Спосіб отримання пористого матеріалу з феромагнітного порошку

Винахід відноситься до порошкової металурга, а саме до технологи" виготовлення пористих матеріалів і може бути використаний при виробництві фільтрів. Відомий спосіб отримання пористого матеріалу з феромагнітного порошку (авторське свідоцтво СРСР №500900, пріоритет від 01.02.74, МКВ: B22F3/12), в якому готують газопорошкову суміш, осаджують газопорошкову суміш на сітку і спекають її разом із сіткою, причому в газопорошкову суміш додають полівінілбутіраль у кількості 1,0-5,5% від ваги металевого порошку. Загальними ознаками відомого способу і рішення, що заявляється, є підготовка газопорошкової суміші, осадження і наступне спікання порошку. Відомий спосіб дозволяє одержувати фільтруючий матеріал з високою пластичністю матеріалу, однак, осадження порошку, якій містить полівінілбутіраль, на сітку і спікання порошку разом із сіткою утворює матеріал з нерівномірним розподілом пор, так як він не має волокнисту структуру, що знижує якість матеріалу. Відомим є, також, спосіб отримання фільтруючого матеріалу по опису винаходу до авторського свідоцтва СРСР №1623714, пріоритет від 17.02.89, МКВ: В01Д39/10, що передбачає заповнення форми феромагнітними частинками і спікання разом з формою. При цьому заповнення форми феромагнітними частинками виконують пошарове, на кожен шар в процесі його формування впливають магнітним полем, причому напрямок магнітного поля змінюють для кожного наступного шару. Так, на форму з латунної сітки наносили шар голчастих частинок і поміщали горизонтально в електролітичну ванну. В електролітичній ванні створювали постійне магнітне поле, перпендикулярне площині частинок, за допомогою якого формували перший шар. Потім над шаром встановлювали анод. Роль катода виконував шар частинок. Пропущенням струму через електролітичну ванну скріплювали частинки шляхом спікання. Після цього відключали струм, змінювали напрямок силових ліній на 90 градусів (уздовж шару частинок), насилали чергову порцію голчастих частинок, формували другий шар і повторювали процедуру спікання частинок. Після закріплення другого шару розташовували магніти так, щоб силові лінії були під кутом 45 градусів відносно шару частинок, насипали шар сферичних частинок і повторювали процедуру формування і спікання частинок. Після цього форму з фільтруючим елементом витягали з ванни, промивали і висушували. Загальними ознаками описаного аналога і рішення, що заявляється, є вплив на феромагнітні частинки постійним магнітним полем з наступним спіканням частинок у формі. Використання зазначеного способу дозволяє підвищити пористість матеріалу виробів. Так, в описаному прикладі максимальна пористість, що була отримана в верхньому шарі з сферичних частинок, дорівнювала 0,6. Практичне застосування такого продукту як фільтруючого матеріалу в багатьох випадках неможливо через низьку пористість. Істотно збільшити пористість матеріалів із феромагнітних порошків зазначеним способом практично неможливо. За прототип вибраний спосіб отримання пористого матеріалу з феромагнітного порошку (патент України №20298, пріоритет 29.08.94, МКВ: B22F300, B22F3/10). Відповідно до зазначеного способу готують газопорошкову суміш, яку у вигляді потоку пропускають через магнітне поле, після чого газопорошкову суміш вільно осаджують в форму і спікають. Так, порошок карбонільного нікелю крупністю менше 10мкм продували струменем повітря з швидкістю 50м/с. Газопорошкову суміш, що при цьому утворюється, направляють зверху вниз в вертикальний канал з діамагнітного матеріалу, в якому порошок осаджують на горизонтальну підкладку. В вертикальному каналі створюють постійне магнітне поле за допомогою соленоїда, що охоплює канал. Напруженість магнітного поля в каналі складала 8000А/м. Зразок, що отримують в результаті осадження порошку в вертикальному каналі на графітову підкладку, опікають у водні при 800°С у протягом 5 годин. Пористість зразка після спікання - 0,88. При відсутності у вертикальному каналі магнітного поля пористість зразка після спікання 0.43. Збільшення пористості при впливі магнітним полем на газопорошкову суміш пояснюється намагнічуванням частинок феромагнітного порошку, притяганням частинок друг до друга різнойменними магнітними полюсами з утворенням нитковидних форм, які після осадження в форму і спікання забезпечують волокнисту структуру матеріалу чи виробу і збільшення його пористості Режим продувки порошку для утворення газопорошкової суміші, довжина вертикального каналу, напруженість магнітного поля в каналі, час осадження порошку, режим спікання визначаються матеріалом порошку, а також характеристиками