PL220294B1 - Proszek stanowiący półfabrykat do wytwarzania elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych, oraz sposób wytwarzania tego proszku - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest proszek stanowiący półfabrykat do wytwarzania elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych zawierający proszek metalu, zwłaszcza miedzi, żelaza, mosiądzu lub brązu oraz spieczone z nim lepiszcze z tworzywa organicznego.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania proszku stanowiącego półfabrykat do produkcji elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych zawierający proszek metalu, zwłaszcza miedzi, żelaza, mosiądzu lub brązu oraz spieczone z nim lepiszcze z tworzywa organicznego.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 5,328,775 jest znany artykuł z metalu szlachetnego uformowany z fazy stałej spieczonego produktu proszku metalu szlachetnego. Celem wytworzenia artykułu z metalu szlachetnego nadająca się do formowania mieszanina zawierająca proszek metalu szlachetnego i spoiwo usuwane podczas spiekania zostają uformowane do postaci przedmiotu, a następnie uformowany przedmiot zostaje poddany spiekaniu. Nadająca się do formowania mieszanina jest wytwarzana przez przygotowanie proszku metalu szlachetnego, przygotowanie galaretowatego spoiwa celulozowego mieszaniem celulozy z wodą i pozostawieniem jej w zadanym czasie, oraz zmieszanie ze sobą proszku metalu szlachetnego i galaretowatego spoiwa celulozowego. Najbardziej preferowana, nadająca się do formowania mieszanina, zawiera wagowo 50 do 90% proszku metalu szlachetnego, wagowo 0,8 do 8% wodnego spoiwa celulozowego, wagowo 0,08 do 3% środka powierzchniowo czynnego, wagowo 0,1 do 3% oleju, wody i nieusuwalnych zanieczyszczeń. Proszek metalu szlachetnego zawiera proszek złota i proszek stopu zawierającego srebro albo miedź, a proszek złota jest wytwarzany sposobem redukcji w zanurzeniu.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr LU 3,674,526 są znane nadające się do formowania metaliczne mieszaniny zawierające zasadniczo 82 do 98 części agregatu proszku metalu, a mianowicie żelaza, miedzi, aluminium, ich stopów albo ich mieszanin, względnie mieszaniny zawierające duży odsetek agregatu proszku metalu i mały odsetek materiału ogniotrwałego, oraz 2 do 18 części nieorganicznego, koloidalnego hydrozolu krzemowego, dobranego z grupy alkalicznych stabilizowanych koloidalnych zoli krzemowych o wielkości cząstek 4 do 100 milimikronów, o wartości pH wynoszącej od 0,8 do 10,5, oraz zawierających wagowo od 10 do 60% cząstek stałych SiO2. Stabilizowany litem koloidalny zol krzemowy posiada cząstki średniej wielkości 1 do 150 milimikronów o wartości pH wynoszącej od 10,5 do 12,0, oraz stosunku molowym SiO2:LiO2 wynoszącym od 4:1 do 25:1, oraz cząstki stałe w ilości wagowo 1 do 21%, względnie naładowane dodatnio tlenki metali powleczone koloidalnym zolem krzemowym o cząstkach wielkości 4 do 15 milimikronów, o wartości pH wynoszącej od 3,0 do 6,0, oraz cząstki stałe w ilości wagowo 10 do 50%, z których 2 do 25% są to podstawowe sole metali.

Ze zgłoszenia patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr 2004/0139778 A1 jest znana mieszanina glinki nadająca się do formowania metalu szlachetnego, utworzona z ugniecionej mieszaniny proszku metalu szlachetnego, którego główne składniki wagowo 30 do 70% proszku posiadają cząstki średniej wielkości wynoszącej 2,2 do 3,0 μm i składniki wagowo 70 do 30% posiadają cząstki średniej wielkości wynoszącej 5 do 20 μm z wodnym roztworem spoiwa organicznego. Spoiwo organiczne zawiera wagowo około 0,02 do 3,0% skrobi i około 0,02 do 3,0% rozpuszczalnej w wodzie żywicy celulozowej.

Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 2 394 962 jest znana mieszanina glinki służąca do modelowania metalu szlachetnego uformowanego z ugniecionej mieszaniny proszków metalu szlachetnego i wodnego roztworu spoiwa organicznego, przy czym mieszany proszek jako główne jego składniki posiada jeden proszek o przeciętnej średnicy cząstek 2,2 do 3,0 μm i drugi proszek o przeciętnej średnicy cząstek 5 do 20 μm, przy czym w zmieszanym proszku udział pierwszego proszku wynosi wagowo 30 do 70%, a udział drugiego proszku stanowi resztę. Spoiwo organiczne zawiera mieszaninę wagowo 0,02 do 3,0% skrobi i wagowo 0,02 do 3,0% rozpuszczalnej w wodzie żywicy celulozowej. Ilość spoiwa organicznego w mieszaninie glinki wynosi wagowo 0,1 do 4%.

Zasadniczą niedogodnością wymienionych wyżej składów proszków są trudności ich użycia jako półfabrykatu, z którego zarówno artysta plastyk może tworzyć przedmioty ozdobne jak i technolog może wytwarzać elementy konstrukcyjne maszyn, np. w postaci panewek ślizgowych.

Celem wynalazku jest utworzenie proszku uzyskującego po zmieszaniu go z wodą właściwości plastyczne umożliwiające nadanie mu określonego kształtu np. przez artystę plastyka w postaci elementu ozdobnego. Ukształtowany w ten sposób element może być w znany sposób suszony a następnie spiekany w atmosferze beztlenowej nadając mu trwały kształt. W zależności od rodzaju zastoPL 220 294 B1 sowanego proszku metalowego możliwe jest uzyskanie odpowiedniej wytrzymałości elementu oraz barwy jego powierzchni.

Cel ten realizuje proszek stanowiący półfabrykat do wytwarzania elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że jego lepiszcze zawiera od 0,01 do 2,5% bentonitu sodowego, w którego składzie znajduje się przynajmniej 70% montmorillonitu.

Lepiszcze proszku według wynalazku zawiera korzystnie jako związek organiczny metylocelulozę w ilości do 0,75% masy proszku metalu.

Lepiszcze zawiera korzystnie jako związek organiczny metylohydroksycelulozę w ilości do 0,75% masy proszku metalu.

Lepiszcze zawiera korzystnie jako związek organiczny hydroksypropylocelulozę w ilości do 0,75% masy proszku metalu.

Celem wynalazku jest również opracowanie prostego i łatwego w realizacji sposobu wytwarzania proszku stanowiącego półfabrykat d produkcji elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych. Cel ten realizuje sposób wytwarzania według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że proszek metalu o ziarnistości od 50 do 100 μm łącznie z bentonitem i lepiszczem w postaci proszkowej wprowadza się do bębna kulowego i poddaje rozdrabnianiu i mieszaniu w czasie od 20 do 60 min otrzymując na wyjściu gotowy półfabrykat.

Istota sposobu wytwarzania proszku według wynalazku polega na tym, że dodatek bentonitu do lepiszcza umożliwia łatwe wypełnienie przez nie porów między ziarnami metalu mikro cienką warstwą, dzięki czemu gotowy produkt po ukształtowaniu elementu przez dodatek wody i spiekaniu go zachowuje odpowiednią twardość i wytrzymałość z zachowaniem twardości kształtu.

Badania eksploatacyjne proszku według wynalazku wykazały, że umożliwia on po dodaniu od 3 do 10% wody uzyskanie odpowiedniej plastyczności masy, zaś po ukształtowaniu jej i wysuszeniu, a następnie poddaniu spiekaniu w temperaturze wynoszącej 60-80% temperatury topnienia metalu w czasie od 30 do 90 min uzyskanie elementu ozdobnego lub konstrukcyjnego o odpowiednich właściwościach wytrzymałościowych i trwałości kształtu.

Sposób wytwarzania proszku stanowiącego półfabrykat do wytwarzania elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych i możliwości jego wykorzystania do produkcji tych elementów ilustrują następujące przykłady:

P r z y k ł a d 1:

W celu uzyskania proszku stanowiącego półfabrykat do wytwarzania artystycznych elementów ozdobnych lub jubilerskich do młyna kulowego wprowadza się proszek brązu zawierający 90% miedzi i 10% cyny o ziarnistości 63 μm w ilości 5 kg, metylocelulozę w ilości 33 g, oraz bentonit sodowy w ilości 5 g i całą mieszaninę poddaje się mieleniu w czasie ok. 40 min.

Otrzymany proszek o barwie złotej jest przystosowany do mieszania z wodą do uzyskania lepkości plasteliny, po czym po ukształtowaniu otrzymanego w ten sposób elementu i jego wysuszeniu i poddaniu spiekaniu w temperaturze 820°C w czasie 40 min uzyskuje się gotowy produkt jubilerski.

