Технические науки 1. Металлургия

К.т.н. Агеева Е.В., к.т.н. Агеев Е.В., студент Б.О. Роик

Юго-Западный государственный университет, Россия

Исследование распределения частиц твердосплавного электроэрозионного порошка по размерам

Промышленно применяемые в настоящее время технологии получения порошков путем переработки отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов отличаются крупнотоннажностью, энергоёмкостью, большими производственными площадями, а также, зачастую, экологическими проблемами (сточные воды, вредные выбросы).

Одним из наиболее перспективных методов получения порошковых материалов, практически из любого токопроводящего материала, в том числе и твердого сплава, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД), который отличается относительно невысокими энергетическими затратами, безвредностью и экологической чистотой процесса, отсутствием механического износа оборудования, получением порошка непосредственно из кусков твердого сплава различной формы за одну операцию, получением частиц преимущественно сферической формы размером от нескольких нанометров до сотен микрон.

К настоящему времени уровень разработки метода ЭЭД достиг опытно-промышленного производства. Однако, широкое использование метода электроэрозионного диспергирования для переработки вольфрамсодержащих твердых сплавов в порошки с целью их повторного использования сдерживается отсутствием в научно-технической литературе полноценных сведений по влиянию исходного состава, режимов и среды получения на свойства порошков, эффективного оборудования, позволяющего стабильно получать материалы с заранее заданными свойствами, а также технологий их практического применения. Поэтому для разработки технологий повторного использования порошков, полученных из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов, и оценки эффективности их использования требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований.

Целью настоящей работы являлось исследование гранулометрического состава и удельной площади поверхности частиц твердосплавного электроэрозионного порошка.

При решении поставленных задач использовали современные методы испытаний и исследований, в том числе:

– гранулометрический состав и средний размер порошков определяли на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec»;

– удельную площадь поверхности порошков определяли по одно- и пятиточечному методу БЭТ на газо-адсорбционном анализаторе «TriStar II 3020».

Результаты исследования гранулометрического состава порошков, полученных ЭЭД отходов твердого сплава Т15К6 в воде дистиллированной и керосине осветительном при напряжении 120 В, емкости разрядных конденсаторов 20 мкФ и частоте следования импульсов 200 Гц, представлены на рис. 1.

Кол-во

частиц,

мм

Размер частиц, мм

а)

Кол-во

частиц,

мм

Размер частиц, мм

б)

Рисунок 1 − Интегральная кривая и гистограмма распределения по размерам частиц порошка, полученного ЭЭД сплава Т15К6: а) в воде; б) в керосине

Установлено, что порошки, полученные из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов при напряжении 120 В, емкости разрядных конденсаторов 20 мкФ и частоте следования импульсов 200 Гц, имеют размер частиц от 0,25 до 100 мкм. Отмечено, что на гранулометрический состав порошка полученного ЭЭД существенное влияние оказывают свойства рабочей жидкости. Установлено, что средний размер частиц порошка, полученного в керосине осветительном, в 3,9 раза больше среднего размера частиц порошка, полученного в воде дистиллированной, и составляет 19,692 мкм и 5,118 мкм соответственно. Также установлено, что удельная площадь поверхности размер частиц порошка, полученного в керосине осветительном, в 2,3 раза больше среднего размера частиц порошка, полученного в воде дистиллированной, и составляет 13401,22 см²/см³и  30738,5 см²/см³ соответственно.

Работа выполнена по теме гранта Президента Российской Федерации № МК-1765.2013.8.