матеріалу чи виробу, і в більшості випадків визначаються експериментально. Загальними ознаками відомого способу по прототипу і рішення, що заявляється, є подача газопорошкової суміші у виді потоку роз'єднаних тонкодисперсних частинок в форму, вплив на потік магнітним полем і наступне спікання порошку. Спосіб, вибраний як прототип, дозволяє одержати високопористі матеріали і вироби з використанням широко поширених металевих феромагнітних порошків за рахунок агломерації частинок порошку в нитковидні структури в умовах газопорошкової суміші. Однак, при вільному осадженні порошку в постійному магнітному полі утворення нитковидних структур в основному обмежується утворенням первинних ланцюжків із близько розташованих частинок порошку. Подальший розвиток нитковидних структур за рахунок взаємного з'єднання первинних ланцюжків в умовах вільного осадження порошку в постійному магнітному полі практично не відбувається. В результаті кінцевий продукт характеризується недостатньо розвитою волокнистістю структури, що обмежує можливості способу з погляду подальшого збільшення пористості матеріалів і виробів. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу отримання пористого матеріалу з феромагнітного порошку за рахунок особливостей виконання технологічних операцій, в якому забезпечується збільшення волокнистості при рівномірному розподілі пор. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання пористого матеріалу з феромагнітного порошку, що включає готування газопорошкової суміші, яку у вигляді потоку пропускають через магнітне поле, вільне осадження газопорошкової суміші в форму і спікання, відповідно до винаходу, вектор напруженості магнітного поля встановлюють колінеарне вектору швидкості потоку газопорошкової суміші, при цьому градієнт напруженості магнітного поля в площині, перпендикулярній вектору швидкості потоку газопорошкової суміші, не перевищує 450550А/м. Причинно-наслідковий зв'язок суттєвих ознак рішення, що заявляється, і технічного результату, що досягається, полягає в наступному. Готування газопорошкової суміші дозволяє отримати необхідний склад речовини для здійснення способу. Пропускання потоку газопорошкової суміші через магнітне поле намагнічує частинки феромагнітного порошку, дозволяє утворити з частинок феромагнітного порошку подовжені ланцюжки. Вільне осадження газопорошкової суміші в форму дозволяє отримати пористий матеріал. Спікання порошку дозволяє закріпити отриманий матеріал у формі. Встановлення вектора напруженості магнітного поля колінеарне вектору швидкості потоку газопорошкової суміші дозволяє розташовувати ланцюжки з частинок феромагнітного матеріалу вздовж вектора швидкості потоку і зменшує поперечну дію аеродинамічних сил на утворені ланцюжки, що запобігає руйнуванню ланцюжків і забезпечує збільшення волокнистості матеріалу. Значення градієнту напруженості магнітного поля в площині, перпендикулярної вектору швидкості потоку, не більше 450-550А/м забезпечує рівномірність заповнення форми нитковидними структурами і, тим самим, збільшує рівномірність розподілу пор. Таким чином, істотні ознаки знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Нижче приводиться докладний опис способу отримання пористого матеріалу з феромагнітного порошку. Готують газопорошкову суміш, яку у вигляді потоку пропускають через магнітне поле. Первинні ланцюжки, що утворяться в магнітному полі, з декількох частинок феромагнітного порошку, відповідно до законів аеродинаміки для двофазних потоків, рухаючись в потоці, прагнуть орієнтуватися більшою віссю по напрямку руху потоку, паралельно вектору швидкості газу. У той же час первинні ланцюжки прагнуть орієнтуватися уздовж магнітних силових ліній, паралельно вектору напруженості магнітного поля. При орієнтації векторів швидкості газу і напруженості магнітного поля колінеарне поперечна дія аеродинамічних сил на утворені ланцюжки значно зменшується, крім того імовірність того, що окремі частинки порошку, що ще не з'єдналися в ланцюжки і транспортуються газом, приєднуються до кінців раніше утворених ланцюжків, збільшуючи їх довжину. У результаті ланцюжки подовжуються, а їхні поперечні розміри залишаються незмінними, таким чином, формуються більш тонкі і довгі волокна. Значення градієнту напруженості магнітного поля в площині, перпендикулярної вектору швидкості потоку, не більше 450-550А/м забезпечує рівномірність заповнення форми нитковидними структурами при осадженні більш розвитих нитковидних структур порошку в форму. Наступним спіканням нитковидних структур в формі одержують матеріал, в якому забезпечується збільшення волокнистості при рівномірному розподілі пор.