Способ формирования пористого оксида на сплаве титан-алюминий

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для увеличения удельной поверхности деталей из сплавов устройств различной функциональности, в частности, при создании каталитически активных устройств. Способ изготовления детали из сплава титан-алюминий с нанопористой поверхностью включает изготовление детали с пористой поверхностью из спеченного порошка сплава титан-алюминий с размерами гранул 1-10 мкм, промывку детали в этаноле, сушку, промывку в дистиллированной воде, сушку при температуре 80-90°С и формирование нанопористого оксида на поверхности детали анодированием в 10,0% растворе серной кислоты с добавкой 0,15% фтористоводородной кислоты при постоянной плотности тока. Технический результат: увеличение удельной поверхности деталей. 1 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к способам формирования покрытий на титан-алюминиевых сплавах с высокой удельной поверхностью и может быть использовано для создания изделий из сплавов для устройств различной функциональности.

Известны способы получения покрытий на плоских деталях из алюминия и его сплавов анодным оксидированием металла в электролитах, позволяющих сформировать пористые покрытия с толщиной и диаметрами пор, задаваемыми условиями анодирования [1. Thompson G.E. Porous anodic alumina: fabrication, characterization and applications // Thin Solid Films. 1997, Vol.297, P.192-201]. Также известны способы формирования нанотрубчатых оксидных покрытий титана анодированием плоских деталей из титана во фторсодержащих электролитах [2. Beranek R, Hildebrand Н., Schmuki P. Self-Organized Porous Titanium Oxide Prepared in H2SO4/HF Electrolytes // Electrochemical and Solid-State Letters. 2003. V.6. No 3. P.В12-В14].

Известен способ создания изделий, включающих спекание деталей из порошка титана, нанесение оксида микродуговым оксидированием в соответствующих электролитах, в результате на поверхности изделия создается биологически активное покрытие, содержащее поры микронных размеров. [3. Патент CN №101310897 AC25D 11/26. Titanium material with biological activity and preparation method thereof]. Предлагаемый способ не обеспечивает заметного увеличения удельной поверхности изделия и достаточно трудоемок.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ формирования оксида на плоских деталях из сплава титан-алюминий [4. Hiroaki Tsuchiya, Steffen Berger, Jan M. Macak, Andrei Ghicov, Patrik Schmuki. Self-organized porous and tubular oxide layers on TiAl alloys // Electrochemistry Communications. 9 (2007), P.2397-2402]. В предлагаемом способе пористый оксид получают анодным оксидированием плоских деталей сплавов Ti-Al во фторсодержащих водных растворах серной кислоты. Перед анодированием образцы полируют, промывают с использование ультразвука, высушивают в потоке азота. При анодном оксидировании формируется пористый или трубчатый оксид, толщина и размеры пор/трубок которого зависят от состава сплава и параметров процесса анодирования.

В результате анодирования плоских деталей сплавов удельная поверхность покрытия увеличивается в 100-200 раз в зависимости от толщины оксида.

Задачей изобретения является увеличение удельной поверхности изделий из сплава спеченного порошка титан-алюминий.

Поставленная задача достигается тем, что детали, изготовленные из спеченного порошка сплава титан-алюминий с размерами гранул 1-10 мкм, промывают в этаноле, высушивают, промывают в дистиллированной воде, высушивают при температуре 80-90°С и анодируют в 10% растворе серной кислоты H2SO4 с добавкой 0.15% фтористоводородной кислоты HF при постоянной плотности тока.

Предлагаемое техническое решение поясняется примером.

Деталь из порошка сплава титан-алюминий с размерами гранул 1-10 мкм изготавливают спеканием при температуре 1100-1200°С. Удельная поверхность объемно-пористого тела из спеченного порошка сплава титан-алюминий составляет ~1.5·103 см2/г. Детали промывают в этаноле в течение 5 мин. Затем промывают в дистиллированной воде и высушивают на воздухе при температуре 80-90°C. Анодирование проводят в 10% растворе H2SO4 с добавкой 0.15% HF при постоянной плотности тока j=0.2 мА/см2. Детали тщательно промывают и высушивают.

На фиг.1 приведены изображения поверхности деталей, изготовленных из спеченного порошка сплава титан-алюминий, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6480LV (JEOL) до и после анодирования. На снимках видно, что внешняя поверхность после нанесения оксида значительно более развитая, чем у металла. Диаметры пор оксида составляют 40-60 нм.

