Перейти на главную страницу
Написать письмо
Карта сайта
Продукция
О компании
Фотогалерея
Потребности
Новости
Статьи
Контакты
   Яндекс.Метрика

Powered by Kentico CMS. Designed by IT Group
Анекдоты из России

Получение алюминиевого порошка

Получение алюминиевого порошка

МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА, СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВОГО ПОРОШКА

1. Получение распыленного алюминиевого порошка

Алюминиевый порошок изготавливается из первичного алюминия марок А5, А6 и А7 (ГОСТ 11069—64) или из отходов и лома чистого алюминия по ГОСТ 1639—48, если по своему составу они не ниже марки А5.

Расплав алюминия с температуры 720—790° С в зависимости от диаметра ниппеля в форсунке распыляется струей сжатого воздуха, обогащенного азотом в пылеосадителе. Давление смеси 0,69—1,27 Мн/м2 (7—13 ат). Содержание кислорода в смеси 2—6%. Средний размер частиц порошка, полученного распылением и предназначенного для дальнейшего размола, 150— 200 мкм. Полученный порошок содержит 0,5—1,5% АЬОз. Порошок, получаемый распылением алюминия, состоит из шарообразных и овальных частиц. По данным, для порошка с размером частиц 1 мкм и более содержание окиси алюминия может достигать 3%.

Один из способов получения тяжелого порошка, пригодного для производства САП, был разработан Нюэшом 4, однако производство этого порошка было дорогим. Метод Нюэша заключался в том, что расплавленный алюминий распыляют через сопло либо разбрызгивают на горизонтальную поверхность вращающегося диска, охлаждаемого водой. При этом образуются грубые частицы неправильной формы размером около 200 мкм.

3. Получение чешуйчатого алюминиевого порошка

В практике порошковой металлургии механические методы измельчения имеют широкое распространение как самостоятельный процесс, а также как дополнительный в производстве порошков физико-химическими методами. Механическое измельчение путем размола наиболее целесообразно применять для получения мелких порошков из хрупких металлов, однако и в отношении алюминия этот способ является основным. Размолу в шаровой мельнице подвергается алюминиевый порошок, полученный распылением. Слой окиси на распыленном порошке хрупок. Общая поверхность порошка при размоле в шаровой мельнице увеличивается. Первичная термическая пленка окиси алюминия разрывается и распределяется по поверхности новых частиц островками. На свежеобразовавшихся поверхностях образуется гидроокисная пленка как результат окисления твердого алюминия во влажной атмосфере.

Ранее для производства полуфабрикатов из САП использовался алюминиевый порошок в виде лепестков или чешуек длиной 30 мкм, толщина которых не превышает 1 мкм, с содержанием окиси алюминия от 6 до 16%.

Тонкий порошок алюминия обладает значительной взрыво-опасностью, поэтому его измельчение производится в газовых или жидких средах. В частности, в качестве газовой среды для производства порошков для САП используется азот с содержанием кислорода 2—8%. Мокрый помол производится в бензине, керосине или спирте и др. жидкостях.

Обычный лепесткообразный порошок из чистого алюминия, содержащий до 15% окиси алюминия, обладал низкой насыпной массой (0,1—0,2 г/см3).

Размол металлических лепешек пульверизата Нюэш проводил на молотковой дробилке с добавлением небольшого количества стеариновой кислоты. Алюминий измельчался в чешуйки длиной около 3 мм с окисной пленкой на них толщиной около 5 нм (50 А). В процессе размола в алюминиевый порошок добавляли стеариновую кислоту и продолжали размол до размеров частиц примерно 0,75 мкм. В дальнейшем производился размол порошка в шаровой мельнице в контролируемой по кислороду атмосфере инертного газа. При этом содержание окислов в порошке достигало 5—20%.

В Советском Союзе выпускаются алюминиевые чешуйчатые порошки, характеристики которых даны в табл. 5.