P r z y k ł a d 2:

W celu uzyskania proszku stanowiącego półfabrykat do wytwarzania miedzianych kostek o skomplikowanym kształcie stanowiących końcówki kabli elektrycznych do młyna kulowego wprowadza się proszek miedzi elektrolitycznej o ziarnistości 50 μm w ilości 2 kg, metylohydroksycelulozę w ilości 14 g, oraz bentonit sodowy w ilości 30 g i całą mieszaninę poddaje się mieleniu w czasie ok. 30 min.

Otrzymany proszek o barwie czerwonej jest przystosowany do mieszania z wodą do uzyskania lepkości plasteliny, po czym poddaje się go wypracowywaniu w formie o kształcie odpowiadającym gotowemu produktowi, a następnie poddaje się go wysuszeniu i spiekaniu w temperaturze 850°C w czasie 45 min uzyskując w ten sposób gotowy produkt kostki złącza.

P r z y k ł a d 3:

W celu uzyskania proszku stanowiącego półfabrykat do wytwarzania panewki ślizgowej do młyna kulowego wprowadza się proszek brązu łożyskowego zawierający 88% miedzi, beryl w ilości 1%, cynę w ilości 7% oraz cynk w pozostałej ilości i o ziarnistości 63 μm w ilości 5 kg, metylohydroksycelulozę w ilości 3 g, oraz bentonit sodowy w ilości 10 g i całą mieszaninę poddaje się mieleniu w czasie ok. 45 min.

Otrzymany proszek o barwie złoto-wiśniowej jest przystosowany do mieszania z wodą do uzyskania lepkości plasteliny, po czym po ukształtowaniu otrzymanego w ten sposób elementu i jego wysuszeniu i poddaniu spiekaniu w temperaturze 850°C w czasie 40 min uzyskuje się gotową panewkę.

PL 220 294 B1

Dzięki zastosowaniu mieszaniny lepiszcza z bentonitem ziarna metalu zostają pokryte cienką warstwą tej mieszaniny wypełniającą równocześnie wszystkie pory tej mieszaniny. W wyniku uzyskuje się strukturę spieczonego metalu o trwałym kształcie i odpowiednich właściwościach wytrzymałościowych porównywalnych z właściwościami stopu metalu, a także odpornych na działanie wyższych temperatur. Istotną cechą proszku według wynalazku w porównaniu do stosowanych obecnie plastycznych uwodnionych glinek metalowych jest znacznie mniejsza zawartość lepiszcza uzyskana dzięki obecności bentonitu, a tym samym mniejszy wpływ lepiszcza na właściwości metaliczne ukształtowanego przedmiotu.

Dodatkowo proszek stanowiący półfabrykat do wytwarzania elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych według wynalazku ma tę istotną zaletę, w porównaniu do stosowanych obecnie proszkowych mas metalowych o właściwościach plastycznych, że może być dowolnie długo przechowywany bez zmiany właściwości.

Nową właściwością proszku według wynalazku jest również możliwość jego recyclingu, ponieważ wyprodukowane z niego elementy mogą służyć do ponownego otrzymania półfabrykatu, czego nie można zrobić z elementów wykonanych znanymi dotychczas metodami.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Proszek stanowiący półfabrykat do wytwarzania elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych zawierający proszek metalu, zwłaszcza miedzi, żelaza, mosiądzu lub brązu oraz spieczone z nim lepiszcze z tworzywa organicznego, znamienny tym, że jego lepiszcze zawiera od 0,01 do 2,5% bentonitu sodowego, w którego składzie znajduje się przynajmniej 70% montmorillonitu.
2. 2. Proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że lepiszcze zawiera jako związek organiczny metylocelulozę w ilości do 0,75% masy proszku metalu.
3. 3. Proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że lepiszcze zawiera jako związek organiczny metylohydroksycelulozę w ilości do 0,75% masy proszku metalu.
4. 4. Proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że lepiszcze zawiera jako związek organiczny hydroksypropylocelulozę w ilości do 0,75% masy proszku metalu.
5. 5. Sposób wytwarzania proszku stanowiącego półfabrykat do produkcji elementów konstrukcyjnych względnie ozdobnych, znamienny tym, że proszek metalu o ziarnistości od 50 do 100 pm łącznie z bentonitem i lepiszczem w postaci proszkowej wprowadza się do bębna kulowego i poddaje rozdrabnianiu i mieszaniu w czasie od 20 do 60 min otrzymując na wyjściu gotowy półfabrykat.