Способ изготовления композиционного материала на основе никеля и неметаллического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления композиционных материалов на основе никеля методом химического осаждения. Может применяться в авиационной промышленности для нанесения покрытий методом плазменного напыления. Неметаллический порошок направляют на прокатное устройство для получения полос, которые помещают в аттритор для получения гранул округлой формы. Неметаллический порошок с гранулами округлой формы смешивают с активирующим раствором, состоящим из щелочи с концентрацией 100-300 г/л и поверхностно-активного вещества с концентрацией 0,5-1,5 г/л. Химическое осаждение никеля проводят в нагретом реакционном растворе, содержащем соль никеля и восстановитель гипофосфит натрия. Полученный композиционный материал подвергают термической обработке при температуре 500-900°С в течение 40-180 мин. Обеспечивается равномерное покрытие гранул, повышение насыпной плотности композиционного материала и повышение равномерности получаемого покрытия. 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии к композиционным материалам, а именно к способам изготовления композиционных материалов на основе никеля методом химического осаждения и может найти применение в авиационной промышленности для изготовления покрытий методом плазменного напыления.

Известен способ изготовления композиционного материала на основе никеля и неметаллического порошка, при котором приготавливают раствор щелочи, сенсибилизирующий раствор и активирующий раствор, предварительно обрабатывают неметаллический порошок в этом растворе, приготавливают реакционный раствор, осуществляют химическое осаждение никеля на неметаллический порошок (Патент Китая CN 101214549 от 01.02.2008, МПК B22F 1/02, С04В 35/5835, С04 В35/628, опубл. 07.09.2008.)

Недостатками данного способа являются неоднородность гранулометрического состава, негативно влияющая на дальнейшее применение полученного материала, а так же, высокие расходы на материалы, необходимые для осуществления процесса химического осаждения из-за применения сенсибилизирующего раствора при активации поверхности неметаллического порошка, который представляет собой соли палладия для образования активных центров для последующего химического осаждения.

Наиболее близким является способ изготовления композиционного материала на основе никеля и неметаллического порошка, при котором приготавливают и нагревают реакционный раствор из любой соли никеля и восстановителя гипофосфита натрия, проводят химическое осаждение никеля на неметаллический порошок в приготовленном реакционном растворе (Патент Украины UA 77888 от 01.10.2012, МПК B21D 26/14, С23С 16/00, С23С 30/00, опубл. 25.02.12013).

Недостатками данного способа является то, что при химическом осаждении из-за наличия гранул неметаллического порошка различной формы и размера получается неравномерное нанесения никеля на неметаллический порошок, в результате чего получается композиционный материал неоднородного гранулометрического состава с низкой насыпной плотностью, что негативно сказывается при дальнейшем плазменном напылении готового композиционного материала, а именно на равномерность нанесения покрытия.

Техническим результатом заявленного изобретения является получение композиционного материала с гранулами округлой формы, равномерно покрытыми никелем, и увеличение насыпной плотности готового композиционного материала, что повышает равномерность покрытия, получаемого методом плазменного напыления, за счет применения прокатного устройства, где в очаге деформации происходит уплотнение порошка, и применение аттритора, для получения округлой формы гранул, а так же активации поверхности неметаллического порошка раствором щелочи и поверхностно-активного вещества и термической обработке, в ходе которой упорядочивается размер частиц готового материала.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления композиционного материала на основе никеля и неметаллического порошка, при котором неметаллический порошок приготавливают и нагревают реакционный раствор из соли никеля и восстановителя гипофосфита натрия, проводят химическое осаждение никеля на неметаллический порошок в приготовленном реакционном растворе, в отличие от известного неметаллический порошок в стадии поставки направляют на прокатное устройство для получения полос, затем полосы направляют в аттритор и получают неметаллический порошок с гранулами округлой формы, после чего неметаллический порошок с гранулами округлой формы смешивают с активирующим раствором, состоящим из щелочи с концентрацией 100-300 г/л и поверхностно-активного вещества с концентрацией 0,5-1,5 г/л, проводят химическое осаждение никеля в нагретом реакционном растворе на неметаллический порошок с гранулами округлой формы, полученный после этого композиционный материал направляют на термическую обработку при температуре 500-900°С в течение 40-180 мин.

