CC BY
1
УДК 661.856
БОТ: 10.15587/2312-8372.2019.163794
АНАЛ1З ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ТА МОРФОЛОГ1ЧНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ВИГОТОВЛЕННЯ БРОНЗУВАЛЬНИХ ПОРОШК1В 13 СТРУЖКОВИХ В1ДХОД1В
Морозов А. С.
1. Вступ
Пщвищення ргвня якосп пол1граф1чно! 1 паковально! продукцп зумовлюють необхщшсть застосування на полпраф1чних тдприемствах р1зноматтних технолопчних процешв, а також використання меташзованих матер1ашв для досягнення найбтьш популярного ефекту серед замовникгв металевого блиску пол1граф1чно! продукци. Цього ефекту дозволяе друк меташзованими фарбами та бронзування. Металев1 пггменти, як використовують при бронзуванш, являють собою порошки, одержат за допомогою ргзномаштних технологш [1-3]. Металев1 частинки пор1вняно недавно використовуються в полгграфп, але результат дае про себе знати [4-6]. Якщо порошкова металурпя по вщсотку використання посщае перше мюце 1 займае 90 %, то в полпраф1чнш галуз1 використовуеться лише 1 % [7]. Цього вистачало для оздоблення пол1граф1чно! продукци до тепершнього часу. Проте сучасш умови розвитку пол1граф1чно! продукци вимагають суттевого розширення застосування металевих порошк1в для одержання як1сних полпраф1чних вироб1в [8-10]. Окр1м того, як металев1 шгменти можна застосовувати стружков1 вщходи. Стружка алюмшево! бронзи е морфолопчно вигщним матер1алом для отримання порошюв 1 затрачена на утворення стружки енергтя не обесцшюеться. Отже, об'ектом дослгдження е технология практичного одержання металевих порошюв 1з стружкових в1дход1в алюмшево! бронзи з подальшим !х використанням у якосп шгменпв для полпраф1чних процешв. А метою дослгджень е анашз морфолопчних особливостей стружки алюмшево! бронзи БрАЖ 9-4 та визначення можливостей подальшого використання порошку на й основ1 у полпрафи.
2. Методика проведення дослщжень
Зони пластично! деформаци у вщдтяемому елеменп стружки, а також в области, що випереджае та супроводить деформаци, мають темний колр. Мжродослщження [11] показало, що це пов'язано з високою щтьтстю площин ковзання, 1 вщповщно, дислокандй. Процес наростае з1 збтьшенням глибини р1зання. Зона випереджаючого змщнення 1,031,45 мм набагато больше глибини змщненого шару тд р1зцем 0,05-0,30 мм. Ступшь пластично! деформаци структурних складових неоднакова Лши ковзання мають певну кристалографчну ор1ентац1ю в р1зних зернах. Знаходячись у вихщному стан в дисперсшнш (10-30 мм) 1 дезор1ентоватй зон пластично! деформаци, а-фаза спочатку витягуеться в площит, нормальней до напрямку руху р1зця, а потм повертеться у напрямку його руху. При цьому поверхневий шар набувае волокнисто! будови. Меж! зерен в зот деформаци частково або повтстю втрачають сво! окреслення (рис. 1).
Рис. 1. Локалiзацiя пластично!' деформацп
Для подрiбнення стружки кольорових вiдходiв використовуеться технологiя, яка приведена у [11, 12].
3. Результати досл1джень та обговорення
Пддаючись ударному впливу обертових частин бил у атриторi [11, 12], стружковi частинки дляться на бшьш дрбт елементи. В початковому сганi вони мали клиноподбну форму, а в подрбнювач завдяки ствконтакту та поверхневш деформацп вершини i ребра зминаються, при цьому рiзкi профт зм1нюються на бшьш обкаташ, гострi кути на туп1. У результат! виходять частинки стовпчато! форми з перетином, близьким до трапецеидального. Хоча стружка i являе собою пластично деформований, тобто значно змщнений матежл, в ход! диспергування на поверхш частинок утворюються вм'ятини -формуються делянки з ослабленими перетинами. При наступних ударах в цих зонах, нездатних до подальшо! пластично! деформацп, концентращя дефектов стае граничною i вщбуваеться крихке руйнування по виникаючим мкро- i макротрщинам. В результат! утворюються частинки переважно у формi неправильного чотирикутника
Оскiльки знову утвореш частинки успадковують всi мжро- i макродефекти стружки, а, отже, мають бшьш низьку мiцнiсть, то в результат прикладених напруг, вони руйнуються швидше. Але ^м дефеклв, що мають свою передiсторiю в процес багаторазового навантаження, виникають i новi.
