие (более эффективное для пластичных материалов). На интенсивность и механизм размола оказывают сильное влияние скорость (частота) вращения барабана мельницы, число и размер размольных тел, масса измельчаемого материала, продолжительность и среда размола. С увеличением скорости вращения мельницы размольные тела падают с большей высоты, производя преимущественно дробящее действие. При дальнейшем увеличении скорости вращения барабана размольные тела будут вращаться с барабаном и материал будет измельчаться При этом коэффициент заполнения барабана мельницы является оптимальным, и составляет 0,4 — 0,5. При больших значениях f шары сталкиваютя друг с другом, теряя энергию, и не производят достаточно эффективного измельчающего действия, а при меньшей загрузке шаров резко снижается производительность измельчающего устройства. Количество (масса) загружаемого для размола материала должно быть таким, чтобы после начала измельчения его объем не превышал пустот (зазоров) между размольными телами. Если материала будет больше, не вмещающаяся в зазоры, измельчается менее интенсивно. Обычно соотношение между массой размольных тел и массой измельчаемого материала составляет 2,5-3, интенсивном измельчении это соотношение увеличивается до 6 — 12 и даже более. Размер размольных тел (диаметр шаров) также оказывает влияние на процесс Размер размольных тел должно быть в пределах 5 — 6% внугреннего диаметра мельницы. Лучше применять набор размольных тел по размерам (например, в соотношении 4:2:1). Для интенсификации процесса размола его проводят в жидкой среде, что препятствует распылению материала. Кроме того, проникая в микротрещины частиц, жидкости большое капиллярное давление, способствуя измельчению. Жидкость также трение как между размольными телами, так и между частицами обрабатываемого материала. Жидкой средой обычно служат спирт, ацетон, вода, некоторые углеводороды и пр. Длительность размола составляет от нескольких часов до нескольких суток. Для шаровых вращающихся мельниц соотношение средних размеров частиц, до и после измельчения, называемое степенью измельчения (степенью сокращения), составляет 50 — 100. Форма частиц, получаемая в результате размола в шаровых вращающихся мельницах осколочная, т.е. bottes ugg pas cher неправильная, с острыми гранями, а шероховатость их поверхности невелика.. Pcosa Для получения частиц крупностью менее 20 мкм размол материала путем разрушения его частиц в шаровой мельнице становится не эффективным. Длительность размола в таких случаях составляет от нескольких часов до нескольких суток. Кроме вращающихся мельниц используют также вибрационные, планетатарные, центробежные и гироскопические мельницы (вращаются относительно горизонтальных и вертикальных осей), мельницы с магнитно-индукционным вращателем (для ферромагнитных материалов), вихревые мельницы (измельчение за счет с вихревых потоков, создаваемых двумя пропеллерами, расположенных друг против друга); молотковые мельницы и др. Сущность получения металлических порошков из расплава заключается в нарушении сплошности его потока (струи или пленки) под действием различных источников возмущений, способствующих образованию дисперсных частиц. Рисунок 5 — Схема центробежного распыления расплава. Диспергирование расплавленного металла струей предварительно сжатого газа, жидкости или его распыление механическим способом, является другим распространенным способом получения металлических порошков. Метод распылении широко используют для получения не только порошков железа, сталей и других сплавов на основ6 железа, но и порошков алюминия, меди, свинца, цинка, тугоплавких металлов (титана, вольфрама и др.),а также сплавов на основе этих металлов. Распыление весьма эффективно при получении порошков многокомпонентных сплавов, обеспечивая объемную равномерность химического состава, оптимальную структуру каждой образующейся частицы. Это обусловлено перегревом расплава перед его диспергированием, способствующего повышению его однородности на атомарном уровне из-за полного разрушения наследственной структуры, интенсивного перемешивания и кристаллизацией дисперсных частиц в процессе высокоскоростного охлаждения – от 10³ — 10⁴ и выше градусов в секунду. По виду используемой энергии методы диспергирования металлического расплава различаются в зависимости от способа нагрева металла (индукционный или косвенный, электродуговой, электронный плазменный и др.), в зависимости от вида силового воздействия на расплав при диспергировании (механическое воздействие, энергия газовых и водяных потоков, силы гравитации, центробежные, ультразвуковые воздействия и др.), а также по типу параметрам среды, в которой происходит диспергирование (восстановительная, окислительная, инертная или другая с заданным составом, вакуум давление и т. п.). Диспергирование расплавленного металла или сплава струей сжатого газа механическим способом характеризуется высокими производительностью, технологичностью, легкостью автомагизации, сравнительно низкой энергоемкостью, экологичностью. Центробежное распыление представляет собой одной из разновидностей диспергирования расплава (рисунок 5) По виду вращающегося электрода распыление происходит в момент формирования расплава под действием энергии электрической дуга, электронного луча или другие источники энергии. Образовавшаяся на торце расходуемого, вращающегося со скоростью 2000-20000 об/мин, электрода пленка расплава толщиной 10 – 30 мкм под действием центробежных сил перемещается к его периферии и срывается с его кромки в виде частиц-капель преимущественно размером 100-200 мкм. Увеличение диамегра расходуемою элекгрода и скорости его вращения приводит к уменьшению размера частиц-капель. Кристаллизация капель со скоростью охлаждения пор) 10⁴ °С/сек происходит в атмосфере инертною газа. Рисунок 6 — Схема диспергирования при автономной подаче жидкого металла При других схемах диспергирования (Рисунок 6) плавление металла проводят вне зоны распыления. Когда струю расплава подают на вращающийся со скор 24000 об/мин диск, на его вогнутой поверхности образуется пленка жидкого n которой затем отрываются капли-частицы преимущественно размером <100 м кристаллизуются в атмосфере инертного газа со скоростью 10⁵ — 10⁶ °С/сек. В последнее время активно развиваются методы распыления расплавов, обеспечивающие очень высокие скорости охлаждения частиц. Один из вариантов, обеспечиваю затвердевание жидкой капли со скоростью 10⁷ — 10⁸ °С/с, позволяет получать называемые распыленные и быстрозакаленные порошки (РИБЗ). Конструктивно способ реализуется установкой на пути летящей капли охлаждаемого экрана, расположенного под углом 15- 45° к направлению ее движения. При ударе об экран капля перемещается по его поверхности и, охлаждаясь, кристаллизуется в виде частицы пластинчатой формы.