На фигурах показаны:

Фиг. 1 - Микрофотография готового композиционного материала после термообработки при температуре 600°С, выполнена с помощью прибора микроскоп БИОЛАМ ЛОМО Р5У4.2 окуляр 12 сетка 30×30;

Фиг. 2 - График зависимости насыпной плотности полученного композиционного материала от температуры термической обработки;

Фиг. 3 - Микрофотография готового композиционного материала после термообработки при температуре 100°С, выполнена с помощью прибора микроскоп БИОЛАМ ЛОМО Р5У4.2 окуляр 12 сетка 30×30;

Фиг. 4 - Микрофотография готового композиционного материала после термообработки при температуре 950°С, выполнена с помощью прибора микроскоп БИОЛАМ ЛОМО Р5У4.2 окуляр 12 сетка 30×30.

Способ осуществляется следующим образом.

Неметаллический порошок в стадии поставки имеет гранулы различной формы, размеров. Выступы и неровности на поверхности частиц повышают межчастичное трение и затрудняют их перемещение относительно друг друга, что также снижает насыпную плотность. Так же различный размер частиц и их формы негативно влияют на равномерность наносимого покрытия при химическом осаждении, что в дальнейшем снижает эксплуатационные свойства готового композиционного материала, а именно равномерность наносимого покрытия методом плазменного напыления.

Для повышения насыпной плотности и выравнивания размера частиц неметаллический порошок в стадии поставки направляют на прокатное устройство для получения полос. При прокатке порошка через валки прокатного устройства в очаге деформации происходит уплотнение порошка и уменьшение его объема, и, следовательно, достигается равномерность плотности и однородность свойств по объему.

Затем полосы направляют в аттритор, позволяющий получить после измельчения неметаллический порошок с более равномерным распределением по размерам, а именно неметаллический порошок с гранулами округлой формы.

Затем активируют поверхность частиц неметаллического порошка с гранулами округлой формы. Для этого приготавливают активирующий раствор из щелочи с концентрацией 100-300 г/л и поверхностно-активного вещества с концентрацией 0.5-1.5 г/л.

Затем неметаллический порошок с гранулами округлой формы смешивают с приготовленным активирующим раствором. В результате происходит активация поверхности частиц неметаллического порошка для дальнейшего химического осаждения.

Если при приготовлении активирующего раствора концентрация щелочи будет меньше 100 г/л, следовательно, концентрация поверхностно-активного вещества больше 1.5 г/л, то процесс активации поверхности неметаллического порошка снижается и повышается вероятность пенообразования в активирующем растворе, что ухудшает процесс активации поверхности гранул неметаллического порошка.

Если при приготовлении активирующего раствора концентрация щелочи будет больше 300 г/л, следовательно, концентрация поверхностно-активного вещества будет меньше 0.5 г/л, и, как следствие, снизится смачиваемость гранул неметаллического порошка, в результате чего возникает слипание гранул порошка между собой, что значительно снижает процесс активации поверхности перед химическим осаждением.

После чего приготавливают реакционный раствор для химического осаждения, который состоит из любой соли никеля и восстановителя гипофосфита натрия. Полученный реакционный раствор нагревают.

Проводят химическое осаждение никеля на неметаллический порошок в. приготовленном реакционном растворе. Для повышения насыпной плотности полученный композиционный материал после химического осаждения промывают и отправляют на термическую обработку.

