techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2024-14-3-8-18techusgu-284Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEСтруктура и свойства порошков, полученных электродиспергированием чистых никелевых металлоотходов в дистиллированной водеStructure and properties of powders obtained by electrodispersion of pure Nickel metal waste in distilled waterhttps://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, г. Курск 305040

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

50 let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040 

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

Локтионова Оксана Геннадьевна, доктор технических наук, профессор

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

Oksana G. Lоktionova, Doctor of Sciences (Engineering), Professor

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, г. Курск 305040

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

50 let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040 

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

 Агеева Анна Евгеньевна, студент

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

Anna E. Ageeva, Student

50 let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040 

ageevaanna2004@yandex.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian Federation202404102024143818Copyright © 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., Lоktionova 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/284Цель

Цель. Исследование состава, структуры и свойств порошковых материалов, полученных электродиспергированием отходов никеля марки ПНК-0Т1 в кислородсодержащей среде – дистиллированной воде.

Методы

Методы. Для определения состава, структуры и свойств порошковых материалов были исследованы образцы порошков, полученных из отходов никеля марки ПНК-0Т1. Порошковый материал был получен электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной. Микроанализ частиц порошка был проведен с помощью растрового электронного микроскопа. Анализ распределения по размерам частиц порошка получен с помощью анализатора размеров частиц. Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошка проведен с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения, встроенного в растровый электронный микроскоп. Анализ фазового состава частиц порошка проведен с помощью рентгеновской дифракции на дифрактометре.

Результаты

Результаты. В ходе исследования было выявлено, что форма частиц полученных никелевых порошков сферическая и эллиптическая, также на увеличении отмечены агломераты частиц более мелкого размера. В составе порошковых материалов присутствует кислород и никель. В фазовом составе отмечены фазы чистого никеля и оксида никеля NiO. Из анализа гранулометрической гистограммы следует, что разброс частиц по размерам варьируется в интервале 0,26–18,62 мкм, средний объемный диаметр частиц составил 5,2 мкм.

Заключение

Заключение. Полученные результаты исследований могут быть использованы для разработки нового тяжелого псевдосплава с использованием металлоотходов дорогостоящего сырья методом электроэрозионного диспергирования с последующим совершенствованием и оптимизацией состава и структуры сплава.

Purpose

Purpose. Investigation of the composition, structure and properties of powder materials obtained by electrodispersion of nickel waste of the PNK-0T1 brand in an oxygen-containing medium – distilled water.

Methods

Methods. To determine the composition, structure and properties of powder materials, samples of powders obtained from waste nickel grade PNK-0T1 were studied. The powder material was obtained by electroerosive dispersion in distilled water. Microanalysis of powder particles was carried out using a scanning electron microscope, an analysis of the size distribution of powder particles was obtained using a particle size analyzer, an X-ray spectral microanalysis of powder particles was carried out using an energy-dispersive X-ray analyzer embedded in a scanning electron microscope, an analysis of the phase composition of powder particles was carried out using X-ray diffraction on the diffractometer.

Results

Results. During the study, it was revealed that the shape of the particles obtained from nickel powders is spherical and elliptical, and agglomerates of smaller particles are also noted on the increase. Oxygen and nickel are present in the composition of powder materials. The phases of pure nickel and nickel oxide NiO are marked in the phase composition. From the analysis of the granulometric histogram, it follows that the particle size spread varies in the range of 0.26...18.62 microns, the average volume diameter of the particles was 5.2 microns.

Conclusion

Conclusion. The obtained research results can be used to develop a new heavy pseudo-alloy using metal waste from expensive raw materials by the method of electroerosive dispersion, followed by improvement and optimization of the composition and structure of the alloy.