Найбiльш вiрогiдним мiсцем зародження трщин е поверхневi шари на межi частинки, що руйнуеться, зi здавлюючим тiлом, тобто в мюцях найбiльших сколюючих напруг. Причому цей процес полегшуеться вже наявними дефектами поверхш у виглядi дислокацiй i мiкронесуцiльностей.
Мiкроскопiчнi дослiдження показали, що в бшьшост випадкiв в частинках виникае не одна, а безлiч трщин, що поширюються переважно зигзагоподiбно, в результат чого вони набувають осколкову форму. Слщ зазначити, що порошок, отриманий у вiбромашинi, мае бшьш розвинену i насичену мшронесуцшьностями поверхню порiвняно з порошком з атритора [11, 12].
Мжроструктура частинок порошку успадковуе особливосп будови литого металу i стружки. Однак, глибина i ступшь пластично деформованих шар1в бтьше. Мжротвердоть альфа-фази в поверхневих шарах часток становить 281-303 Н, у центральних - 230-270 Н. У пор!внянш зi стружкою мкротвердють структурних складових при подрiбненнi шдвищуеться в середньому в 1,1-1,14 рази, а по вщношенню
до литого металу в 1,4—1,6 рази. Суттево! вщмшносп в твердосп частинок порошку, отриманого в атритор1 1 в в1брацшному подр1бнк>вач1, не спостерггаеться [12, 13].
Дослщження тонко! структури показали, що в процес подр1бнення стружки за рахунок додатково! пластично! деформаци щщьшсть дислокацш 1 величина мкровикривлень кристалiчио! решётки порошкових частинок збтьшуеться [14].
Морфолопя частинок на р1зних стад1ях подр1бнення стружки алюмшево! бронзи приведена на рис. 2.
О ж з
Рис. 2. Морфолопя частинок на р1зних стад1ях подр1бнення стружки алюмшево! бронзи на прокатному сташ: а-в - 3-4 хв. (х201); г-е - 5-6 хв.
(х241); е-з - 10 хв. (х781)
Шсля отримання бронзувального порошку було виготовлено бронзувальну пасту. Склад сумiшi для бронзування: олшно-смоляний лак 1 л та бронзовий порошок 400-450 г. Бронзовий порошок затирають на невеликш кшькост лаку. Отриману сумiш розводять рештою лаку до робочо! в'язкостг Для виготовлення сумiшi з алюмтевого порошку його беруть 200-220 г на 1 л лаку.
Для роботи сумш виготовляють невеликими поршями, якi мають бути вiдразу використаш, оскiльки при довгому зберiганнi спостершаеться сильне змочування частинок бронзи, як осiдають на дно посудини. Надал пiд час нанесення на поверхню частинки бронзи не будуть спливати у зовшшнш шар плiвки i вона втратить блиск, стане тьмяною.
4. Висновки
В ходi дослщження показано, що завдяки властивостям поверхш стружкових частинок у виглядi численних дефеклв е перспектива ïx подальшого використання як порошкiв певних фракцш. Особливостi прокатки стружкових частинок складаються з того, що: по-перше, вони утворюють стрiчку невеликоï мiцностi, по-друге, вона легко руйнуеться в звичайному атриторi [11, 12]. Частота таких операцш з наведеними вище послщовностями дозволяе отримувати порошки дуже маленьких фракцш 10-20 мкм з мтмальним окисненням. Подальшi дослiдження будуть спрямоваш на виробництво менших частинок з меншим ступенем окислення та з бшьшою кiлькiстю ïx оптичних властивостей, оскшьки це безпосередньо впливае на економiчнi важелi друкованоï продукцiï.
