techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2024-14-4-8-17techusgu-279Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEПолучение и исследование никелевых порошков путем измельчения металлоотходов никеля марки ПНК-0Т1 в керосинеProduction and research of Nickel powders by grinding metal waste of Nickel grade PNK-0T1 in kerosenehttps://orcid.org/0000-0001-8457-6565АгееваЕ. В.AgeevaE. V.

Агеева Екатерина Владимировна - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологии материалов и транспорта.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

Ekaterina V. Ageeva - Doctor of Sciences (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department of Technology of Materials and Transport, Southwest State University.

50 let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

ageeva-ev@yandex.ruЛоктионоваО. Г.LoktionovaO. G.

Локтионова Оксана Геннадьевна - доктор технических наук, профессор.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

Oksana G. Loktionova - Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Southwest State University.

50 let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

log7.9@mail.ruУлитинД. А.UlitinD. A.

Улитин Дмитрий Алексеевич - аспирант кафедры технологии материалов и транспорта.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

Dmitry A. Ulitin - Post-Graduate Student of the Department of Technology of Materials and Transport, Southwest State University.

50 let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

ulitdmitr@gmail.comАгееваА. Е.AgeevaA. E.

Агеева Анна Евгеньевна - студент.

ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040

Anna E. Ageeva - Student, Southwest State University.

50 let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

ageevaanna2004@yandex.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian Federation202413122024144817Copyright © Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Улитин Д.А., Агеева А.Е., 20242024Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Улитин Д.А., Агеева А.Е.Ageeva E.V., Loktionova O.G., Ulitin D.A., Ageeva A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/279Цель

Цель. Получение и исследование никелевых порошков путем измельчения металлоотходов никеля марки ПНК-0Т1 в керосине.

Методы

Методы. Никелевый порошок из металлоотходов никеля марки ПНК-0Т1 в керосине авиационном марки ТС-1 получали при следующих электрических параметрах установки: ёмкость конденсаторов 44,0-45,5 мкФ; напряжение на электродах от 115-120 В; частота следования импульсов 60-65 Гц. Полученный никелевый порошок исследовали различными методами. Микроанализ частиц порошка проведен с помощью растрового электронного микроскопа QUANTA 600 FEG. Анализ распределения по размерам частиц порошка получен с помощью анализатора размеров частиц Analysette 22 NanoTec. Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошка проведен с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп QUANTA 600 FEG.

Результаты

Результаты. На основании проведенных экспериментальных исследований разработан новый способ получения никелевого порошка, отличающийся тем, что порошок получен путем электроэрозионного диспергирования металлоотходов никеля марки ПНК-0Т1 в керосине авиационном марки ТС-1 при ёмкости конденсаторов 44,5 мкФ, напряжении на электродах 120 В и частоте следования импульсов 65 Гц, который обеспечивает при низких затратах электроэнергии получение пригодных к промышленному применению новых никелевых порошковых материалов. Экспериментально установлено, что форма частиц полученных никелевых порошков в основном сферическая и эллиптическая. На поверхности никелевых частиц присутствует углерод. В фазовом составе частиц отмечены фазы никеля α-модификации и никеля β-модификации.

Заключение

Заключение. Проведенные исследования позволят подобрать наиболее рациональную область практического применения электроэрозионного никелевого порошка.

Purpose

Purpose. Production and research of nickel powders by grinding metal waste of nickel grade PNK-0T1 in kerosene.

Methods

Methods. Nickel powder from PNK-0T1 nickel metal waste in aviation kerosene of the TS-1 brand was obtained with the following electrical parameters of the installation: capacitance of capacitors 44.0-45.5 pF; electrode voltage from 115-120 V; pulse repetition frequency 60-65 Hz. The resulting nickel powder was examined by various methods. Microanalysis of powder particles was carried out using a scanning electron microscope QUANTA 600 FEG. The analysis of the size distribution of powder particles was obtained using the particle size analyzer Analysette 22 NanoTec. The X-ray spectral microanalysis of the powder particles was carried out using an energy dispersive X-ray analyzer from the EDAX company, integrated into a scanning electron microscope QUANTA 600 FEG.