Таблица 5. Характеристики алюминиевых порошков, выпускаемых в СССР

 

Химический состав, %

Максимально допустимый остаток, %, на ситах с сетками

,

м

03 п

Марка порошка

Fe

SI

Си

 

влага, не более

жир, не более

008

0056

0045

Содержат тивного А не менее

ПАК-1 ПАК-2 ПАК-3 ПАК-4

0,7 0,7 0,7 0,7

0,7 0,7 0,7 0,1

о о о о

0,01 0,01 0,01 0,01

о о о о

3,8 3,5 3,8 3,8

4,0 1,5 1,0 Без остатка

0,3

0,5

90 87 87 82

Порошок марки ПАК-4 как наиболее мелкодисперсный больше всего подходил бы для производства полуфабрикатов. Однако его малая насыпная масса препятствует проведению операции брикетирования на существующем оборудовании. Алюминиевые порошки марок, указанных в табл. 5, получают размолом в шаровых мельницах при добавлении стеарина в количестве 1,5—2,5% для предотвращения конгломерации частиц в процессе измельчения, а также для придания порошкам ряда свойств, необходимых для их использования в качестве краски (всплываемость, кроющая способность и т. д.). Для повышения тонкости помола порошков увеличивают количество добавляемого жира.

4. Производство алюминиевого порошка для спекания (АПС)

При изыскании возможности получения алюминиевого порошка для производства САП с дисперсностью, соответствующей ПАК-4, но с минимальным содержанием жира, в работе предложено при изготовлении порошка снизить жировую добавку. Оказалось, что размол при добавке жира в количестве 0,5% приводит к увеличению насыпной массы готового продукта. Полученный после размола порошок подвергался комкованию в той же шаровой мельнице без дополнительной дошихтовки жиром. Процесс комкования проводился до тех пор, пока насыпная масса не достигала 1,0 г/см3, после чего весь порошок выдувался. В процессе комкования происходило снижение количества жира и увеличение содержания окиси алюминия.

В промышленных масштабах изготавливается сейчас комко-ванный порошок для производства САП трех марок: АПС-1, АПС-2 и АПС-3 (табл. 6).

Таблица 6. Алюминиевый порошок марок АПС по ГОСТ 10096 — 64

Марка порошка

Химический состав, %

Максимально допустимый остаток, %, на ситах с сетками

Насыпная масса, г/см3, не ниже

А1203

железо

влага

жир

1,6

0,9

АПС-1

6—9

0,2

0,1

0,2

1,0

10,0

1 ,о

АПС-2

9,1—13

0,2

0,1

0,25

0,5

6,0

1,0

АПС-3

13,1-17

0,25

0,1

0,35

0,5

6,0

1,0

Содержание окиси алюминия в порошке находится в прямой зависимости от размера частичек перед комкованием, что в свою очередь зависит от условий размола (количества добавляемых жиров, числа оборотов мельницы, длительности размола и т. д.). Длительность процесса измельчения определяется количеством CH3(CH2)i6COOH, присутствующей во время размола в мельнице. Стеариновая кислота (поверхностно активное вещество) адсорбируется на поверхности алюминиевых частиц. Она выполняет две основные функции: во-первых, покрывая поверхность алюминиевых частиц, препятствует их холодной сварке; во-вторых, проникая в микротрещины, имеющиеся на поверхности частиц, способствует ускоренному их разрушению. Преобладание процесса измельчения над процессом комкования осуществляется до тех пор, пока суммарная поверхность элементарных частиц алюминия не достигнет такого размера, что количество СН3(СН2)1бСООН будет недостаточно для полного покрытия всей поверхности частиц. Процесс комкования проводится без дошихтовки стеарина, поэтому за время комкования при температуре в шаровой мельнице 70—80°С стеарин испаряется и уносится вместе с током газа. При этом начинается склепывание элементарных частиц в более крупные конгломераты за счет развивающихся сил схватывания по контактным поверхностям чистого алюминия сопряженных частиц. Таким образом, повышение содержания А120з в порошке достигается увеличением суммарной поверхности элементарных частиц порошка, происходящим при повышении длительности измельчения алюминиевого пульверизата. Длительность же процесса измельчения определяется количеством добавляемой при размоле стеариновой кислоты. Следовательно, основной критерий, регулирующий тонкость помола порошка, а отсюда и количество окиси алюминия, — количество введенной жировой добавки. Для производства порошка марки АПС-1 достаточно ввести 0,5—0,6% жировой добавки, 0,6—0,75% для АПС-2.

