Получение тонкодисперсного железо-кобальтового порошка

Получение тонкодисперсного железо-кобальтового порошка

методом электроискрового диспергирования

Г.С. Багдасарян, С.П. Журавков

Научный руководитель – к.т.н., доцент ОЯТЦ ТПУ А.С. Кантаев

Национальный исследовательский Томский политехнический университет,

634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина 30, gsb5@tpu.ru

Первые исследования по применению явления электроэрозии для получения нанопорошков металлов относятся к 40-м годам прошлого столетия. Однако развитие производительной технологии происходит лишь последние несколько десятилетий [1].

В частности, железо-кобальтовые сплавы находят широкое применение для изготовления сталей. В процессе обработки материалов образуются отходы, которые могут использоваться в различных сферах, таких как производство катализаторов для органического синтеза, в 3D принтировании и пр.

В качестве исходного сырья для получения порошка были использованы отложения после электровзрыва железной и кобальтовой проволок в соотношении 80 % Fe, 20 % Co по массе. Данные агрегаты были измельчены вручную до размеров не более 1,5 см.

Часть полученных агрегатов предварительно взвешивалась на аналитических весах с точностью до 4 знака и помещалась в планетарную мельницу Fritsch с 38 шарами (диаметр каждого 1,5 см) на 5 минут. Скорость вращения загрузочного стакана с шарами составляла 300 об/мин. После измельчения навеска повторно взвешивалась, далее её просеивали на сите с шириной отверстий около 1 мм.

Другая часть агрегатов измельчалась методом электроискрового диспергирования в водной среде в герметичном сухом боксе, с подачей в него инертного аргона для предотвращения окисления в ходе процесса.

Перед тем как аргон попадает в бокс, он очищается от влаги и других примесей за счёт применения системы фильтров. Первый из них заполнен медной стружкой, которая нагревается до 500 ⁰С; второй – цеолитным катализатором.

В керамический реактор заливается 200 мл осмотической воды, в который помещаются железные электроды, и 50-70 г. загрузки. Через частицы пропускается разряд, образуются искры. В результате процесса происходит измельчение материала. Через 3 минуты установка отключается, раствор, содержащий измельчённые частицы, отделяется от исходной загрузки, и собирается в приёмную ёмкость. Далее процесс повторяется. По мере необходимости добавляется свежая загрузка.

Рис. 1. Установка для электроискрового диспергирования

После проведения диспергирования, полученные взвеси фильтруются вакуум-фильтром и помещаются под слой спирта для предотвращения окисления в процессе хранения.

Исследование химического состава Fe-Co порошка, полученного механически, проводилось волюметрическим методом (содержание Ме в 0 степени близка к 100 %), определена удельная поверхность при помощи сорбтометра-М (0,534 м²/г). Определение металлов в 0 степени окисления необходимо, т. к. металлическая поверхность, в отличие от оксидной поверхности, более каталитически активна.

В дальнейшем планируется определить свойства порошка, полученного электроискровым диспергированием, сравнить его свойства с порошком, полученным механически, а также провести синтез Фишера-Тропша с обоими образцами в качестве катализаторов и сравнить полноту протекания процесса.

Список литературы:

1. Строение и свойства порошков, полученных из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов методом ЭЭД: научно-образовательный курс / Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2012. – 92 с.