Results

Results. Based on the conducted experimental studies, a new method for producing nickel powder has been devel-oped, characterized in that the powder is obtained by electroerosive dispersion of nickel metal residues of the PNK- 0T1 brand in aviation kerosene of the TS-1 brand with a capacitance of 44.5 UF capacitors, an electrode voltage of 120 V and a pulse frequency of 65 Hz, which provides, at low energy costs, the production of new nickel powder materials suitable for industrial use. It has been experimentally established that the shape of the particles of the ob-tained nickel powders is mainly spherical and elliptical. Carbon is present on the surface of nickel particles. The phases of α-modification nickel and β-modification nickel are marked in the phase composition of the particles.

Conclusion

Conclusion. The conducted research will make it possible to select the most rational field of practical application of the electroerosive nickel powder.

никелевые металлоотходыэлектроэрозионное диспергированиекеросинпорошоксвойстваnickel metal wasteelectroerosive dispersionkerosenepowderpropertiesReferencesВлияние параметров импульсных режимов поляризации на гранулометрический состав порошков никеля / М.С. Липкин, С.М. Липкин, И.С. Гуляев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2022. № 1(213). С. 37-42. https://doi.org/10.17213/1560-3644-2022-1-37-42, EDN ROLVVSLipkin M.S., Lipkin S.M., Gulyaev I.S., et al. The influence of parameters of pulsed polarization modes on the granulometric composition of nickel powders. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Severo-Kavkazskii region. Tekhnicheskie nauki = Izvestya of Higher educational institutions. The North Caucasian region. Technical sciences. 2022;(1):37-42. https://doi.org/10.17213/1560-3644-2022-1-37-42, EDN ROLVVSЖиров Д.К. Исследование влияния времени механоактивации в центробежной мельнице на характеристики порошков оксида никеля // Химическая физика и мезоскопия. 2021. Т. 23, № 3. С. 346-352. https://doi.org/10.15350/17270529.2021.3.31, EDN RAMIEBZhirov D.K. Investigation of the effect of mechanical activation time in a centrifugal mill on the characteristics of Nickel oxide powders. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya = Chemical Physics and mesoscopy. 2021;23(3):346-352. https://doi.org/10.15350/17270529.2021.3.31, EDN RAMIEBКаталитические свойства ультрадисперсного порошка никеля при гидрогенизации антрацена и фенантрена / С.В. Ким, К.С. Ибишев, М.И. Байкенов [и др.] // Химия твердого топлива. 2022. № 1. С. 36-42. https://doi.org/10.31857/S0023117722010029, EDN OCSKBSKim S.V., Ibishev K.S., Baykenov M.I., et al. Catalytic properties of ultrafine Nickel powder during hydrogenation of anthracene and phenanthrene. Khimiya tverdogo topliva = Chemistry of solid fuels. 2022;(1):36-42. https://doi.org/10.31857/S0023117722010029, EDN OCSKBSПолучение высоколегированного никелем слоя на поверхности низкоуглеродистой стали с использованием монометаллических порошков и лазерной обработки / Д.А. Геращенков, Р.Ю. Быстров, П.А. Кузнецов [и др.] // Вопросы материаловедения. 2021. № 4(108). С. 138-148. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2021-108-4-138-148, EDN JDOXUJGerashchenkov D.A., Bystrov R.Yu., Kuznetsov P.A., et al. Obtaining a high-nickel-alloyed layer on the surface of low-carbon steel using monometallic powders and la-grain processing. Voprosy materialovedeniya = Questions of materials science. 2021;(4):138-148. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2021-108-4-138-148, EDN JDOXUJРостилов Т.А., Зиборов В.С., Долгобородов А.Ю. Экспериментальное исследование структуры ударных волн в прессованном порошке из наночастиц никеля // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. 2021. № 4. С. 66-74. https://doi.org/10.18384/2310-7251-2021-4-66-74, EDN BPGSNMRostilov T.A., Ziborov V.S., Dolgoborodov A.Yu. Experimental study of the structure of shock waves in a pressed powder of nickel nanoparticles. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo oblastnogo universiteta. Seriya: Fizika-matematika = Bulletin of the Moscow State Regional University. Series: Physics-Mathematics. 2021;(4):66-74. https://doi.org/10.18384/2310-7251-2021-4-66-74, EDN BPGSNMЖаров М.