ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ И ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ПОРОШКОВ

 

MORPHOLOGY AND ELEMENTAL COMPOSITION HARD ELECTROEROSION POWDERS

 

Агеева Е.В., Давыдов А.А., Макеева Т.В., Роик Б.О.

(Юго-Западный государственный университет, г. Курск, РФ)

Ageeva E.V., Davydov A.A., Makeev T.V., Roik B.O.

(Southwest State University, Kursk, Russia)

 

Представлены результаты исследования морфологии и элементного состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов.

The results of the study of the morphology and elemental-ended powders obtained electroerosion dispersing waste tungsten carbide.

 

Ключевые слова: твердый сплав, электроэрозионное диспергирование, порошок, морфология, элементный состав.

Key words: tungsten carbide, electro-dispersion, a powder, morphology, elemental composition.

 

Первые исследования по применению явления электроэрозии для получения нанопорошков металлов относятся к 40-м годам прошлого столетия. Изобретенный в 1943 г. Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко метод электроискровой обработки впоследствии разделился на два отдельных – электроэрозионная обработка и электроискровое легирование. Однако возможность создания производительной технологии получения дисперсных нанопорошков металлов и их соединений появилась только в последние десятилетия в результате исследований электроэрозии в межэлектродном промежутке, заполненном свободно соприкасающимися гранулами металла и диэлектрической рабочей жидкостью.

В нашей стране и за рубежом такая технология вызвала первоочередной интерес для получения химически чистой окиси алюминия. В ряде исследовательских работ было установлено, что методом ЭЭД можно получать нанопорошки практически любых металлов и их проводящих соединений. Отмечается, что нанопорошки, получаемые этим методом, имеют сферическую форму частиц размером от 0,001 до 100 мкм. Причем, изменяя электрические параметры процесса диспергирования, можно управлять шириной и смещением интервала размера частиц [1, 2].

В зависимости от среды диспергирования можно получать как химически чистые нанопорошки металлов, так и соединения металлов с элементами среды. В частности, диспергирование металлов в воде является перспективным способом получения нанопорошков оксидов и гидроксидов металла, а диспергирование в углеродсодержащих жидкостях приводит к большому процентному выходу соединения металла с углеродом. Используя различные способы очистки, можно добиваться высокого процента выхода чистого металлического порошка и в случае взаимодействия металла со средой.

Одним из возможных применений способа ЭЭД является переработка в нанопорошки отходов трудноперерабатываемых металлических материалов, например инструментальных материалов, титановых сплавов и др. В частности, этот способ был использован для переработки отходов спеченных твердых сплавов марки Т15К6.

Анализ исследовательских работ в области твердых сплавов показывает, что большинство из них связано с вопросом экономии содержащегося в них вольфрама. Этот вопрос имеет весьма актуальное значение в связи с дефицитом, дороговизной и непрерывным расширением области применения вольфрама. С экономией вольфрама тесно связаны мероприятия по сбору отходов вольфрамсодержащих спеченных твердых сплавов и их переработке.

Следует отметить, что способ ЭЭД начинает успешно конкурировать с другими способами получения порошков, в том числе и нанопорошков. Основные достоинства электроэрозионного диспергирования заключаются в хорошей управляемости, низкой энергоемкости, экологичности процесса, высоких физико-механических характеристиках получаемых нанопорошков. Однако большая часть установок для ЭЭД, созданных самими материаловедами, отличаются большими несовершенствами, что не позволяет добиваться высокой производительности наряду с низкой энергоемкостью и стабильностью процесса.

Целью настоящей работы являлось исследование морфологии и элементного состава твердосплавных электроэрозионных порошков, полученных электроэрозионнным диспергированием отходов твердых сплавов.

Для выполнения намеченных исследований использовали электронно-ионный сканирующий (растровый) микроскоп с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» и энерго-дисперсионный анализатор рентгеновского излучения фирмы «EDAX». Результаты исследований представлены на рис. 1 и 2.

 

 

 

Рисунок 1 − Морфология и элементный состав порошка, полученного

электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной

 

Экспериментально установлено, что в порошке, полученном электроэрозионным диспергированием отходов сплава Т15К6, как в воде, так и в керосине, присутствуют частицы, имеющие правильную сферическую, эллиптическую форму и агломераты.

 

 

 

 

Рисунок 2 − Морфология и элементный состав порошка, полученного электроэрозионным диспергированием в керосине осветительном

 

Также установлено, что основными элементами в порошках, полученных электроэрозионным диспергированием, как в керосине осветительном, так и в воде дистиллированной, являются W иTi.

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

 

Список использованных источников

1. Агеев, Е.В. Выбор метода получения порошковых материалов из отходов спеченных твердых сплавов [Текст] / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин // Известия Самарского научного центра РАН. – Самара: Изд-во Самарского науч. ц-ра РАН. – 2009. – Спец. вып.: Актуальные проблемы машиностроения. – С. 12–15.

2. Агеев, Е.В. Получение износостойких порошков из отходов твердых сплавов [Текст] / Е.В. Агеев и [др.] // Заготовительные производства в машиностроении. – 2010. – № 12. – С. 39–44