Методы производства металлических порошков

Центробежно-гидравлическое (ЦГР) и центробежно-пневматическое (ЦПР) распыления. Аморфные порошки Метод ЦГР реализуются с помощью центробежной форсунки, схема которой изображена на рис. 1. Расплав 1 под избыточным давлением инертного газа или насосом подается в тангенциальный канал 2 и далее в камеру закручивания 3 центробежной форсунки. В камере закручивания расплав приобретает вращение, после чего попадает в конфузор 4, где еще более увеличивается его вращение. В камеру распыления расплав попадает, проходя через сопло форсунки 5 в виде вращающейся полой струи, которая под воздействием центробежных сил расширяется и формируется в утончающуюся коническую пленку 6. Пленка неустойчива и распадается на мелкие капли. Производительность процесса ЦГР от 100 до 2000 кг порошка или гранул в час. Расход газа в среднем 0,005 нмЗ на 1 кг продукции. Средний размер частиц порошка регулируется в пределах от 60 до 1000 мкм. Метод ЦГР может осуществляться в воздухе, в вакууме и в инертной газовой среде. bottes ugg bailey button pas cher Рис. 1 При одновременной тангенциальной подаче в камеру закручивания расплава и газа под давлением реализуется так называемый метод центробежно-пневматического распыления (ЦПР). Этим методом можно получать порошки со средним размером частиц от 10 до 60 мкм при производительности процесса 20 ..200 кг/час и расходе газа не более 0,05 нм³/час. Рис. 2 Метод ЦПР может эффективно применяться для получения быстрозакаленных порошков с аморфной структур и пудр. Применение таких порошков позволяет изготавливать материалы с высокими служебными характеристиками и краски. Схема получения данных порошков изображена на рис 2 Расплав / поступает под напором из тигля в центробежную форсунку 2 и распыляется на капли 3. Капли падают на вращающийся охлаждаемый кристаллизатор 4, на котором происходит их закалка со скоростью 105 -107 К/с и формирование порошка с частицами чешуйчатой формы. Установка позволяет получать 20- 500 кг порошка в час. Средний размер частиц от 0,75 до 2 мм, с толщиной 8-30 мкм.

