Способ металлизации алмазного порошка
Использование: создание компбзиционных материалов, Сущность изобретения: водную суспензию алмазного порошка смешивают с раствором формиата металла, смесь нагревают при 473-493 К в течение 4-6 ч, а затем в нейтральной атмосфере до температуры 723-773 К с выдержкой в течение 2-4 ч. В качестве формиатов металлов используют формиаты меди, Никеля или кобальта в различных сочетаниях. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sl)s В 22 F 1/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4940760/02 (22) 15.04.91 (46) 23.04.93.Бал.й 15 (71) Научнд-производственное объединение
"Алтай". (72) А,И. В ереща ги н, И. И, 3 олотухи н а, 8.В.Новоселов и В.Ф.Комаров (56) Патент Франции N. 1642036. кл, С 23 С, 1975.
Патент США М 4063907, кл. 51-295, 1976.
Изобретение относится к покрытиям неметаллических материалов металлами, а именно, к способам металлизации алмазных порошков медью, кобальтом и никелем, и с последующим их использованием в качестве исходных продуктов для создания композиционных материалов.
Целью изобретения является получение однородного металлического покрытия на поверхности мелкодисперсных алмазных порошков и снижение температуры металлизации.
Сущность заявляемого способа состоит в том, что водную суспензию алмазов смешивают с раствором формиата металла, смесь нагревают при 473-493 К в течение
4 — 6 ч, а затем в нейтральной атмосфере до температуры 723 — 773 К с выдержкой в течение 2-4 ч. . Кроме формиатов меди, кобальта или
:.. никеля можно использовать соли, образую- щие металл и газообразные продукты, например цитраты и т.д, Возможность образования металла при термолизе такой соли и определяет выбор наносимых металов, Таким путем можно формировать по- . крытия из таких малоактивных металлов, „„ЯЦ „„1811438 А3 (54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ АЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ (57) Использование: создание композиционных материалов, Сущность изобретения: водную суспензию алмазного порошка смешивают с раствором формиата металла; смесь нагревают при 473 — 493 К в течение
4-6 ч, а затем в нейтральной атмосфере до температуры 723 — 773 К с выдержкой в течение 2 — 4 ч, В качестве формиатов металлов используют формиаты меди, никеля или кобальта в различных сочетаниях, 1 табл. как серебро, медь, железо, кобальт и никель в различных соотношениях.
- Первая стадия нагревания предназначена для удаления воды из смеси. Если смесь греть при температуре ниже 473 К, то в смеси останется формиат. металла.с кристаллизационйой водой, а если греть при . Я более высокой, чем 493 К, то формиат будет разлагатьСя с воспламенением на воздухе образовавшегося металла.. Поскольку образовавшиеся металлы при разложении таких солей находятся в ультрадисперсном состоянии, то на воздухе они интенсивно окисляются, иногда с воспламенением. Для устранения такого нежелательного явления фаза металла дезактивируется нагреванием при температуре 673 — 773 К в инертной среде. Использование восстановительной среды (водород) нецелесообразно, поскольку металлы выдержанные в атмосфере водорода воспламеняются при комнатной температуре, Согласно данным рентгеновского анализа при нагревайии смесей суспенэии алмаза с формиатом металла (Cu, Co, Ni), образуется исключительно фаза металла и алмаз. Если атмосфера, в которой проводилось разло1811438
Лисперсность мкм
Ь
Конечныд состав мас.%
Ие/УДА
«
Теипература сушки, к
«
Химический состав, мас.Х
Выход, Х
Темпе" ратура раэложения, к
Состав формиат/УДА
В Р/мл
Система
473/4 .474/4
463/4
493/3
503/3
473/4
4.73/4
473/4
47З/4
473/4
473/4
473/4
473/4
473/4
473/4 форииат никеля - олмаэ
723/2 99> 1 1 ° 5 4>9Х И>.1 95> 1Х С
723/2 99,5 2>3 10,2Х Ni> 89,8X C
723/6 95,0 2,5 10>3X Ni; 89,7Х С ,723/2 99,0 2,1 10,2Х 111>> 89,8,С
Сиесь восплаиенилась при сушке
723/2 99,0 „ 1 ° 8 19>9Х Ni1 79, 1Х С
723/2 99,6 2, 6 30, 1Х Ni1 69,9Х С
723/2 99,8 2,8 40,0Х Ni: 60,0Х С
723/2 99 ° 4 2, 1 50,2X Ni; 49, ВХ С
723/2 99,0 1,2 59,5X Ni; 40,5Х С
723/2 98,8 2>8 70>6X Ni> 39>4X С
723/? 99,3 2,7 80, 1Х Ni; 19,9Х С
723/2 . 99,4 3,1 89,8X Ni; 10,2Х С
673/2 Смесь воспламенилась на воэдухе
773/2 99>6 3>0 89>9X Ni; 10,1Х С
3,14/422,2
6,29/400 б>29/400
6>29/400
6>29/400
12,59/355,5 !
