СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
METHOD OF PRODUCTION OF POWDER MATERIALS FOR ELECTRODES OF CHEMICAL CURRENT SOURCE

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления порошкового материала для электрода химического источника тока.
Известен способ изготовления порошковых материалов для водородных элементов с двухскелетными электродами с катализатором на основе никеля (Юсти Э., Винзель А. Топливные элементы. - М.: Мир, 1964. - 480 с.) с добавками железа (до 50 мас.%) путем приготовления сплава Ренея, измельчения его, рассева и сортировки порошка, смешивания порошка сплава Ренея с порошком железа и карбонильного никеля, горячего прессования, позволяющего предотвратить саморазрушения материала и спекания.
Данный способ характеризуется сложностью технологии по сравнению с традиционным способом смешивания - прессования - спекания ввиду необходимости дополнительных операций - приготовления сплава Ренея, последующего его измельчения и горячего прессования.
-1
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления пористой основы порошкового материала для водородного электрода химического источника тока (Патент 2127475 РФ. Способ изготовления рельефной пористой основы водородного электрода химического источника тока / В.В.Галкин, В.П.Кулыга, С.Д.Лихоносов и т.д. // Открытое акционерное общество "Сатурн". - 1999. - №6.). Способ включает подготовку шихты - отжиг в лабораторной печи (430°С, 20 мин) и размол порошка никеля в шаровой барабанной мельнице с последующим смешиванием его с порообразователем (NaCl) 18 мас.% и связующим (ПВС-поливиниловый спирт) в среде этилового спирта при частоте вращения барабана ν=8 мин в течение 1 ч, формование, спекание (600°С, 1 ч), удаление порообразователя отмывкой в горячей воде, нанесение рельефа на поверхность и дополнительное спекание (820-830°С, 1 ч).
Однако известный способ характеризуется сочетанием неоднородности пористой структуры ввиду операции смешивания и относительно невысокой пористости основы 55% за счет использования малого количества порообразователя.
Решаемая задача - повышение эффективности технологии получения порошковых материалов для электродов химических источников тока с развитой поверхностью за счет повышения пористости до 57-68% и равномерного распределения пор по всему объему материала.
Задача решается путем подготовки шихты, содержащей порошок никеля, порообразователь и связующее, формования, спекания, удаления порообразователя отмывкой в горячей воде и дополнительного спекания, причем шихта содержит 18-36 мас.% порообразователя и дополнительно - порошок железа, а подготовку шихты проводят механохимической активацией в шаровой планетарной мельнице в течение 0,4-1,6 ч.
-1
Пример 1. Изготовление порошкового материала производят по следующей технологии: подготовка шихты механохимической активацией в шаровой планетарной мельнице "САНД-1” (частота вращения ротора ν=290 мин) в течение
МХА
ш
ш
ш
ш
ш
хп
(τ) 0,4 ч при соотношении S=M:m=10:1 мас., размалывающих шаров М (d=10 мм) и шихты m, в качестве исходных материалов используют порошки ПЖВ 3.160.26 25 мас.%, ПНК-1Л5 15 мас.%, поваренную соль с содержанием NaCl 99,9% 29% от массы шихты, ПВС 3% от массы шихты и 95%-ный раствор этилового спирта 10% от массы шихты; засыпка порошковой смеси в пресс-форму (5 г) и ее прессование (р=300 МПа); спекание формовки в среде диссоциированного аммиака (τ=1 ч) при температуре (T) 600°С; удаление порообразователя отмывкой в горячей воде (T=100°С, τ=1 ч); дополнительное спекание заготовки (T=820-830°С; τ=1 ч). Порошковый материал после дополнительного спекания имел остаточную пористость 65-70%.
МХА
Пример 2. Технология изготовления порошкового материала проводится в соответствии с примером 1, за исключением того, что при приготовлении шихты концентрация порообразователя снижается до 18%, а подготовку шихты проводят в течение τ=1,6 ч. Порошковый материал после дополнительного спекания имел остаточную пористость 55-57%.
МХА
Пример 3. Порошковый материал изготавливают по примеру 1, однако количество железного порошка, вводимого в шихту, составляло 10 мас.%, а порообразователя 36 мас.% обработку шихты проводят в течение τ=1 ч. Порошковый материал после дополнительного спекания имел остаточную пористость 64-67%.
Использование предложенного способа обеспечивает получение качественных (без трещин, расслоений, разрушений и т.д.) порошковых материалов для электродов химических источников тока с развитой поверхностью позволяет повысить эффективность технологии их получения при оптимальном использовании порообразователя и достижении пористости 57-68%.
№ примера
Время обработки шихты, ч
Содержание ПЖВ 3.160.26, мас.%
Содержание порообразователя, мас.%
Пористость, %
1
0,4
25
29
65-70
2
1,6
18
55-57
3
1
10
36
64-67