никельметаллоотходыэлектроэрозионное диспергированиедистиллированная водапорошокструктурасвойстваnickelmetal wasteelectroerosive dispersiondistilled waterpowderstructurepropertiesReferences. Вальтер А. И., Кожевников Л. С. Сравнение структуры и механических свойств вольфрамового тяжелого сплава ВНЖ95 при твердофазном и жидкофазном спекании // Эпоха науки. 2024. № 37. С. 27–30. EDN VSPMHYWalter A.I., Kozhevnikov L.S. Comparison of the structure and mechanical properties of tungsten heavy alloy VNZH95 in solid-phase and liquid-phase sintering. Epoha nauki = The age of science. 2024;(37):27–30. (In Russ.) EDN VSPMHYПсевдосплавы на основе вольфрама для защиты от ионизирующего излучения, полученные с использованием механоактивированных прекурсоров / Т. Ф. Григорьева, Л. Н. Дьячкова, А. Ф. Ильющенко, В. А. Осипов, С. В. Восмериков, Е. Т. Девяткина // Технологическое обеспечение машиностроительных производств: сборник статей Международной научно-технической конференции. Могилев: Белорусско-Российский ун-т, 2024. С. 6–12. EDN XYKGBKGrigorieva T.F., Dyachkova L.N., Ilyushchenko A.F., Osipov V.A., Vosmerikov S.V., Devyatkina E.T. Tungsten-based pseudoalloys for protection from ionizing radiation obtained using mechanoactivated precursors. In: Tekhnologicheskoe obespechenie mashinostroitel'nyh proizvodstv: sbornik statej Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii = Technological support of machine-building products: сollection of articles of the International Scientific and Technical Conference. Mogilev: Belorussko-Rossijskij un-t; 2024. P. 6–12. (In Russ.) EDN XYKGBKЭлектрохимическая переработка тяжелого сплава W-Ni-Fe постоянным и переменным током в аммиачно-щелочных растворах / О. Г. Кузнецова, А. М. Левин, М. А. Севостьянов, О. И. Цыбин, А. О. Больших // Металлы. 2021. № 3. С. 21–29. EDN SAKYIJKuznetsova O.G., Levin A.M., Sevostyanov M.A., Tsybin O.I., Bolshykh A.O. Electrochemical processing of a heavy W-Ni-Fe alloy by direct and alternating current in ammonia-alkaline solutions. Metally = Metals. 2021;(3):21–29. (In Russ.) EDN SAKYIJКузнецова О. Г., Левин А. М., Севостьянов М. А. Получение микродисперсного железоникелевого порошка в процессе электрохимической переработки тяжелых вольфрамовых сплавов типа ВНЖ // Труды Кольского научного центра РАН. Химия и металловедение. Вып. 5. 2021. Т. 12, № 2. С. 148–153. https://doi.org/10.37614/2307-5252.2021.2.5.030, EDN JXRCTMKuznetsova O. G., Levin A. M., Sevostyanov M. A. Obtaining a microdispersed iron-nickel powder in the process of electrochemical processing of heavy tungsten alloys of the type of residence permit. Trudy Kol'skogo nauchnogo tsentra RAN. Khimiya i metallovedenie. Vypusk 5 = Transactions Kola Scienсe Center. Chemistry and Materials. Series 5. 2021;12(2):148–153. (In Russ.) https://doi.org/10.37614/2307-5252.2021.2.5.030, EDN JXRCTMСавич В. В. Псевдосплавы: преимущества перед традиционными материалами // Приборостроение – 2022: материалы 15-й Международной научно-технической конференции. Минск: Белорусский нац. технический ун-т, 2022. С. 328–331. EDN CFUIGPSavich V.V. Pseudo-alloys: advantages over traditional materials. Priborostroenie – 2022: materialy 15-j Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii = Instrumentation – 2022: materials of the 15th International Scientific and Technical Conference. Minsk: Belorus. nats. techn. un-t, 2022. P. 328–331. (In Russ.) EDN CFUIGPАгеева А. Е., Локтионова О. Г., Улитин Д. А. Рентгенофлуоресцентный анализ элементного состава металлоотходов вольфрама, никеля и меди // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2023. Т. 13, № 4. С. 20–31. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2023-13-4-20-31, EDN TADUVDAgeeva A.E., Loktionova O.G., Ulitin D.A. X-Ray fluorescence analysis of the elemental composition of metal waste of tungsten, Nickel and Copper. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies. 2023;13(4):20–31. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1528-2023-13-4-20-31, EDN TADUVDКубанова А. Н., Гвоздев А. Е. История развития порошковой металлургии и ее применение в современных технологиях // Чебышевский сборник. 2021. Т. 22, № 2 (78). С. 437–448. EDN RLPLOHKubanova A.N., Gvozdev A.E. The history of the development of powder metallurgy and its application in modern technologies. Chebyshevskij sbornik = Chebyshevsky collection. 2021;22(2):437–448. (In Russ.) EDN RLPLOHШишулин А. В., Шишулина А. В. Равновесный фазовый состав и взаимная растворимость компонентов в наночастицах фрактальной формы тяжелого псевдосплава W-CR // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2019. № 11. С. 380–388. EDN DGJHTMShishulin A.V., Shishulina A.V. Equilibrium phase composition and mutual solubility of components in fractal-shaped nanoparticles of a heavy pseudo-alloy W-CR. Fiziko-himicheskie aspekty izucheniya klasterov, nanostruktur i nanomaterialov = Physico-chemical aspects of studying clusters, nanostructures and nanomaterials. 2019;(11):380–388. (In Russ.) EDN DGJHTMИсследование порошковых материалов псевдосплава W-CU / М. Г. Криницын, А. С. Первиков, Н. Е. Торопков, М. И. Лернер // Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики – 2021: материалы XI Всероссийской научной конференции с международным участием / под ред. М. Ю. Орлова. Томск: Томский гос. ун-т, 2022. С. 373–377. EDN QLPREXKrinitsyn M.G., Pervikov A.S., Toropkov N.E., Lerner M.I. Investigation of powder materials of pseudo-alloy W-CU. In: Orlov M.Y. (ed.). Aktual'nye problemy sovremennoj mekhaniki sploshnyh sred i nebesnoj mekhaniki – 2021: materialy XI Vserossijskoj nauchnoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem = Actual problems of modern continuum mechanics and celestial mechanics – 2021: materials of the XI All-Russian Scientific Conference with international participation. Tomsk: Tomskii gos. un-t; 2022. P. 373–377. EDN QLPREXПолучение износостойких порошков из отходов твердых сплавов / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпова // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 12. С. 39–44. EDN NBXQRTAgeev E.V., Gadalov V.N., Semenikhin B.A., Ageeva E.V., Latypova R.A. Obtaining wearresistant powders from solid alloy waste. Zagotovitel'nye proizvodstva v mashinostroenii = Procurement production in mechanical engineering. 2010;(12);39–44. (In Russ.) EDN NBXQRTПолучение и исследование порошков из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов электроэрозионным диспергированием / Е. В. Агеев, Р. А. Латыпов, Е. В. Агеева, А. А. Давыдов. Курск: ИП Горохов Александр Анатольевич, 2013. 200 с. EDN RZROALAgeev E.V., Latypov R.A., Ageeva E.V., Davydov A.A. Preparation and research of powders from waste of tungsten-containing hard alloys by electroerosive dispersion. Kursk: IP Gorokhov Alexander Anatolyevich; 2013. 200 p. (In Russ.) EDN RZROALИсследование алюминиевого порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде / Р. А. Латыпов, Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, Е. П. Новиков // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 4. С. 19–22. EDN VSKPXRLatypov R.A., Ageev E.V., Ageeva E.V., Novikov E.P. Investigation of aluminum powder obtained by electroerosion dispersion in distilled water. Vse materialy. Entsiklopedicheskii spravochnik = All materials. Encyclopedic reference book. 2016;(4):19–22. (In Russ.) EDN VSKPXRАгеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Получение и исследование композиционных медных гальванических покрытий, модифицированных медными электроэрозионными порошками микро- и нанофракций. Курск: Университетская книга, 2016. 131 с. EDN VJFDSXAgeeva E.V., Khoryakova N.M., Ageev E.V. Preparation and research of composite copper electroplating coatings modified with copper electroerosion powders of micro- and nanofractions. Kursk: Universitetskaya kniga; 2016. 