В. Анализ технологических процессов производства сферических порошков и гранул моно-алюминида никеля NiAl для нужд отечественного двигателестроения // Вопросы материаловедения. 2022. № 3(111). С. 29-40. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-111-3-29-40, EDN ZIDKOAZharov M.V. Analysis of technological processes for the production of spherical powders and granules of Nickel monoluminide NiAl for the needs of domestic engine building. Voprosy materialovedeniya = Issues of materials science. 2022;(3):29-40. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-111-3-29-40, EDN ZIDKOAПолучение металлических порошков никеля и кобальта в автоклавных условиях / Н.В. Белоусова, О.В. Белоусов, Р.В. Борисов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2023. Т. 29, № 5. С. 15-24. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2023-5-15-24, EDN SVGIDGBelousova N.V., Belousov O.V., Borisov R.V., et al. Obtaining metal powders of Nickel and Cobalt in autoclave conditions. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Tsvetnaya metallurgiya = Publications of higher educational institutions. Non-ferrous metallurgy. 2023;29(5): 15-24. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2023-5-15-24, EDN SVGIDGАгеева Е.В., Бобков Е.А. Свойства никель-хромового сплава Х20Н80, спеченного из электроэрозионных порошков, полученных в керосине // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. Т. 18, № 4(208). С. 176-179. https://doi.org/10.36652/1813-1336-2022-18-4-176-179, EDN YYVWOWAgeeva E.V., Bobkov E.A. Properties of Nickel-Chromium alloy X20H80 sintered from electroerosive powders obtained in kerosene. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya = Hardening technologies and coatings. 2022;18(4):176-179. https://doi.org/10.36652/1813-1336-2022-18-4-176- 179, EDN YYVWOWСостав, структура и свойства антифрикционных сплавов на основе шихты, полученной электродиспергированием отходов бронзы БрО5С25 в керосине / Е.В. Агеев, А.С. Переверзев, B. М. Емельянов, В.В. Серебровский // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2023. Т. 13, № 2. С. 8-19. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2023-13-2-8-19, EDN FBNACAAgeev E.V., Pereverzev A.S., Yemelyanov V.M., Serebrovskiy V.V. Composition, structure and properties of antifriction alloys based on a charge obtained by electrodispersing bronze waste BrO5C25 in kerosene. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies. 2023;13(2):8-19. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2023-13-2-8-19, EDN FBNACAИсследование влияния среды диспергирования на свойства жаропрочных порошков, полученных из отходов сплава ЖСУ6 / Е.В. Агеев, В.И. Серебровский, В.О. Поданов, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 39-56. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-3-39-56, EDN FBYCWFAgeev E.V., Serebrovsky V.I., Podanov V.O., Ageeva A.E. Investigation of the effect of the dispersion medium on the properties of heat-resistant powders obtained from waste alloy ZHSU6. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies. 2022;12(3):39-56. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2022-12-3-39-56, EDN FBYCWFАгеева Е.В., Агеев Е.В., Селютин В.Л. Фазовый состав электроэрозионных материалов, полученных из отходов сплава ВНЖ в воде дистиллированной // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 1. С. 30-42. EDN AWVJOLAgeeva E.V., Ageev E.V., Selyutin V.L. Phase composition of electroerosive materials ob-tained from waste alloy of residence permit in distilled water. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies. 2020;10(1):30-42. EDN AWVJOLПолучение дисперсных порошков никеля при электрохимической переработке рений-содержащего жаропрочного сплава / О.В. Чернышова, Г.А. Усольцева, Е.Г. Байконуров, Д.В. Дробот // Тонкие химические технологии. 2018. Т. 13, № 6. С. 69-78. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-6-69-78, EDN YZCVSXChernyshova O.V., Usoltseva G.A., Baikonurov E.G., Drobot D.V. Obtaining dispersed Nickel powders during electrochemical processing of a rhenium-containing heat-resistant alloy. Tonkie khimicheskie tekhnologii = Fine chemical technologies. 2018;13(6):69-78. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-6-69-78, EDN YZCVSXНгуен В.