Структура и свойства мелкодисперсного кобальтового порошка из металлоотходов кобальта марки К1Ау

   Цель. Исследование зависимостей между составом, структурой и свойствами исходных кобальтовых металлоотходов и порошка, полученного путем измельчения этих отходов электрической эрозией в жидких диэлектриках.

   Методы. Мелкодисперсный порошок из металлоотходов кобальта марки К1Ау получали на оригинальной запатентованной установке в жидкой диэлектрической среде – воде дистиллированной путем электрической эрозии. Куски металлоотхода загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью, и через электроды, выполненные из того же металлоотхода, подавали импульсное напряжение от генератора импульсов. При достижении энергии, позволяющей пробить жидкий диэлектрик, присходили электрические разряды между кусками металлоотхода с образованием микрочастиц порошка, которые в дальнейшем исследовали различными методами с установлением их гранулометрического, химического и фазового составов на современном исследовательском оборудовании.

   Результаты. Было установлено, что полученный электроэрозионный кобальтовый порошок имеет размеры в пределах от 0,45 мкм до 38,72 мкм и на поверхности содержит кислород. Фазовый анализ показал наличие в частицах электроэрозионного кобальтового порошка только одной фазы – фазы кобальта. Из анализа состояния формы и морфологии частиц установлено, что полученные частицы в большинстве имеют форму сферы со средним размером 8,6 мкм и комков агломератов, состоящих из мелкодисперсных частиц.

   Заключение. Полученные результаты исследований могут применяться для разработки нового твердого сплава с использованием металлоотходов дорогостоящего сырья кобальта методом электроэрозионного диспергирования с последующим совершенствованием и оптимизацией состава и структуры сплава.

1. 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: VSPMHY.

2. Псевдосплавы 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: XYKGBK.

3. Структура и свойства порошков, полученных электродиспергированием чистых никелевых металлоотходов в дистиллированной воде / Е.В. Агеева, О.Г. Локтионова, Д.А. Улитин, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2024. Т. 14, № 3. С. 8-18. doi: 10.21869/2223-1528-2024-14-3-8-18. EDN: EIEGZE.

4. Получение мелкозернистых твердых сплавов системы WC-Co (обзор) / Н.Н. Трофименко, И.Ю. Ефимочкин, Р.М. Дворецков, Р.В. Батиенков // Труды ВИАМ. 2020. № 1(85). С. 92-100. doi: 10.18577/2307-6046-2020-0-1-92-100. EDN: TVMXDB.

5. Формирование структуры твердых сплавов на основе системы WC-Co с субмикронным зерном в присутствии ингибирующих добавок / Е.Н. Каблов, Е.А. Лукина, А.В. Заводов, И.Ю. Ефимочкин // Труды ВИАМ. 2020. № 4-5(88). С. 89-99. doi: 10.18577/2307-6046-2020-0-45-89-99. EDN: FUDTAU.

6. Соколов А.Г., Бобылев Э.Э., Пломодьяло Р.Л. Влияние цементации на структуру и свойства функциональных диффузионных покрытий на базе карбида титана на твердых сплавах типа ТК и ВК // Письма о материалах. 2020. Т. 10, № 4(40). С. 410-415. doi: 10.22226/2410-3535-2020-4-410-415. EDN: IVQKLP.

7. Влияние параметров горячего изостатического прессования на структуру и свойства сплавов на основе кобальта, получаемых методом селективного лазерного сплавления / И.С. Мазалов, П.Б. Мазалов, Д.И. Сухов, Е.А. Сульянова // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 2(63). С. 3–14. doi: 10.18577/2713-0193-2021-0-2-3-14. EDN: ZOPGKU.

8. Дворник М.И., Михайленко Е.А. Создание ультрамелкозернистого твердого сплава WC-15Co из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов сплава ВК15 в воде // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020. № 3. С. 4-16. doi: 10.17073/1997-308X-2020-3-4-16. EDN: HUEWDA.

9. Исследование 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: Томск. гос. ун-т, 2022. С. 373-377. EDN: QLPREX.

10. Жаропрочные сплавы на основе кобальта / П.Б. Мазалов, Д.И. Сухов, Е.А. Сульянова, И.С. Мазалов // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 3(64). С. 3-10. doi: 10.18577/2713-0193-2021-0-3-3-10. EDN: JWUOZX.

11. Ахметов А.С., Еремеева Ж.В. Изучение характера протекания диффузионного легирования смеси для порошковой быстрорежущей стали // Материаловедение. 2021. № 6. С. 13-16. doi: 10.31044/1684-579X-2021-0-6-13-16. EDN: HITHLB.

12. Грязнов М., Самохин А., Чувильдеев В. Получение композитного порошка системы W-Ni-Fe со сферической формой частиц и исследование возможности его использования в технологии послойного лазерного сплавления // Физика и химия обработки материалов. 2022. № 3. С. 54–66. EDN: UERDWV.

13. Шарипзянова Г.Х., Еремеева Ж.В. Исследование технологии производства твердосплавных материалов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2023. № 1-1. С. 360-370. doi: 10.46689/2218-5194-2023-1-1-360-370. EDN: IQPWOB.

14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов : патент 2449859 Российская Федерация / Агеев Е.В., Семенихин Б.А., Латыпов Р.А., Аниканов В.И.; заявитель и патентообладатель Юго-Зап. гос. ун-т. № 2010104316/02; заявл. 08. 02. 2010; опубл. 10. 05. 2012, Бюл. № 13. 10 с.

15. Кузнецова 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. Т. 2. М.: Центр научно-технических решений, 2020. С. 433-437. EDN: CHJJXP.

16. Фетисов Г.В. Рентгеновские дифракционные методы структурной диагностики материалов: прогресс и достижения // Успехи физических наук. 2020. Т. 190, № 1. С. 2-36. EDN: RJBIAY.

17. Дворник М.И., Власова Н.М. Сравнительный анализ эксплуатационной стойкости субмикронного твердого сплава WC-10Co, спеченного из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием в масле // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2023. Т. 17, № 1. С. 75-84. doi: 10.17073/1997-308X-2023-1-75-84. EDN: ALELTB.

18. Плесовских А.Ю., Крылова С.Е. Исследование структуры и свойств износостойкого газотермического покрытия с содержанием вольфрама // Frontier Materials & Technologies. 2023. № 2. С. 89-101. EDN: UQIPRW.

19. Влияние 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 [и др.] // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2023. Т. 17, № 1. С. 63-74. doi: 10.17073/1997-308X-2023-1-63-74. EDN: PWHHPO.

20. Структура и свойства спеченного изделия из порошка, полученного электроэрозией отходов стали Р18 / Г.Р. Латыпова, Н.Н. Карпенко, Р.А. Латыпов, В.А. Стрижеус // Электрометаллургия. 2023. № 10. С. 34-39. doi: 10.31044/1684-5781-2023-0-10-34-39. EDN: SRRHHO.