131 p. (In Russ.) EDN VJFDSXElectroerosion micro- and nanopowders for the production of hard alloys / R. A. Latypov, G. R. Latypova, E. V. Ageeva, O. V. Kruglyakov // Russian Metallurgy (Metally). 2016. Vol. 2016, no. 6. P. 547–549. https://doi.org/10.1134/S0036029516060082, EDN XFGHZNLatypov R.A., Latypova G.R., Ageeva E.V., Kruglyakov O.V. Electroerosive micro- and nanopowders for the production of hard alloys. Russian Metallurgy. 2016;(6);547–549. http://doi.org/10.1134/S0036029516060082, EDN XFGHZNКузнецова О. Г., Левин А. М., Севостьянов М. А. Модернизация электрохимической переработки тяжелых вольфрамовых сплавов с помощью переменного тока // Новые материалы и перспективные технологии. Шестой междисциплинарный научный форум с международным участием. М.: Центр научно-технических решений, 2020. С. 433–437. EDN CHJJXPKuznetsova O.G., Levin A.M., Sevostyanov M.A. Modernization of electrochemical processing of heavy tungsten alloys using alternating current. In: Novye materialy i perspektivnye tekhnologii. Shestoj mezhdisciplinarnyj nauchnyj forum s mezhdunarodnym uchastiem = New materials and promising technologies. The sixth interdisciplinary scientific forum with international participation. Moscow: Tsentr nauchno-technicheskikh reshenii; 2020. P. 433–437. (In Russ.) EDN CHJJXPФетисов Г. В. Рентгеновские дифракционные методы структурной диагностики материалов: прогресс и достижения // Успехи физических наук. 2020. Т. 190, № 1. С. 2–36. EDN RJBIAYFetisov G.V. X-Ray diffraction methods of structural diagnostics of materials: progress and achievements. Uspekhi fizicheskih nauk = Physics-Uspekhi. 2020;190(1):2–36. (In Russ.) EDN RJBIAYСтруктурно-фазовое состояние теплостойкого сплава высокой твердости, сформированного плазменной наплавкой в среде азота и высокотемпературным отпуском / Н. Н. Малушин, Д. А. Романов, А. П. Ковалев, В. Л. Осетковский, Л. П. Бащенко // Известия вузов. Физика. 2019. Т. 62, № 10 (742). С. 106–111. EDN OASPJRMalushin N.N., Romanov D.A., Kovalev A.P., Osetkovsky V.L., Bashchenko L.P. Structural and phase state of a heat-resistant alloy of high hardness formed by plasma surfacing in a nitrogen medium and high-temperature tempering. Izvestiya vuzov. Fizika. 2019;62(10):106–111. (In Russ.) EDN OASPJRПлесовских А. Ю., Крылова С. Е. Исследование структуры и свойств износостойкого газотермического покрытия с содержанием вольфрама // Frontier Materials & Technologies. 2023. № 2. С. 89–101. EDN UQIPRWPlesovskikh A.Y., Krylova S.E. Investigation of the structure and properties of a wear-resistant thermal gas coating with a tungsten content. Frontier Materials & Technologies. 2023;(2):89–101. (In Russ.) EDN UQIPRWВлияние никеля на состав, структуру и свойства покрытий Ti-Cr-N / А. В. Черногор, И. В. Блинков, Д. С. Белов, В. С. Сергевнин, А. П. Демиров // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2023. Т. 17, № 1. С. 63–74. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2023-1-63-74, EDN PWHHPOChernogor A.V., Blinkov I.V., Belov D.S., Sergevnin V.S., Demirov A.P. The influence of Nickel on the structure, structure and properties of hidden Ti-Cr-N. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional'nye pokrytiya = Powder Metallurgy and Functional Coatings. 2023;17(1):63–74. (In Russ.) http://doi.org/10.17073/1997-308X-2023-1-63-74, EDN PWHHPOЖиров Д. К. Исследование влияния времени механоактивации в центробежной мельнице на характеристики порошков оксида никеля // Химическая физика и мезоскопия. 2021.Zhirov 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 Mesoscopics. 2021;23(3):346–352. (In Russ.) http://doi.org/10.15350/17270529.2021.3.31, EDN RAMIEBТ. 23, № 3. С. 346–352. https://doi.org/10.15350/17270529.2021.3.31, EDN RAMIEBТ. 23, № 3. С. 346–352. https://doi.org/10.15350/17270529.2021.3.31, EDN RAMIEB

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