Сравнение свойств свинцово-сурьмянистых сплавов, изготовленных искровым плазменным спеканием порошков, полученных электродиспергированием отходов сплава ССу3 в воде и керосине

Целью настоящей работы является сравнение состава, структуры и свойств свинцово-сурьмянистых сплавов, изготовленных искровым плазменным спеканием порошков, полученных электродиспергированием отходов сплава ССу3 в дистиллированной воде и осветительном керосине.  

Методы. Рециклинг исходного сплава ССу-3 производился на экспериментальной установке для электродиспергирования. Процесс диспергирования производился в двух рабочих средах – керосине и воде. В результате получена шихта свинцово-сурьмянистого сплава. Далее полученная шихта сплавлялась в системе SPS 25-10 Thermal Technology. Состав, структуру и свойства полученных сплавов исследовали на современном металлографическом оборудовании.  

Результаты. Установлено, что метод искрового плазменного сплавления позволяет из полученной шихты получить сплавы, обладающие отличными от промышленно применяемых свойствами. Отмечено, что поверхность этих сплавов неоднородна, имеет поры и трещины. Рентгеноспектральный анализ сплава, полученного в керосине и в воде дистиллированной, показал, что на поверхности обоих сплавов содержится Pb, O и Sb. Анализ фазового состава показал, что в составе сплава, полученного в керосине осветительном, присутствуют такие фазы, как Pb₂OCO₃, Pb₂O₃, Sb₆O₁₃ и фаза чистого Pb, в составе сплава, полученного в воде дистиллированной, включает в себя такие фазы, как Sb₂O₄, Pb₃O₄ и фаза чистого Pb. Анализ пористости полученных сплавов показал, что количество крупных пор выше у сплава, полученного в воде, однако площадь пор ниже, чем у сплава, полученного в керосине. В результате испытаний обоих сплавов на микротвердость можно сделать вывод, что сплав, полученный в воде дистиллированной, обладает более высокой микротвердостью.

Заключение. В работе решена важная научно-практическая проблема, направленная на создание прогрессивной, экологически чистой, малотоннажной и безотходной технологии получения новых свинцово-сурьмянистых порошков, пригодных к промышленному применению, и сплавов на их основе.

1. Каменев Б. Ю., Чунц Н. И., Балушкин С. Р. Потенциодинамическое исследование процесса сульфатации отрицательных активных масс свинцово-кислотного аккумулятора // Электрохимическая энергетика. 2010. Т. 10, № 2. С. 71–78.

2. Выбор и оптимизация критериев проектирования конструкции токоотводов свинцово-кислотных аккумуляторов / Ю. Б. Каменев, В. Н. Леонов, И. М. Денисов, С. В. Леонов, Е. И. Остапенко // Электрохимическая энергетика. 2007. Т. 7, № 3. С. 138–141.

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

4. Потенциодинамическое исследование анодного поведения сплава ССу3, легированного кальцием, в среде электролита NaCl / О. Х. Ниезов, И. Н. Ганиев, Н. М. Муллоева, С. У. Худойбердизода // Европейские научные исследования: сборник статей победителей II Международной научно-практической конференции. Пенза: Наука и Просвещение, 2017. С. 54–58. EDN XWDNKN.

5. Якубов У. Ш., Аминбекова М. С., Худойбердизода С. У. Влияние добавок цинка на потенциал свободной коррозии сплава Ссу3, в среде электролита 3%-ного NaCl // Вестник современных исследований. 2017. № 8 (11), ч. 1. С. 59–62. EDN ZMISRJ.

6. Потенциодинамическое исследование сплава Ссу3, легированного кальцием в среде электролита NaCl / О. Х. Ниезов, И. Н. Ганиев, Н. М. Муллоева, С. У. Худойбердизода // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2018. № 1(23). С. 37–41. EDN YUGLPE.

7. Патент 2449859 Российская Федерация, МПК B22F 9/14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А., Аниканов В. И. № 20101104316/02; заявл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13.

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: Университетская книга, 2020. С. 188–194.

9. Влияние состава свинцовых сплавов на проводимость коррозионного слоя положительных решеток в свинцово-кислотном аккумуляторе / М. М. Бурашникова, Е. В. Иноземцева, С. Е. Таланов, И. А. Казаринов // Электрохимическая энергетика. 2009. Т. 9, № 4. С. 209–217.

10. Взаимосвязь состава, структуры и свойств электродных аккумуляторных паст / А. П. Кузьменко, А. В. Степанов, Ф. Ф. Ниязи, А. М. Иванов, Е. А. Гречушников, В. А. Харсеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 2 (41), ч. 1. С. 102a–109. EDN OZYIXZ.

11. Electrical performance improvement of lead-acid battery under the impact of micro carbon additives / A. P. Kuzmenko, E. A. Grechushnikov, V. A. Kharseev, A. N. Salnikov // Russian Microelectronics. 2019. Vol. 48, no. 8. P. 589–598. https://doi.org/10.1134/S1063739719080109. EDN KULKJQ.

12. Гречушников Е. А., Русанов П. А., Харсеев В. А. Исследование структурных превращений с участием органического расширителя при изготовлении электродного материала свинцового аккумулятора // Сборник научных статей 2-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых: в 3 т. Курск: Университетская книга, 2018. С. 195–198. EDN YXASPP.

13. Гречушников Е. А., Мишин А. А., Харсеев В. А. Исследование свинцово-кислотного аккумулятора с H2SO4-H3BO3 электролитом // Наука молодых – будущее России: сборник научных статей 2-й Международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых: в 5 т. / отв. ред. А. А. Горохов. Курск: Университетская книга, 2017. Т. 4. С. 290–293. EDN YNWKHU.

14. Properties of the coatings fabricated by plasma-jet hard-facing by dispersed mechanical engineering wastes / R. A. Latypov, E. V. Ageev, G. R. Latypova, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018(6). P. 573–575.

15. 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.

16. 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.

17. Manufacture of Cobalt–Chromium powders by the electric discharge dispersion of wastes and their investigation / R. A. Latypov, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018(12). P. 1177–1180.

18. Агеева Е. В., Королев М. С. Получение порошкового материала из свинцово-сурьмянистой пластины кислотного аккумулятора // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 1(34). С. 4–12.

19. Ageeva E. V., Khor’yakova N. M., Ageev E. V. Morphology and composition of copper electrospark powder suitable for sintering // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35(1). P. 33–35.

20. Electroerosion micro- and nanopowders for the production of hard alloys / R. A. Latypov, E. V. Ageeva, O. V. Kruglyakov, G. R. Latypova / Russian Metallurgy (Metally). 2016. Vol. 2016(6). P. 547–549.

21. Elemental composition of the powder particles produced by electric discharge dispersion of the wastes of a VK8 hard alloy / R. A. Latypov, E. V. Ageev, G. R. Latypova, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2017. Vol. 2017(12). P. 1083–1085.