М., Нгуен Т.Х. Исследование процесса получения наноразмерного порошка никеля водородным восстановлением в неизотермических условиях // Металлург. 2021. № 2. C. 69-74. EDN DDJAHWNguyen V.M., Nguyen T.H. Investigation of the process of obtaining nanoscale Nickel powder by hydrogen reduction under non-isothermal conditions. Metallurg = Metallurg. 2021;(2):69-74. EDN DDJAHWВлияние режимов нагрева компактированных образцов из порошков никеля с частицами наноразмера на их взаимодействие с воздухом / М.И. Алымов, Б.С. Сеплярский, С.Г. Вадченко [и др.] // Химическая физика. 2021. Т. 40, № 4. С. 85-90. https://doi.org/10.31857/S0207401X21040026, EDN VXRXWBAlymov M.I., Seplyarsky B.S., Vadchenko S.G., et al. The influence of heating modes of compacted Nickel powder samples with nanoscale particles on their interaction with air. Khimicheskaya fizika = Chemical Physics. 2021;40(4):85-90. https://doi.org/10.31857/S0207401X21040026, EDN VXRXWBАвтоклавный синтез высокодисперсных порошков никеля / О.В. Белоусов, Р.В. Борисов, Н.В. Белоусова [и др.] // Журнал неорганической химии. 2021. Т. 66, № 10. С. 1380-1386. https://doi.org/10.31857/S0044457X21100032, EDN EDBCZGBelousov O.V., Borisov R.V., Belousova N.V., et al. Autoclave synthesis of highly dispersed Nickel powders. Zhurnal neorganicheskoi khimii = Journal of Inorganic Chemistry. 2021;66(10):1380-1386. https://doi.org/10.31857/S0044457X21100032, EDN EDBCZGРазработка технологии получения активных никелевых порошков методом твердофазного восстановления оксида никеля полуантрацитом / О.В. Большакова, И.А. Белоголовкин, Е.В. Салимжанова, А.Н. Масловский // Цветные металлы. 2015. № 6(870). С. 39-43. https://doi.org/10.17580/tsm.2015.06.08, EDN UGWSZDBolshakova O.V., Belogolovkin I.A., Salimzhanova E.V., Maslovsky A.N. Development of technology for the production of active Nickel powders by the method of solid-phase reduction of Nickel oxide with semi-anthracite. Tsvetnye metally = Non-ferrous metals. 2015;(6):39-43. https://doi.org/10.17580/tsm.2015.06.08, EDN UGWSZDПолучение наноразмерного порошка никеля при совмещении электролиза на постоянном токе с высоковольтным искровым разрядом / К.С. Ибишев, В.П. Малышев, С.В. Ким [и др.] // Химия высоких энергий. 2017. Т. 51, № 3. С. 234-238. https://doi.org/10.7868/S0023119317030068, EDN YRYDGZIbishev K.S., Malyshev V.P., S.V. Kim, et al. Obtaining a nanoscale Nickel powder by combining direct current electrolysis with a high-voltage spark discharge. Khimiya vysokikh energii = Chemistry of high energies. 2017;51(3):234-238. https://doi.org/10.7868/S0023119317030068, EDN YRYDGZБаграмян М., Хусейн Неджад С. Аттестация порошков наноструктурированного никеля по уширению его рентгеновских дифракционных пиков // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118, № 9. С. 883-890. https://doi.org/10.7868/S0015323017090029, EDN ZFUPJPBaghramyan M., Hussein Nejad S. Certification of nanostructured Nickel powders by broa-dening its X-ray diffraction peaks. Fizika metallov i metallovedenie = Physics of metals and Metallology. 2017;118(9):883-890. https://doi.org/10.7868/S0015323017090029, EDN ZFUPJPОбразцова Е.Ю., Килимник А.Б., Рухов А.В. Исследование закономерностей формирования и физико-химических свойств порошков оксида никеля, синтезированных методом электрохимического диспергирования никеля // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2017. Т. 23, № 1. С. 104-110. https://doi.org/10.17277/vestnik.2017.01.pp.104- 110, EDN YGSIGRObraztsova E.Yu., Kilimnik A.B., Rukhov A.V. Investigation of the regularities of formation and physico-chemical properties of Nickel oxide powders synthesized by the method of electrochemical dispersion of Nickel. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Tambov State Technical University. 2017;23(1):104-110. https://doi.org/10.17277/vestnik.2017.01.pp.104-110, EDN YGSIGRИващенко Г. Э. Получение порошков никеля с нанометровым размером частиц // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 2(58). С. 50-53. EDN VOHKVVIvashchenko G.E. Obtaining Nickel powders with a nanometer particle size. Sovremennye nauchnye issledovaniya i innovatsii = Modern scientific research and innovations. 2016;(2):50-53. EDN VOHKVV

The authors declare that there are no conflicts of interest present.