Вначале алюминиевый порошок проходит стадию размола до насыпной массы 0,1—0,2 г/см3 с размером частиц менее 75 мкм, затем — комкование с повышением насыпной массы до 1,0— 1,4 г/см3. Процесс размола и комкования при производстве алюминиевых порошков АПС-1 и АПС-2 совершается за один совмещенный цикл в шаровой мельнице. Порошок АПС-3 получают по той же схеме, что и АПС-1 и АПС-2, но количество добавляемого в шихту жира составляет 1,0—1,5%. Известно , что применение порошка с содержанием окиси алюминия от 13 до 23% ведет к повышению предела прочности материала САП до 441 Мн/м2 (45 кГ/мм2). В настоящее время в СССР изготавливают порошок двух марок для получения высокопрочного САП: АПС-3 (13,1 — 17% А1203) и АПС-4 (17,1 — 23% AI2O3). При увеличении длительности первой стадии технологического процесса—измельчения пульверизата — увеличивается дисперсность первичных элементарных частиц порошка и соответственно содержание AI2O3. В отличие от схемы получения порошков АПС-1 и АПС-2, пудру с увеличением содержания А1203 получают при самостоятельном (не связанном) осуществлении каждой операции технологического цикла. Процесс осуществляется по схеме: размол—выдувание—комкование. Вначале получают порошок, состоящий из элементарных частиц, затем (уже в другом агрегате) происходит комкование. Такая схема позволяет обеспечить получение наиболее равномерного размера элементарных частиц, процесс этот менее взрывоопасен, так как размол осуществляется при регулируемой подаче кислорода. Для получения порошка любой марки процесс производства необходимо строить так, чтобы возможно было контролировать размер получаемых элементарных частиц, т. е. частиц порошка перед комкованием. В этом случае процесс будет более стабильным по содержанию окиси алюминия в конце процесса.

В обзоре Ю. Д. Рспкина [15] рассмотрен разработанный в ГДР новый способ получения «тяжелого» алюминиевого порошка, позволяющий сократить время производства пудры от двух-трех месяцев до 35 ч *.

Производство порошка при применении такого метода проще и дешевле и, кроме того, понижается его взрывоопасность. При этом методе полученный распылением сжатым воздухом алюминиевый порошок с размером частиц 0,06—0,15 мм размалывают на тонкий чешуйчатый порошок в качающихся мельницах в среде бензина, бензола или изоамилового спирта. В процессе размола порошок обдувается воздухом или защитным газом с 8% кислорода, что позволяет получить в процессе размола легкий порошок (насыпная масса 0,1—0,2 г!см3) с содержанием окиси алюминия.

Таблица 7

Основные марки алюминиевых порошков для производства САП (США, Швейцария, Италия и Англия)

Марки алюминиевых порошков

Содержание AIs03, %

Фирма

ХАР001

6

А1СОА, США

ХАР002

7—8

ХАР003

10—11

 

ХАР004

14

 

SAP960

4

AIAQ*, Швейцария

SAP930

7

SAP895

10

 

SAP868

14

 

SAP-JSML-4

4

Институт легких метал-

SAP-JSML-7

7

лов в Наварре (JSML),

SAP-JSML-10

10

Италия

SAP-JSML-14

14

 

Hiduminium-100

9

High Duty, Англия

То же

13

Примечание. Swiss Aluminium (AIAQ) прекратила производство алюминиевого порошка для САП в 1963/1964 г., а фирма Eckart-Werke (ФРГ) начала.

http://aluminium-h.ru


Copyright © Algran Company Ltd.2010