Термическую обработку осуществляют при температуре 500-900°С в течение 40-180 мин. После термической обработки возрастает твердость никелевого покрытия на неметаллический порошок, так же возрастает и прочность сцепления между гранулами композиционного материала, за счет первичного агрегирования частиц композиционного материала между собой (Фиг. 1). При заданных температурах структура частиц укрупняется, упорядочивается, и увеличивается насыпная плотность материала. В ходе проведения ряда экспериментов был получен график зависимости насыпной плотности полученного композиционного материала от температуры термической обработки (Фиг. 2).

Если нагреть порошок до температуры меньше чем на 500°С, то композиционный материал имеет низкую насыпную плотность так как частицы располагаются хаотично в объеме, что негативно скажется на дальнейшей эксплуатации композиционного материала (Фиг. 3).

Если нагреть порошок до температуры больше, чем 900°С то, происходит укрупнение частиц готового композиционного материала из-за агрегирования частиц никеля в результате эпитоксиального срастания через образование оксидов никеля, что не позволяет использовать данный композиционного материала при нанесении покрытий на деталь методами плазменного напыления (Фиг. 4).

В итоге получаем композиционный материал на основе никеля и неметаллического порошка с однородным гранулометрическим составом, равномерным покрытием никеля на частицы неметаллического порошка и с повышенной насыпной плотностью.

Благодаря тому, что в способе изготовления композиционного материала; на основе никеля и неметаллического порошка, при котором приготавливают и нагревают реакционный раствор из соли никеля и восстановителя гипофосфита натрия, проводят химическое осаждение никеля на неметаллический порошок в приготовленном реакционном растворе, в отличие от известного неметаллический порошок в стадии поставки направляют на прокатное устройство для получения полос, затем полосы направляют в аттритор и получают неметаллический порошок с гранулами округлой формы, после чего неметаллический порошок с гранулами округлой формы смешивают с активирующим раствором, состоящим из щелочи с концентрацией 100-300 г/л и поверхностно-активного вещества с концентрацией 0,5-1,5 г/л, проводят химическое осаждение никеля в нагретом реакционном растворе на неметаллический порошок с гранулами округлой формы, полученный после этого композиционный материал направляют на термическую обработку при температуре 500-900°С в течение 40-180 мин, достигается получение композиционного материала с гранулами округлой формы, равномерно покрытыми никелем, и увеличение насыпной плотности готового композиционного материала, что повышает равномерность покрытия, получаемого методом плазменного напыления.

Пример осуществления способа:

Неметаллический порошок в стадии поставки (например, графит) направляют на двухвалковый прокатный стан, и получают полосы.

Затем нарезанные полосы направляют в аттритор, и получают неметаллический порошок округлой формы с размером частиц 30-80 мкм.

Приготавливают активирующий раствор из щелочи (например, KOH или NaOH) и поверхностно-активного вещества (например, анионный ПАВ) с концентрации щелочи 100±0.1 г/л и концентрацией ПАВ 0.5±0.1 г/л.

Приготавливают реакционный раствор для химического осаждения, в который входят, в том числе, соли никеля (например, NiSO4×7H2O) и восстановитель гипофосфита натрия (NaH2PO2). Полученный раствор нагревают до температуры 80-90°С.

Проводят химическое осаждение никеля на неметаллический порошок в приготовленном реакционном растворе.

Проводят термическую обработку при температуре 650±50°С в течение 100±20 минут готового материала после промывки.

В результате получили композиционный материал на основе никеля и неметаллического порошка с размером частицы 45-120 мкм, и насыпной плотностью 1.2 г/см3.

Способ изготовления композиционного материала на основе никеля и неметаллического порошка, включающий приготовление и нагрев реакционного раствора из соли никеля и восстановителя гипофосфита натрия, химическое осаждение никеля на неметаллический порошок в приготовленном реакционном растворе, отличающийся тем, что неметаллический порошок в стадии поставки направляют на прокатное устройство для получения полос, затем полосы направляют в аттритор и получают неметаллический порошок с гранулами округлой формы, после чего неметаллический порошок с гранулами округлой формы смешивают с активирующим раствором, состоящим из щелочи с концентрацией 100-300 г/л и поверхностно-активного вещества с концентрацией 0,5-1,5 г/л, проводят химическое осаждение никеля в нагретом реакционном растворе на неметаллический порошок с гранулами округлой формы и подвергают полученный композиционный материал термической обработке при температуре 500-900°С в течение 40-180 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству изделий из алмазных материалов, по технологии аддитивного формирования изделий из алмазных порошков различной дисперсности, и может быть использовано в горнорудной и электронной промышленности при производстве алмазных вставок для буровых головок, а также при получении элементов пассивной электроники (варисторов, термисторов и др.).