Удельная поверхность детали после нанесения нанопористого оксида толщиной 500 нм увеличивается до 2.5·104 см2/г.

Такие изделия могут найти применение там, где необходима большая удельная поверхность детали при минимальном объеме или массе тела, например, в каталитических системах.

Источники информации

1. Thompson G.E. Porous anodic alumina: fabrication, characterization and applications // Thin Solid Films. 1997, Vol.297, P.192-201.

2. Beranek R, Hildebrand H., Schmuki P. Self-Organized Porous Titanium Oxide Prepared in H2SO4/HF Electrolytes // Electrochemical and Solid-State Letters. 2003. V.6. No 3. P.B12-B14.

3. Патент CN №101310897 A, C25D 11/26. Titanium material with biological activity and preparation method thereof, опубл.26.11.2008.

4. Hiroaki Tsuchiya, Steffen Berger, Jan M. Macak, Andrei Ghicov, Patrik Schmuki. Self-organized porous and tubular oxide layers on TiAl alloys // Electrochemistry Communications. 9 (2007), P.2397-2402.

Способ изготовления детали из сплава титан-алюминий с нанопористой поверхностью, включающий изготовление детали с пористой поверхностью из спеченного порошка сплава титан-алюминий с размерами гранул 1-10 мкм, промывку детали в этаноле, сушку, промывку в дистиллированной воде, сушку при температуре 80-90°С и формирование нанопористого оксида на поверхности детали анодированием в 10,0% растворе серной кислоты с добавкой 0,15% фтористоводородной кислоты при постоянной плотности тока.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к биологически совместимым покрытиям на имплантате, обладающим свойствами остеоинтеграции, и может быть использовано в стоматологии, травматологии и ортопедии при изготовлении высоконагруженных костных имплантатов из конструкционных материалов.

Изобретение относится к электролитическим методам обработки поверхности металлических материалов и может быть использован в стоматологическом протезировании. Способ заключается в получении биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах, выполненных из титана и его сплавов, включающий помещение изделий в водный раствор электролита, содержащий гидроксид калия и наноструктурный гидроксиаиатит в виде водного коллоидного раствора, возбуждение на поверхности изделий микродуговых разрядов, при этом оксидирование обрабатываемых изделий осуществляют в химически стойкой непроводящей ванне; в раствор электролита помещают одновременно две партии обрабатываемых изделий, предварительно закрепив изделия одной партии к клеммам для обрабатываемых деталей, изделия другой партии - к клеммам вспомогательного электрода; а электролит дополнительно содержит гидроксид натрия, гидрофосфат натрия, натриевое жидкое стекло, метасиликат натрия, в следующих соотношениях, из расчета массы сухого вещества в граммах на литр состава: гидроксид калия КОН - 2, гидроксида натрия NaOH - 1, гидрофосфата натрия Na2HРО4×12H2О - 5, жидкое стекло nNa2O·mSiO2 (М=3,2) - 5, метасиликат натрия Na2SiO3×9H2O - 8, нанодисперсный гидроксиапатит - 0,5÷5, причем отклонения от указанных концентраций компонентов электролита не превышают ±10%.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения защитно-декоративных покрытий в промышленности, в частности для формирования тонких пленок нитрида титана на поверхностях из титана и его сплавов.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в области наноэлектроники. Способ включает формирование слоя пористого анодного оксида анодным окислением титанового образца в потенциостатическом режиме в электролите на неводной основе, при этом после формирования слоя пористого анодного оксида проводят электрохимический процесс его отделения в слабом водном растворе неорганической кислоты катодной поляризацией титанового образца в потенциостатическом режиме, затем анодным окислением титанового образца в потенциостатическом режиме в электролите на неводной основе формируют вторичный слой пористого анодного оксида титана, при этом анодное окисление титанового образца для формирования слоя и вторичного слоя пористого анодного оксида проводят при термостабилизации зоны протекания электрохимической реакции.
Изобретение относится к области получения декоративных покрытий на изделиях из стекла, керамики и других материалов с оптически гладкой поверхностью и может быть использовано при нанесении декоративных покрытий на товары народного потребления, отделочно-декоративные и художественные изделия в различных областях народного хозяйства.

Изобретение относится к сварочным материалам для антифрикционных наплавок при изготовлении изделий из титановых сплавов. .