Ультразвуковой метод изготовления порошков (УЗК)

УЗК метод изготовления порошков (рис. 1) заключается в дроблении струи расплава за счет вибрации инструмента 3, соединенного с магнито-стрикционным преобразователем 4. Метод позволяет получать порошки высокой чистоты, при частоте 22 и 44 kHz со средним размером частиц от 20 до 50 мкм. Производительность метода от 10 до 30 кг/час. Комбинация методов УЗК и ЦГР позволяет увеличить производительность до 100 kg продукции в час и получать порошки со средним размером частиц от 10 до 30 мкм. Метод отличается высокой однородностью частиц по размерам и сферичностью частиц.

Производство порошков электроимпульсным распылением расплавов (ЭЙР)

Рис. 1 Электроимпульсное распыление (ЭЙР) расплавов. Метод заключается в том, что через струю жидкого металла пропускается импульсный ток от генератора импульсов. Электромагнитные и тепловые процессы в струе вызывают деление ее на капли, которые, застывая, образуют порошки и гранулы. Метод имеет два конструктивных варианта реализации. По первому варианту (рис. 1) в тигель 1 с жидким металлом 2 погружают электрод 3. Металл выпускают струёй 5 на другой электрод 6. Оба электрода подключены к специальному генератору электрических импульсов 4, подач которых на струю синхронизирована с замыканием жидким металлом межэлектродного промежутка. По второму варианту (рис. 2) между огнеупорной трубкой б и отверстием тигля формируется полая струя 7. Расталкивающее электромагнитное взаимодействие тока в струе и электрода приводит к дроблению расплава на капли. ЭЙР позволяет получать чистые порошки и гранулы с размерами частиц 100—500 мкм, а также порошкообразные окислы металлов с размерами частиц 0,01— 30 мкм.

Метод центробежного гранулирования (ЦГ) расплава

Метод ЦГ заключается в дроблении расплава центробежной силой. Этот метод имеет различное исполнение: дробление вращаюшимся перфорированным (с отверстиями) стаканом; распыление с кромки вращающегося диска или чаши; распыление оплавленного слоя вращающейся заготовки. В настоящее время развивается первые два направления с целью производства гранул или дроби от 100 мкм до 3 мм. Гранулирование через перфорированный стакан, при известных достоинствах (высокая производительность, однородность частиц по размерам), имеет и существенный недостаток — невозможность получения мелких частиц ( менее 200-300 мкм) или их не высокий выход (менее 10%). Способ гранулирования расплава (Патент 1827325), разработанный Уралнетрамм, позволяет при сохранении достоинств известного метода значительно ( до 95%) увеличить выход мелких частиц. Гранулирование может выполняться в воду, керосин (или другую инертную жидкую среду) и при этом значительно уменьшаются требуемые производственные площади, однако появляется операция сушки гранул. Гранулирование в воздухе или инертном газе (аргон, азот) приводит к увеличению размеров камеры распыления. Однако здесь возможно получение гранул со сферической формой. Методом ЦГ можно получать гранулы и дробь алюминия, магния, свинца, цинка, олова и других металлов и сплавов с температурой плавления до 700 ОС Высокоскоростное затвердевание расплава обеспечивает извлечение малых объемов металла кромкой быстровращающегося (2000 5000 об/мин) в вертикально^ лиска из высокотеплопроволного материала (Рисунок 6, б). При контакте с кромке диска затвердевает некоторый слой металла, затем он выходит из р; охлаждается, после чего частица отделяется от кромки диска (скорость охл, 10⁸°С/с). В любом случае методы распыления при кристаллизации капли расплава со скоростью более 10⁶ °С/с приводят к получению порошков, частицы которых имеют а структуру, придающую им чрезвычайно специфические свойства, позволяй уникальные материалы для различных отраслей техники.