Изобретение относится к области получения композиционных материалов на основе углерода и карбида кремния и изделий из них теплозащитного, конструкционного назначений для использования в области космической техники и металлургии.

Группа изобретений относится к изготовлению изделий из мультиперфорированных композиционных материалов, то есть изделий, сформированных из волокнистого усилителя, уплотненного матрицей и в которых было реализовано множество перфорационнных отверстий.

Группа изобретений относится к изготовлению изделий из мультиперфорированных композиционных материалов, то есть изделий, сформированных из волокнистого усилителя, уплотненного матрицей и в которых было реализовано множество перфорационнных отверстий.

Изобретение относится к производству многофазных керамических композитных материалов на основе диоксида циркония для использования в биомедицинском секторе, в качестве механических компонентов, режущих инструментов и т.д.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может использоваться для синтеза активной среды при создании мощных лазеров, генерирующих в среднем ИК-диапазоне длин волн.

В настоящем изобретении раскрывается способ изготовления композитного порошкообразного материала в виде алюмооксидных углеродных нанотрубок. Способ получения включает следующие этапы: (1) предварительная подготовка алюмооксидного порошка путем сушки и просеивания с последующим помещением подготовленного порошка в камеру для химического осаждения из паровой фазы, вакуумированием при 5-20 Па, а также предварительным нагревом до температуры реакции; (2) вращение камеры для химического осаждения из паровой фазы со скоростью вращения от 15 до 60 об/мин; (3) использование органометаллического прекурсора в качестве сырья и его нагрев в испарителе до 100-200°С для получения газовой смеси из сырья, причем массовое отношение органометаллического прекурсора к алюмооксидному порошку составляет от 1 до 3:5; (4) открытие клапана испарителя, введение сырьевой газовой смеси в камеру для химического осаждения из паровой фазы, а также одновременное введение газообразного аргона для расщепления органометаллического прекурсора с целью осаждения металлических наночастиц на алюмооксидном порошке; (5) подача углеродсодержащего газа при выполнении этапа (4) во вращающуюся камеру для химического осаждения из паровой фазы для обеспечения дополнительного источника углерода и генерирования углеродной нанотрубки посредством катализа металлических наночастиц и расщепления углеродсодержащего газа, при котором углеродная нанотрубка распределяется по поверхности оксида алюминия и металлическим частицам для получения плакированного порошка; (6) остановка вращения камеры для химического осаждения из паровой фазы по завершении реакции, закрытие клапана испарителя, охлаждение до комнатной температуры и извлечение плакированного порошка; и (7) просеивание порошка, полученного на этапе (6).
Изобретение относится к составу шихты, предназначенной для получения пьезоэлектрических керамических материалов (ПЭКМ) различного назначения на основе ниобатов калия-натрия.

Изобретение относится к производству монолитных волоконно-матричных композиционных деталей и может быть использовано для получения термоизолирующих элементов, способных выдерживать высокие температуры и высокие внутренние и внешние давления.

Изобретение относится к получению изделий из пеноматериалов, способных к карбонизации. Способ включает операции приготовления связующего состава из фенолоформальдегидной смолы и растворителя дозированием вводимых компонентов до необходимой вязкости связующего состава, смешения полых стеклянных микросфер в объеме связующего состава с удалением паров растворителя, формирования заготовки изделия в матрице, соответствующей контуру изготавливаемого изделия, под давлением и при температуре термообработки с повторным удалением летучих элементов, проведения карбонизации полученной заготовки в электровакуумной печи и пироуплотнения в индукционной печи с вакуумным отсосом газовой фазы.

