Способы получения порошков активных материалов - Создание порошкового активного материала, с пониженной температурой активирования, для изготовления газопоглотителей
Основными промышленными методами получения порошков на основе титана и циркония являются следующие:
- А) метод металлотермического восстановления; Б) электролитический метод; В) термохимический метод (гидрирование-дегидрирование иодидного металла); Г) механический метод (распыление вращающегося электрода).
В свою очередь, метод металлотермического восстановления существует в трех технологических вариантах:
- - гидридно-кальциевый способ; - магнийтермический способ; - натриетермический способ.
Гидридно-кальциевый способ заключается в восстановлении целевого металла из исходного оксидного сырья гидридом кальция по реакции (1.3):
TiO2 +2CaH2 = Ti + 2CaO + H2 ^
Восстановителем служит свободный кальций, образующийся при пиролизе гидрида CaH2. Процесс ведут путем нагревания смеси порошков исходных материалов в стальных контейнерах. При температуре процесса, составляющей (1150±50) 0С, восстановленные частицы должны спекаться, однако образующаяся в результате реакции твердая фаза CaO предотвращает спекание, обеспечивая получение материала в мелкодисперсном состоянии.
Магнийтермический метод основан на восстановлении галогенида целевого металла чистым магнием по реакции:
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
Процесс ведут в стальном реакторе в атмосфере аргона при температуре 850 0С. В результате образуется пористая губка, содержащая около 60% целевого металла; остальное - Mg и MgCl2. В дальнейшем губка очищается путем вакуумной дистилляции, после чего следуют технологические операции дробления и рассева полученного порошка на фракции.
Натриетермический метод аналогичен магнийтермическому, но вместо магния в качестве восстановителя применяется металлический натрий. В Российской Федерации данный способ не применяется, но реализован в промышленных масштабах в США.
Оба этих метода весьма сложны аппаратурно и технологически (что связано с применением агрессивных металлов при высоких температурах). Кроме того, полученные порошки обычно содержат существенные количества примесей: металла-восстановителя - около 1,5% и примерно 0,5% хлора.
Электролитический метод основан на электролизе соединений целевых металлов [6, 7]. Так, для получения мелкозернистых порошков титана применяют электролиз TiCl2 и TiCl3 в электролите из расплавленной смеси хлоридов натрия и калия. Получаемые порошки отличаются довольно высокой химической чистотой, но имеют крайне неразвитую поверхность частиц. Кроме того, таким способом можно получать только порошки чистых металлов, но не сплавов.
Термохимический метод применяется для получения порошков гидридообразующих тугоплавких металлов (в т. ч. титана и циркония). Он основан на высокой хрупкости наводороженного металла и относительной простоте превращений в системе "металл-гидрид" (Me-MeHx). Метод предусматривает гидрирование исходного металла до содержания водорода от 3,7 до 3,8 %, вслед за чем проводится измельчение полученного гидрида в шаровых мельницах до получения порошков заданной гранулометрии. Затем следует разложение гидрида по обратной реакции с образованием спека порошка, подвергаемого после этого измельчению и рассеву на нужные фракции.
Полученные таким способом порошки обладают не очень высокой удельной поверхностью. Вследствие этого технологические качества (такие, как прессуемость) также невысоки. Помимо того, для получения порошков сплавов данный метод неприменим.
Механический метод основан на распылении вращающегося электрода и применяется как для получения порошков чистых целевых металлов, так и их сплавов. В России данный метод реализован следующим образом.
Торец вращающегося с высокой скоростью расходуемого электрода (15-20 тыс. оборотов в минуту), выполненного из целевого металла или сплава, оплавляется плазменной дугой в среде инертного газа. В результате образующийся жидкий металл разбрызгивается за счет центробежных сил с образованием мелкодисперсного порошка. Посредством регулировки скорости вращения электрода и мощности дуги, можно контролировать крупность получаемого порошка.
Таким методом можно получать очень чистые порошки с частицами сферической формы. Но высокая дисперсность и очень низкая прессуемость не позволяют использовать их в качестве материалов для газопоглотителей.
Итак, сравнение вышеописанных способов получения порошков металлов и сплавов приводит к выводу о несомненном преимуществе гидридно-кальциевого метода, поскольку только с его помощью удается получать порошки с чистой поверхностью, низким содержанием примесей в сочетании с развитой структурой рельефа частиц. Эти качества обусловливают, в свою очередь, хорошую технологичность активных материалов и высокие сорбционные параметры изготовленных из них газопоглотителей. Именно этим способом производится титановый порошок марки ПТ (ТУ14-1-4699-2003), на основе которого в настоящее время изготавливаются все типы газопоглотителей для ЭВП специального назначения.
Похожие статьи
-
Выше отмечалось, что класс нераспыляемых газопоглотителей отличается большим разнообразием. В связи с этим представляется целесообразным провести их...
-
Таким образом, в данной дипломной работе была изучена научно-техническая литература по созданию порошкового активного материала, с пониженной...
-
Цель данного исследования заключалась в определении гранулометрических параметров (фракционного состава и насыпной плотности) порошка титан-ванадиевого...
-
Основную часть сортамента нераспыляемых газопоглотителей как отечественного, так и зарубежного производства составляют высокотемпературные...
-
В целях обеспечения заданного рабочего разрежения (вакуума) и поддержания его на всем протяжении срока службы в ЭВП применяются газопоглотители...
