Исследование процесса прессования и спекания шихты свинцово-сурьмянистого сплава ССу-3, полученной электроэрозионным диспергированием

Целью настоящего исследования является изготовление из полученной методом электроэрозионного диспергирования шихты свинцово-сурьмянистого сплава ССу3, заготовок, при определенных параметрах прессования и спекания, определение влияния давления на плотность конечных заготовок, а также нахождение зависимостей по усадке за время операции спекания.

Методы. Для выполнения данного исследования потребовалась шихта свинцово-сурьмянистого сплава  ССу3, полученная методом электроэрозионного диспергирования. Процесс прессования производился в специально разработанной для этого исследования пресс-форме на гидравлическом напольном прессе NORDBERG N3612 в двух режимах под нагрузкой 2,5 и 5 т соответственно, время выдержки под давлением в обоих случаях составило 10 минут. Спекание производилось в графитовом тигле, который был помещен в печь для нагрева литейных форм ЭКПС–10, где в течение 120 минут выдерживается постоянная температура 296 градусов. 

Результаты. Экспериментальным путем получено, что при увеличении усилия в два раза плотность заготовки увеличивается на 2%, что обусловлено более тесным взаимодействием между частицами металла. Отмечено, что для создания изделий, обладающих большей пористостью, необходимо снижение давления при прессовании, а для создания изделий, обладающих большей твердостью, необходимо большее давление. Различие в цвете заготовок обусловлено степенью окисления шихты кислородом во время остывания брикетов после прессования, происходит изменение соединений элементов сплава в процессе окисления его кислородом, образуются оксиды и пероксиды свинца, которые, в свою очередь, влияют на химические свойства сплава. Серый цвет – низкое содержание оксидов кислорода, а коричневый, вплоть до оранжевого, характеризуется высоким содержанием пероксидов свинца.

Заключение. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего изучения и совершенствования состава и структуры сплава, а также для подбора оптимальных режимов прессования и спекания в дальнейших исследованиях.

1. Либенсон Г. А., Лопатин В. Ю., Комарницкий Г. В. Процессы порошковой металлургии: в 2-х т. Т. 1: Производство металлических порошков. М.: МИСИО, 2001. 368 с.

2. Крепышева Э. И. Исследование и принципы работы устройств сохранения энергии на примере свинцово-кислотного аккумулятора и ионистора // Будущее науки – 2019: сборник научных статей 7-й Международной молодежной научной конференции. Курск, 2019. С. 200–203.

3. Пат. 2686667 Рос. Федерация, МПК Н01М 2/16, Н01М 10/06. Препятствующие сульфатированию приклеиваемые плиты для свинцово-кислотных аккумуляторов / Хуускен Р.; заявитель и патентообладатель ОСВ ИНТЕЛЛЕКЧУАЛ КАПИТАЛ, ЭлЭлСи (US). № 2017101144; заявл. 17.06.2015; опубл. 30.04.2019, Бюл. № 13.

4. Alvear G., Arthur P., Partington P. Feasibility to profitability with copper ISASMELT™ // Proceedings of Copper 2010. Hamburg, Germany, 2010. Vol. 1. P. 21–24.

5. Пат. 179473 Рос. Федерация, МПК Н01М 10/42, Н01М 10/48. Свинцово кислотный аккумулятор с индикатором степени заряженности / Шуткова О. А., Осипов А. Ю.; заявитель и патентообладатель ООО «Аккумулятор инноваций». № 2017133339; заявл. 25.09.2017; опубл. 16.05.2018, Бюл. № 14.

6. The ISA-YMG Lead smelting process / B. Errington, P. Arthur, J. Wang, Y. Dong // Proceedings of the International Symposium on Lead and Zinc Processing. Kyoto, Japan, 2005. P. 581–599.

7. Агеева Е. В., Королев М. С., Воробьев Ю. С. Исследование элементного состава свинцово-сурьмянистых сплавов методом рентгенофлуоресцентного анализа // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т 10, № 4. С. 8–21

8. Королев М. С., Агеева Е. В. Изучение свойств свинцово-сурьмянистых сплавов // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ – 2020): сборник статей XII Международной научно-технической конференции. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2020. С. 188–194.

9. Yonglang G. In situ electrochemical scan to study the behavior of the asymmetric (single-side) pasted positive plate as used in automotive lead-acid batteries // J. Appl. Electrochem. 2006. Vol. 36, no. 3. P. 363−368.

10. Погосян А. А., Бессер А. Д., Сорокина B. C. Переработка использованных аккумуляторов – основа рециклинга свинца. М.: ФГУП «ЦНИИАТОМИНФОРМ», 2005. 256 с.

11. Колосовский В. В., Силенко В. Н. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. СПб.: С.-Петерб. гос. аграрный ун-т, 2004. 104 с.

12. Пат. 2634591 Рос. Федерация, МПК Н01М 10/12, НМ01 М 4/16. Способ изготовления аккумулятора свинцово-кислотной системы с поверхностными электродами / Шлыков В. А., Емельянов С. Г.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет. № 2015152563; заявл. 09.12.2015; опубл. 01.11.2017, Бюл. № 31.

13. Рентгеноспектральный микроанализ нихромового порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в среде керосина / Е. В. Агеев, А. А. Горохов, А. Ю. Алтухов, А. В. Щербаков, С. В. Хардиков // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 1 (64). С. 26–31.

14. Исследование пористости сплава ВНЖ, спеченного из электроэрозионных порошков, полученных в воде / Е. В. Агеев, Н. М. Хорьякова, Е. П. Новиков, М. С. Королев // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2021. № 7(254). С. 32–35. https://doi.org/10.35211/1990-5297-2021-7-254-32-35.

15. Получение порошкового материала из свинцово-сурьмянистой пластины кислотного аккумулятора / Е. В. Агеева, М. С. Королев // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 1(34). С. 4–12. https://doi.org/10.47581/2021/SMTT/34.1.001.

16. The phase composition of products from electro-erosive cobaltochrome powders, obtained by additive technologies / E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, M. S. Korolyov // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. P. 611–616. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.299.611.

17. Investigation of the microstructure and X-ray spectral microanalysis of powder material obtained from waste of the KNT16 brand tungsten-free hard alloy / B. N. Sabel’nikov, A. E. Ageeva, V. O. Podanov, M. S. Korolev // MATEC Web Conf. 2020. Vol. 329. P. 02011.

18. Study of the fractional composition of electroerosive powder materials of the tungsten nickel iron alloy obtained in lighting kerosene / E. V. Ageev, N. M. Harakova, S. V. Pikalov, M. S. Korolev, V. O. Podanov // MATEC Web Conferences. 2020. Vol. 329. P. 02013. https://doi.org/10.1051/matecconf/202032902013/.

19. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5 (44), ч. 2. С. 99–102.

20. Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Е. В. Агеева, Р. В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1 (40), ч. 1. С. 182–189.

21. Оценка эффективности применения твердосплавных электроэрозионных порошков в качестве электродного материала / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 1. С. 19–22.

22. Исследование химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5. (38), ч. 1. С. 138a–144.