Проведет у роботi дослiдження присвяченi розробш теxнологiï одержання порошкiв рiзниx фракцш у виглядi дисперсного наповнювача для гальмiвниx накладок автомобiльного та заизничного транспорту (розмiр частинок до 1 мм). А також бронзувальних порошюв для оздоблення полiграфiчниx виробiв (фракшя 50-70 мкм) i порошкiв ультрадисперсно!' фракцiï у якостi металевих шгментв для виробництва металiзованиx фарб [12-14].
Лггература
1. Ogura K. Technology for Powder Production and Evaluation of Powders // Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy. 2006. Vol. 53, Issue 4. P. 340. doi: http://doi.org/10.2497/jjspm.53.340
2. Solid State Sintered 3-D Printing Component by Using Inkjet (Binder) Method / Frykholm R., Takeda Y., Andersson B.-G., Carlstrôm R. // Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy. 2016. Vol. 63, Issue 7. P. 421-426. doi: http://doi.org/10.2497/jjspm.63.421
3. Zhang Y., Ye H., Liu H. Preparation and characterization of blue color aluminum pigments Al/SiO2/PB with double-layer structure // Powder Technology. 2012. Vol. 217. P. 614-618. doi: http://doi.org/10.1016/j.powtec.2011.11.035
4. Kitsomboonloha R., Bera T., Dutta J. Direct Synthesis of Anisotropic Metal Particles by Ink Jet Printing Technique // Advanced Materials Research. 2008. Vol. 55-57. P. 585-588. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.55-57.585
5. Kronberger R., Wienstroer V. 3-D printer FSS using printing filaments with enclosed metal particals // Progress in Electromagnetics Research Symposium-Fall (PIERS-FALL). Singapore, 2017. doi: http://doi.org/10.1109/piers-fall.2017.8293245
6. Ishida Y., Nakagawa G., Asano T. Inkjet Printing of Nickel Nanosized Particles for Metal-Induced Crystallization of Amorphous Silicon // Japanese Journal of Applied Physics. 2007. Vol. 46, Issue 9B. P. 6437-6443. doi: http://doi.org/10.1143/jjap.46.6437
7. Волошин В. С. Природа отходообразования. Мариуполь: Рената, 2007. 666 c.
8. Babaei V., Hersch R. D. Color Reproduction of Metallic-Ink Images // Journal of Imaging Science and Technology. 2016. Vol. 60, Issue 3. P. 3050313050310. doi: http://doi.org/10.2352/j.imagingsci.technol.2016.60.3.030503
9. 3D printing of high-strength aluminium alloys / Martin J. H., Yahata B. D., Hundley J. M., Mayer J. A., Schaedler T. A., Pollock T. M. // Nature. 2017. Vol. 549, Issue 7672. P. 365-369. doi: http://doi.org/10.1038/nature23894
10. Recent advances in inkjet printing synthesis of functional metal oxides / Liu X., Tarn T.-J., Huang F., Fan J. // Particuology. 2015. Vol. 19. P. 1-13. doi: http://doi.org/10.1016/j.partic.2014.05.001
11. Перспективи використання стружки алюмиево! бронзи в полiграфiчних процесах / Киричок П. О., Рож Т. А., Морозов А. С., Савченко К. I. // Технолопя i техшка друкарства. 2009. №2 3. С. 81-89.
12.Морозов А. С., Савченко Е. И. Использование металлических пигментов при изготовлении этикетки и упаковки // Упаковка. 2008. № 2. С. 28-31.
13. Морозов А. С., 1васенко М. В., Шаховая О. В. Обробка метаизованих колощних систем // Технолопя i техшка друкарства. 2013. № 2. С. 47-53.
14. Метаизована фарбова пивка: патент Украши МПК (2012.01), ^DH^ / Морозов А. С. опубл.26.03.2012. Бюл. № 6.