Изобретение относится к области получения тонких пленок магнитных материалов, в частности магнитоактивных оксидных покрытий на титане и его сплавах, и может найти применение при изготовлении электромагнитных экранов и поглотителей электромагнитного и высокочастотного излучения для различной аппаратуры, экранированных помещений, защищенных от утечки информации, а также для космической и авиационной техники.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в авиационной, судостроительной, нефте- и газодобывающей, перерабатывающей промышленности, приборостроении и медицинской технике.
Изобретение относится к области электрохимической обработки вентильных металлов и может быть использовано в атомной энергетике для защиты от воздействия агрессивных сред и изоляции оболочек тепловыделяющих элементов из циркония.

Изобретение относится к получению покрытий из диборида титана путем высокотемпературного электрохимического синтеза. .
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в промышленности для формирования тонких слоев защитно-декоративных покрытий нитрида титана на поверхностях из титана и его сплавов. Способ электролитического формирования слоя нитрида титана на поверхности титана и его сплава включает анодную поляризацию изделия при постоянном токе в электролите на основе полярных органических растворителей в присутствии воды и 0,1-0,3 мас.% соли аммония в качестве электролитической добавки, при этом электролиз проводят при комнатной температуре электролита. Технический результат: получение тонких, плотных и равномерных слоев нитрида титана различной толщины на деталях различной конфигурации. 8 пр.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для изготовления материалов, содержащих пленочные структуры с новыми электрическими, магнитными и оптическими характеристиками, в частности, для получения имплантатов, обладающих электретными свойствами. Способ формирования покрытия пентаоксида тантала на подложке включает формирование покрытия из прекурсора - фторидного соединения тантала, при этом покрытие формируют методом плазменно-электролитической обработки подложки импульсным током во фтортанталатном электролите на проводящей металлической подложке из титана или его сплава в диапазоне напряжений от 50 до 300 В в потенциостатическом режиме. Технический результат: упрощение способа нанесения покрытия пентаоксида тантала, при этом осуществление процесса не требует сложного специального оборудования и дорогостоящих реагентов. 1 з.п. ф-лы, 7 пр.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в приборостроении и медицине. Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов с максимальным линейным размером от 0,8 до 1,4 мм включает упрочнение изделий в процессе формирования оксидного покрытия методом микродугового оксидирования продолжительностью от 20 до 30 минут в анодном режиме при постоянной плотности тока (1-2)×103 А/м2 в щелочном электролите на основе гидроксида натрия или алюмината натрия. Технический результат: повышение микротвердости и прочности изделий малого размера из титана и его сплавов к изгибным и тангенциальным нагрузкам. 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к титановым лопаткам большого размера последних ступеней паротурбинных двигателей. Лопатка содержит сплав на основе титана и имеет переднюю кромку, включающую оксид титана, содержащий поры и верхний герметизирующий слой, заполняющий поры, выбранный из группы, состоящей из хрома, кобальта, никеля, полиимида, политетрафторэтилена и сложного полиэфира. Рассмотрен способ изготовления такой лопатки и изделие, включающее сплав на основе титана и содержащее переднюю кромку. Изобретение обеспечивает повышение долговечности, и уменьшение потерь от эрозии, и высокую экономическую эффективность. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания фотокаталитических устройств. Способ включает изготовление детали из спеченного порошка сплава титан-алюминий с размерами гранул 1-10 мкм, промывку детали в этаноле, сушку, промывку в дистиллированной воде, сушку при температуре 80-90°С, формирование нанопористого оксида на поверхности детали анодированием, при этом анодирование проводят в этиленгликоле с добавкой 0,25 % NH4F при комнатной температуре и постоянном напряжении U=60В и термообрабатывают в воздухе при температуре 800-820°С в течение 30-40 мин. Технический результат: повышение удельной поверхности и фотокаталитической активности покрытия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на имплантаты из различных сплавов титана для травматолого-ортопедических, нейрохирургических, челюстно-лицевых и стоматологических операций. Способ включает приготовление насыщенного раствора синтетического биоактивного кальций-фосфатного минерального комплекса (СБКФМК) в 5-33%-ной ортофосфорной кислоте, содержащего кальций-фосфатную основу и дополнительно компонент, содержащий магний, связующее при содержании 5-25% по массе сверх 100%, фтор в качестве микроэлемента и бор в качестве ультрамикроэлемента, при следующем молярном соотношении: Ca : P : Mg : F : B = 1,67 : 1,0 : 1,2×10-2 : 1,1×10-4 : 1,0×10-6, и гальваническое нанесение покрытия на упомянутый имплантат, погруженный в насыщенный раствор СБКФМК, при напряжении 80-400 В, частоте импульсов 50-150 Гц, плотности тока 0,2-1,0 А/мм2, времени обработки 5-60 мин, времени импульсов 50-300 мкс, pH электролита 6,5-8 и температуре электролита 5-85 С°, при этом после указанной обработки имплантат с покрытием промывают дистиллированной водой, высушивают при температуре 25-165°С и обжигают при температуре 900-1300°С от 4 до 8 часов с формированием кристаллической и/или коралловидной структуры покрытия толщиной до 150 мкм. Технический результат: повышение остеоинтеграции имплантата. 1 табл., 3 пр.