Физико-химические способы получения порошков

Дадим краткую характеристику некоторым физико-химическим методам получения порошков. 1. Химическое восстановление: а — восстановление происходит из оксидов и других твердых соединении ме Этот способ является одним из наиболее распространенных и экономичных общем случае простейшую реакцию восстановления можно представить кaк MeA+X<*Me+XA±Q (3) где Me — любой металл, порошок которого хотят получать; А — неметалличе составляющая восстанавливаемого соединения МеА (кислород, хлор, фтор, остаток и др.);Л’- восстановитель; Q- тепловой эффект реакции. Восстановителями служат газы (водород, конвертированный природный га: твердый углерод (кокс, сажа и др.) и металлы (натрий, кальций и др.). Исхо, являются окисленные руды, рудные концентраты, отходы и побочные прод; металлургического производства (например, прокатная окалина), а также ра химические соединения металлов. Таким путем получают порошки Fe, Cu, Ni, Co, W, Mo, Ti, Та, Zr, U и други их сплавов, а также соединений с неметаллами (карбиды, бориды и др.) б — химическое восстановление различных соединений металлов из водных р Этот способ также является одним из экономичных и позволяет получать высококачественные металлические порошки. Исходное сырье –сернокислые или аммиачные растворы солей соответствующих металлов. Восстановитель — водород или окись углерода. Выделение меди как из кислых, так из щелочных растворов осуществляют восстановлением водородом. Обычно используют раствор сульфата меди или медноаммиачной комплексной соли. Реакции восстановления имеют вид: CuSO₄ + Н₂ = Cu + H₂SO₄ (4) [Cu(NН₃)₄]SO₄ + H₂ + 2Н₂O = Cu +(NH₄)₂SO₄ + 2NН ₄ OH (5) Восстановление проводят при суммарном давлении газа 2,4-3,5 или 3,5-4,5 температуре 140-170 или 180-200°С, соответственно. Извлечение меди вос< составляет около 99%. Скорость процесса восстановления возрастает с увел] количество субсидированной меди. Химическая чистота порошков, полученных таким способом, высокая (99,7- 99,9% Cu, <0, 1 %О₂, <0,0 1 %Fe), а себестоимость меньше себестоимости электролитиче порошков меди. Форма частиц может быть самой разнообразной: дендритнс др. Таким путем получают порошки Cu, Ni, Co, Ag, Au. в — химическое восстановление газообразных соединений металлов. Порошки металлов высокой чистоты можно получить из низкокипящих хло| фторидов вольфрама, молибдена, рения, ниобия или тантала но реакции: МеГ_х+ 0,5хН₂ = Ме + хНГ (6) где Г — хлор или фтор. Для получения высокодисперсных порошков металлов или их соединений (» нитридов и др.) перспективны плазмохимические методы. Восстановителем водород или углеводороды и конвертированный природный газ. Низкотемпературную (4000-10000°С) плазму создают в плазмотроне электрической дугой высокой интенсивности, через которую пропускают какой-либо газ или смесь газов. В плазменной восстановительной струе происходит превращение исходных материалов в конденсированную дисперсную фазу. Метод используется для получения пс тугоплавких металлов W, Mo, Ni.

2. Электролиз водных растворов или расплавленных солей различных метал

На катоде под действием электрического тока осаждают из водных растворе расплавов солей чистые порошки практически любых металлов. asics pulse soldes Стоимость высока из-за больших затрат электроэнергии и сравнительно низкой производительности электролизеров. Таким путем получают из водных растворов — порошки Cu, из расплавленных сред — порошки Та, Ti, Zr, Fe.

3. Диссоциация карбонилов.

Карбонилами называют соединения элементов с СО общей формулы Ме_a (СO)_c . Карбонилы являются легколетучими, образуются при сравнительно небольшихтемпературах и при нагревании легко разлагаются. Реакция (7) образования карбонила идет везде, где СО соприкасается с поверх! металла в исходном сырье: снаружи твердого тела, в его трещинах и порах. В ь случаях возможно образование нескольких карбонилов. Термическая диссоциация карбонилов на металл и СО в большинстве случаев hj при невысокой температуре. В первый момент появляются атомы металла и газообразные молекулы СО. Частицы порошка формируются в результате кристаллизации парообразного металла в два этапа: сначала образуются зародыши, а зачем из ь вырастают собственно порошинки различной формы, что является результатол паров меч алла на поверхности каждого из зародышей. Расширение производства карбонильных порошков существенно сдерживается высокой стоимостью, так как они в десятки раз дороже восстановленных порошков аналогичных металлов.

Измельчение в газообразной среде.

[cм. Разрушение твердых тел. Пер. с англ. bottes ugg australia pas cher Сб. ст. –М.: Металлургия. 1967. А. Вествуд. Влияние среды на процесс разрушения. с. 386. В обл. б-ке: 531, Р17 №548541 ] Газообразная среда может влиять на процесс разрушения различными путями. Возможны следующие механизмы:

1. Химическая реакция в поверхностном слое, приводящая к образованию относительно твердых (часто хрупких) соединений на поверхности, например, окислов металлов, хлоратов ионных кристаллов и т. п
2. Диффузия в поверхностные слои кристалла, вызывающая остаточные сжимающие напряжения.
3. Диффузия в объем кристалла с последующим осаждением атомов в основном вдоль дислокации, что вызывает охрупчивание материала.
4. Объемная диффузия с последующим осаждением атомов в полостях дислокаций.
5. Объемная диффузия с последующими реакциями, вызывающими образование вторичных твердых тел и хрупких фаз, например, образование гидратов