8,88/311, 1
25,18/266>7
31,47/222,2
37,77/177,8
44,06/133,3
50>36/88 ° 9
56 65/44,4
56,65Х/44,4
56,65/44,4
5/95
10/90
1О/9О
10/90
10/90 го/ВО
ЗО/7О
40/60
50/50
60/40
70/30
8Î/20
90/10
90/10
90/1О жение; содержала кислород, то в этом случае образуется металл, содержащий примесь оксида.
Для металлизации ультрадисперсных алмазов согласно заявляемому способу используют формиаты никеля, меди или ко- . бальта.
При проведении термического анализа полученных образцов установлено, что при нагревании происходит сначала окисление 10 металла, а затем окисляется алмаз, Таким образом, частицы алмаза покрыты металлом снаружи. Так.например, композит никель-алмаз начинает окисляться при температуре около 873 К. Частицы полученного порошка имеют размер порядка 5 мкм и представляют собой достаточно узкую фракцию. Такое состояние полученных композитов делает их перспективными для получения компактных материалов с высокой 20 степенью гомогенности и для нанесения всякого рода гокрытий (газо- или плазмотермических). Методами электронной микроскопии установлено, что в полученных. образцах имеет место. однородное распре- 25 деление металлов на поверхности алмаза. .Пример 1. Берут 200 мл водной суспензии ультрадисперсных алмазов, содержащую 9 r алмазов, добавляют 400 мл раствора формиата никеля, содержащего 30
28,32 г соли, гомогенизируют обработкой ультразвуком.с частотой 44 кГц в течение 10 мин, высушивают при температуре 473 К+—
10 K в течение 4 ч, помещают в фарфоровую лодочку, которую устанавливают в трубча- 38 тую печь, подают. инертный газ с6 скоро. стью 20 мл/мин и нагревают 2 ч до температуры 723 К+ — 10 К и выдерживают в течение 2 ч. Затем охлаждают в токе.инертного газа до комнатной температуры. Рентгенофазовый анализ показал наличие только металлического никеля, а химический дал следующие результаты никель—
50,4 вес.$, углерод(алмаз) -49.6%. Образо- . вавшийся порошок имеет дисперсность от
0,1 до 2 мкм. Выход продукта составил
99 8Я .
Остальные примеры приведены в таблице.
На настоящее время в лабораторных условиях наработано около 2 кг порошков металл-алмаз, Ведутся исследования по использованию этих продуктов для компзктирования и получения покрытий.
Формула изобретения
1. Способ металлизации алмазного по-. рошка, включающий нагревание алмазного порошка с соединениями металлов в инертной атмосфере, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности металлического покрытия на поверхности a/1мазного порошка и снижения температуры металлизации, в качестве соединения металла используют формиат металла, перед нагреванием раствор формиата металла смешивают с водной суспензией алмазного порошка, а нагревание смеси осуществляют сначала при температуре 473 493 К в.течение 2 — 4 ч, а затем ведут нагрев до темйера.гуры 723-773 К в инертной атмосфере.
2. Способ по п.1, о т /1 и ч а ю шийся тем, что в качестве формиатов металлов используют формиаты меди, никеля или кобальта.
1811438
Продолжение таблицы
& ею»ю— ность мкм
Химический состав, мас.Х.
Виход,!!