-
Эффективность применения нераспыляемого газопоглотителя во многом зависит от структуры его активного материала. Известно, что у пористых тел истинная...
-
Цель данного исследования состояла в изучении структуры и формы частиц титан-ванадиевого сплава, а также в определении наличия и состава примесей в этом...
-
История применения активных металлов для связывания газов внутри вакуумного прибора насчитывает более 100 лет. Для этой цели впервые был использован...
-
Исследования сорбционных испытаний газопоглотителей на основе титан-ванадиевого сплава На основе выбранного порошка титан-ванадиевого сплава было...
-
Целью данного исследования являлось определение фазового состава титан-ванадиевого сплава до и после вакуумного спекания и изучение возможных изменений,...
-
По механизму взаимодействия с активными материалами пористых газопоглотителей газы можно разделить на три группы [2, 3]. Первая группа включает в себя...
-
Выбор материала при проектировании конструкции кузова инновационного подвижного состава обусловлен тенденций современного вагоностроения направленного на...
-
ВВЕДЕНИЕ - Получение Fe порошков размолом в мельницах
Порошковой металлургией называют область науки и техники, охватывающую производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с...
-
Основные положения к выбору способа литья - Технология конструкционных материалов
При выборе способа литья для получения заготовки в первую очередь должен быть рассмотрен вопрос экономии металла. Металлоемкость можно снизить...
-
Основными параметрами, характеризующими нераспыляемый газопоглотитель, являются следующие: - скорость сорбции; - емкость сорбции; - селективность...
-
Материалы, применяемые для изготовления сушилки - Барабанная сушилка
При выборе и создании аппаратуры необходимо учитывать такие важные факторы, как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса,...
-
Основные материалы для изготовления ювелирных изделий - Ювелирное дело
К ювелирным товарам (от голл. juweell - драгоценный камень) относят изделия, изготовляемые из драгоценных металлов и камней, а также из некоторых других...
-
Материалы, используемые для производства ювелирных украшений, делятся на металлические, неметаллические и вспомогательные. К металлическим материалам...
-
Заготовки из порошковых материалов получают прессованием (холодным, горячим), изостатическим формованием, прокаткой и другими способами. При Холодном...
-
Материалы для пайки. - Технологии изготовления кремниевых полупроводниковых приборов
Припой. Припои для пайки, заполняющие зазор в расплавленном состоянии между соединяемыми заготовками, должны отвечать следующим требованиям: 1)...
-
Характеристики методов получения заготовок Вопросы по теме: Производство заготовок литьем. Производство заготовок пластическим деформированием. Получение...
-
Большинство металлов добывают из их соединений с помощью восстановительных процессов. Так, способы получения железа, олова, свинца, меди и других...
-
Практическое использование аморфных сплавов - Принцип получения аморфных материалов
Использование аморфных сплавов в качестве диффузионных барьеров устройств привело к тому, что линейные размеры токоведущих дорожек, контактных площадок и...
-
Нанотехнологии являются новым весьма эффективным направлением развития конструкционных материалов. Наноструктурные объемные материалы отличаются большой...
-
Характер производства Для мелкосерийного и единичного производства характерно использование в качестве заготовок горячекатаного проката, отливок,...
-
Приготовление расплава Приготовление литейных сплавов связано с плавлением различных материалов. Для получения заданного химического состава и...
-
Конструктивные формы и способы изготовления вертикальных резервуаров Вертикальные цилиндрические резервуары предназначены для хранения нефтепродуктов...
-
Как правило, в общем случае РПМ - это композит, состоящий из проводящего наполнителя и диэлектрической матрицы. Проводник при этом находится в...
-
Существующие способы изготовления печатных плат, в том числе и печатной платы генератора тактовых импульсов, условно разбиваются на две группы: К первой...
-
Т. к. партия изготовляемых деталей составляет 400шт. Производство не крупносерийное; материал детали не литейная сталь, в исключительных случаях...
-
Возможные способы получения заготовки Виды обработка металлов давлением Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида: 1)...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Огнеупоры, Клеи - Материалы для изготовления ювелирных украшений
Асбест -- волокнистый материал, держит температуру 600--800 °С, асбестовый картон применяется в качестве изоляционного материала при пайке. Кварцевое...
-
Кислоты - Материалы для изготовления ювелирных украшений
Серная кислота Ri>S04 -- маслянистая, бесцветная, тяжелая жидкость; смешивается с водой в любых соотношениях, выделяя при этом много тепла; при...
-
Другие металлы - Материалы для изготовления ювелирных украшений
Сталь -- сплав, получаемый переплавкой передельного чугуна; существует множество сталей различного назначения. В ювелирном деле нашли применение...
-
Сплавы цветных металлов - Материалы для изготовления ювелирных украшений
Бронза -- сплав на основе меди, главными компонентами которого являются олово, цинк, никель, свинец, фосфор и марганец. Такие сплавы называются...
-
Резервуар предназначен для работы в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и Дальнего Востока. Для этих районов характерны длительные периоды с...
-
Наиболее распространенный материал для изготовления основания является фанера из твердых пород деревьев толщиной 18 мм для картона. Она получила широкое...
-
Состав материалов должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть...
-
При центробежном литье сплав заливается во вращающиеся формы. Формирование отливки осуществляется под действием центробежных сил, что обеспечивает...
Способы получения порошков активных материалов - Создание порошкового активного материала, с пониженной температурой активирования, для изготовления газопоглотителей