Способ относится к технологии изготовления сегнетоэлектрических покрытий на токопроводящих поверхностях, в частности тонких слоев титаната висмута на титане, и может быть использовано при создании диэлектрических слоев в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи и обработки информации, в тонкопленочных конденсаторах, при изготовлении пьезоэлектрической керамики и т.д. Способ включает обработку поверхности изделия из титана методом плазменно-электролитического оксидирования в электролите, содержащем 0,1-0,2 М тетрабората Na2B4O7, в гальваностатическом режиме при анодной поляризации изделия в течение 10-15 минут при эффективной плотности тока 0,20-0,25 А/см2 с формированием слоя оксида титана, который затем пропитывают раствором основного азотнокислого висмута в расплаве канифоли, разбавленным скипидаром, и обжигают при температуре 650-700°C в течение 0,5-1,0 часа с получением тонкого слоя, содержащего Bi4Ti3O12. Технический результат: упрощение технологической схемы способа и уменьшение затрат времени на его осуществление. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к технологии изготовления тонких слоев силиката висмута, которые обладают высокой диэлектрической постоянной и могут найти применение для создания диэлектрических слоев на токопроводящих поверхностях, используемых в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи и обработки информации, в тонкопленочных конденсаторах. Способ осуществляют путем плазменно-электролитического оксидирования поверхности титана в силикатном электролите, содержащем Na2SiO3, в униполярном гальваностатическом режиме при эффективной плотности тока 0,20-0,25 А/см2 в течение 10-15 мин с последующей пропиткой сформированного слоя раствором основного азотнокислого висмута в расплаве канифоли, разбавленным скипидаром, и пиролизом при температуре 650-700°C. Технический результат - сокращение времени осуществления способа, упрощение способа и его аппаратурного оформления. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр., 3 ил.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для микродугового оксидирования (МДО) сварочной проволоки из титановых сплавов, применяемой при изготовлении изделий судовой арматуры и механизмов, изделий химического машиностроения и др. Способ МДО прутков из титановой проволоки марки ВТ6св для износостойкой наплавки изделий из титановых сплавов, работающих длительное время при жестких режимах циклического нагружения, включает электролитический процесс, протекающий при напряжении 290÷310 В, при этом МДО выполняют в водном электролите с раствором Na3PO4 с концентрацией 14 г/л, рН 10,5÷11 при температуре 20°C в течение (150±10) минут. Техническим результатом изобретения является разработка способа МДО титанового сплава для износостойких наплавок, позволяющего обеспечить повышение твердости наплавленного металла до 500÷540 кгс/мм2. 1 табл.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к технологии получения пористого покрытия, представляющего собой высокоупорядоченный массив нанотрубок диоксида титана, и может быть использовано в устройствах для очистки воды и воздуха от органических соединений, в производстве комплексов промышленной экологии, а также в устройствах для выработки водорода. Способ получения покрытий, синтезируемых методом анодного окисления в водном растворе органического электролита на основе этиленгликоля, включает предварительный этап очистки поверхности титана, дополнительно включающий полирование поверхности, а анодное окисление поверхности титана проводят в потенциодинамическом режиме при наложении переменной составляющей потенциала синусоидальной формы амплитудой 1-10 В с частотой 1 Гц - 10 кГц на постоянную составляющую потенциала величиной 30-80 В. Технический результат: увеличение толщины нанопористого покрытия в 1,2-1,4 раза, повышение степени упорядоченности массива нанотрубок, твердости покрытия, стойкости к истиранию и прочности на изгиб. 2 ил.
Наверх