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