Изобретение относится к золь-гель технологии получения материалов на основе диоксида циркония со сфероидальной формой частиц. Может использоваться при получении порошков для плазменного напыления, горячего и холодного прессования, лазерного спекания.

Изобретение относится к технологии утилизации гальванических растворов, содержащих ионы шестивалентного хрома, и может быть использовано в машиностроительной, радиоэлектронной, электротехнической промышленности, приборостроении, гальванотехнике.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к технологии получения наночастиц серебра с использованием в качестве восстановителя растительного экстракта.

Изобретение относится к области бионанотехнологии и может быть использовано для получения на его основе наночастиц для применения в биомедицинской области в качестве антибактериального агента широкого спектра действия.

Изобретение относится к технологии получения соединений сложных оксидов со структурой граната, солегированных редкоземельными элементами, которые могут быть применены в технологии синтеза оптических керамических материалов лазерного качества при создании активных тел твердотельных лазеров различной геометрии.

Изобретение относится к области получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната, легированных редкоземельными элементами для производства керамики, используемой в качестве активной среды твердотельного лазера, термостойкого высокотемпературного электроизоляционного материала, окон или линз в оптических приборах, оптических элементах в ИК области спектра.

Изобретение относится к получению наноразмерного порошка феррита меди(II). Способ включает приготовление реакционного раствора, получение осадка в виде порошка, его отделение, сушку и обжиг.

Изобретение относится к бионанотехнологии, в частности к способу получения наночастиц оксида церия, и может быть использовано в медицинской и косметической промышленности, бытовой химии, производстве биосенсоров, а также в электронной промышленности.
Изобретение относится к способу получения суспензии серебра, используемой при производстве асептических средств и текстильной продукции. Способ включает следующие этапы: получение суспензии оксалата серебра с концентрацией частиц оксалата серебра 5-55 г/л путем диспергирования оксалата серебра в дисперсионной среде при температуре от -5 до 0°С, содержащей смесь стабилизатора и безводного растворителя, содержащего этиленгликоль и этиловый спирт в соотношении 1:1, при этом содержание стабилизатора в дисперсионной среде составляет 1 мас.

Изобретение относится к технологии получения соединений сложных оксидов со структурой граната, содержащих редкоземельные элементы, которые могут быть применены в технологии синтеза оптических керамических материалов лазерного качества при создании активных тел твердотельных лазеров различной геометрии.
Изобретение относится к способу нанесения нанодисперсного двухмерного углеродного материала графена на частицы металлических порошков. Металлический порошок смешивают с углеродосодержащим компонентом в виде жидкой среды, выбранной из группы кислот: угольной, углекислой, уксусной, муравьиной, либо из группы водорастворимых солей: угольной, углекислой, уксусной, муравьиной кислот, либо из группы химических соединений, содержащих катионы углерода: CCl4, C8H10, C2H4Cl3.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления композиционных материалов на основе никеля методом химического осаждения. Может применяться в авиационной промышленности для нанесения покрытий методом плазменного напыления. Неметаллический порошок направляют на прокатное устройство для получения полос, которые помещают в аттритор для получения гранул округлой формы. Неметаллический порошок с гранулами округлой формы смешивают с активирующим раствором, состоящим из щелочи с концентрацией 100-300 гл и поверхностно-активного вещества с концентрацией 0,5-1,5 гл. Химическое осаждение никеля проводят в нагретом реакционном растворе, содержащем соль никеля и восстановитель гипофосфит натрия. Полученный композиционный материал подвергают термической обработке при температуре 500-900°С в течение 40-180 мин. Обеспечивается равномерное покрытие гранул, повышение насыпной плотности композиционного материала и повышение равномерности получаемого покрытия. 4 ил., 1 пр.

Наверх