В этой же книге: (с.400) [Р. Розенберг, И. Кадоф Возникновение хрупкости в медных сплавах при контакте с ртутью и амальгамами] Характеристики разрушения сплавов меди зависят от заданных предварительных напряжений и от размера зерна. Проявление эффекта зависит от многих факторов. Значительное влияние могут оказывать температура и скорость деформации, состав металла и жидкой (газообразной) среды, предшествующая термическая и механическая обработка, размер зерна и т. п. Снижение сопротивления разрушению, характеризуемое уменьшением отношения (при котором совершается переход) разрушение в пластической области меньше чем в упругой. Наблюдаемая зависимость разрушающего напряжения от размера зерна s_{f =} s_{0 f} + k₁, свидетельствует о том, что механизм возникновения микротрещин при проникновении жидкой фазы по границам зерен аналогичен механизму водородной хрупкости, рассмотренному Петчем [9]. Петч связывает снижение разрушающего напряжения с коэффициентом к₁ и, следовательно, с параметром g — величиной поверхностной энергии при разрушении в контакте с данной средой. Важную роль играет размер зерен. Действительно, коэффициент k₁ отражает влияние микроскопических пластических деформаций, приводящих к зарождению микротрещин. (См. стр. 428)0

Вихревой способ измельчения

Специалистами АО НТИ ТТР разработан типоряд вихревых измельчителей (ВМ) — помольных комплексов, предназначенных для тонкого и сверхтонкого измельчения различных материалов, таких как: глинозем, циркон, кварц, мел, кальций, отходы меди, латуни, цинка, губчатого железа, твердых сплавов типа ТК и ВК, базальтового волокна, резины, сахара, какао порошка, сухого молока и др.Достигнуты уникальные по тонине помола результаты при измельчении таких материалов, как (в скобках указаны максимальные размеры частиц в мкм в выходной фракции): стеклосодержащие пластмассы (<2), металлы и их окислы (<1,5), керамика (<2), стекло (<2), присадки к техническим маслам (<2), растительные отходы (<2). При этом разбос размеров частиц выходной фракции лежит в пределах ±10% от заданного для 90-92% суммарного по массе выхода. Особенностью процесса измельчения в вихревой мельнице является поверхностное разрушение вследствие механических воздействий частиц в турбулентных закрученных потоках. Следствием механического воздействия друг на друга служит изменение структурного состояния и последующее разрушение твердых материалов. Для ВМ применяются две основные компоновочные схемы. Назначение первой из них («открытый» цикл) — измельчение материалов в атмосферной среде, второй («замкнутый» цикл) — измельчение материалов в среде специальных газов, например инертных. Необходимость применения «замкнутого» цикла измельчения возникает, в частности, в тех случаях, когда · материал в измельченном состоянии становится взрывоопасным, · в процессе измельчения необходимо предотвратить окисление материала. Так тонкое измельчение таких ценных металлов, как медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы целесообразно осуществлять в среде азота или гелия, которые в «замкнутом» цикле измельчения используются в качестве рабочего тела. Само определение цикла, как «замкнутого», отражает в данном случае цикл использования рабочего тела. В ряде случаев, например при получении высокоактивного тонкодисперсного порошка меди, механический способ, в сравнении с традиционным, является предпочтительным по таким основным показателям, как себестоимость и форма поверхности частиц порошка. Порошки, получаемые при измельчении в ВМ, имеют характерную «ежеобразную» близкую к сферической форму. Применение подобных порошков, частицы которых имеют развитую поверхность, в частности для производства контактных пар позволяет повысить технический ресурс электротехнического оборудования. Себестоимость помола большинства из указанных материалов, при организации крупнотоннажного производства лежит в пределах от 0,2 до 2 $ USА. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

24. БУТЯГИН П.Ю. О критическом состоянии вещества в механохимических превращениях. // ДАН. — 1993. -Т. 331, № 3. — С. 311-314. 25. ДОРОХОВ И.Н., АРУТЮНОВ С.Ю., ЭСКИН Д.И. Математическое описание процессов струйного измельчения. // Теорет. основы хим. технологии. — 1993. — Т. 27, № 5,.С. 514-517. Прочность меди на разрыв, т.е. величина напряжения, необходимая для разрушения по денным Дж.