Те>т>ера тура сушки>
Темпе" ратура раэло" кения, К
Состав формиат/УДА в г/мл
$6, 65/44,4 90/1О
56,65/44,4 90/1О
473/4 743/2 99,3 3,1 89,8X Ni; 10,2l С
473/4 823/2 99,5 3,0 90,5Х Ni» 9,5Х С
Система формиат кобальта -. УДА
473/4 723/2 98,5 3,5 4,9Z Со; 95 ° 1Х С
473/4 . 723/2 99,1 3,0: 10,2Х Со> 89,8Х С
463/4 723/2 96,2 2,5 10>1ХСо! 89,8Х С
493/3 723/2 98,9 2,0 10>2Х Со; 89,8Х С
473/4 723/2 99,5 Э,В 19 5Х Со; 80,5Х С
473/4 723/2 99 ° 7 . 2>9 30>5Х Со> 69>5Х С
473/4 723/2 99,0 1,9 40,2Х Со; 59,ВХ С
473/4. 723/2 98>0 2,3, 51,0Х Со, 49,0Х С
473/4 723/Z 99,2 3,9 60,5Z Со; 39, 5Х С
473/4 723/2 . 99, 1 3, 1 69,4Х Со; 30,6Х С
473/4 723/2 99>6 2,6 80>5Х Со! 19,5Х С
473/4 &73/2 : Смесь воспламенилась на воздухе
473/4 823/2 99,0 3,5 79>4Х Со; 20,6Х C .473/4 723/3 99,0 3,5 - 90>9Х Со; 9, 1Х С
° .
Система формиат меди - УДА
473/4 723/2 99,3 3,8 4,8Х Си; 95,2Х С
473/4 723/2 99 О . 3 ° 0 . 9,8Х C»j 90,2Х С
473 4 723/2 98>5 2 ° 6 20>2X Си! 79>8I С
463/2 723/2 96,5 2,9 20,6Z Си; 79,4Z C
493/4 723/2 98,6 3,2 20,4Х Си; 79,6Х С
473/4 723/Z, 99, 1 2> 1 29,9Х Си1 70, 1Х С
473/4 723/2 99,5 2,6, 40,5Х Си; 9>5Х С
473/Э 723/2 .: 99>0 2,0 : SO, 1Õ Си1 49,9Х С
473/4 723/2 99,4 3,8 . 60>ÇX Си! 39,7Х С
473/4 Г!23/2 Смесь воспламенилась на воздухе
473/4 823/2 98, 3 ° 2 59,4Х Си; 40,6Х С
473/4 723/2, 99i 3,5 70,1Х Си! 29,9Х С
473/4 723/2 98,5 3, 1, 79,9Х Си! 20, 1Х С
473/4 723/2 99, 2 2,6 90,5X Cup 9,5Х С
Система формиат кобальта формиат никеля - УДА
70(Ni+Co)/ЭОС"
17,5/52,5 30 723/2 98,5 3,7 17,4X Ni; 52 ° 6Х Со, 30 ОХ С
35/35/30 723/2 99>0 3, 1 34,8Х Ni> 35,2Х Со!
ЭО,OZ С
52,5/17,5/30 723/2 99>5 2,8 ° 52,0Х Ni1 18,0Х Со;, 3O>0Z С
3, 14/422,2
6,28/400,0
6,28/400,0
6;28/400,0
12>56/355>5
18,35/3!1, 1
25> 11/266, 7
31, 39/222, 2
37,67/!11,8
43,95/133,3
50 23/ВВ 9
50,23/88,9
50,23/88,9
56, 51/44,4
5/95
10/90
10/90
10/90
20/80
30/70
40/60
50/50
60/40
70/30
ВО/гО
80/20
80/20
90/10
2,98/422,2
5,97/400,0
11>93X/355,5
11,93/355>5
11> 93/355,5
17,9О/311, 1
23,87/266, 7
29,84/222,2
35,8! /171,8
35,81/177,8
35>81/177,8
41 777133,3
47>74/88,9
53,71/44,4 .
5/95
10/90
20/80
20/80
20/80
30/70
40/60
50/50
60/40
60/40
60/40
70/ЭО
80/20
90/10.! 1,01/32>96/133>3
22,03/21,97/133,Э
33, 04/10, 99/133 > 3
4(Сушка образцов проводилась при теимратуре ч75 К >> ч
Составитель Л, Родина
Редактор Е. Полионова Техред M>Ìîðãåíòàë Корректор Н, Милюкова
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1458 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5