Способ введения металла или его соединения на поровую поверхность изделия

 

Изобретение относится к созданию композиционных изделий, предназначенных для использования в качестве катализатора, арматуры для композиционных материалов. Цель - увеличение равномерности покрытия поровой поверхности изделия. Нагретую до 30 - 80С керамику насыщают горячим (30 - 80С) насыщенным раствором солей (калия, меди и никеля) с последующим охлаждением с регулируемой скоростью 1 - 5 град/ч в течение 2 - 10 ч. Способ обеспечивает более равномерное распределение слоя металла или его соединения по развитой поверхности порового пространства керамического тела. 1 табл.

Изобретение относится к изготовлению композиционных изделий, предназначенных для использования в качестве катализатора арматуры для композиционных материалов.

Известен способ металлизации пористых керамических изделий путем помещения и выдержки в расплаве смеси хлоридов калия, магния и титана, нагретом до 600-700^оС при этом металлизируемая деталь замкнута через внешнюю цепь с расположенным по периферии расплавом титана.

Недостаток этого способа заключается в необходимости использования нагретого до высокой температуры агрессивного расплава смесей агрессивных соединений.

Наиболее близкое по технической сути и достигаемому результату решение заключается в подготовке поверхности диэлектриков путем обработки в растворе, содержащем хлористую соль металла с последующим прокаливанием при 590-900^оС.

Однако зарождение и рост кристаллов осаждаемого вещества в этом случае происходит на внешней поверхности диэлектрика.

Целью настоящего изобретения является увеличение равномерности покрытия поровой поверхности изделия металлом или его соединением.

Поставленная цель достигается тем, что изделие, нагретое до 30-80^оС, насыщают горячим насыщенным раствором соли металла с последующим охлаждением с регулируемой скоростью 1-5 град/ч в течении 2-10 ч.

Охлаждение горячего раствора соли металла в объеме порового пространства приводит к высаживанию избыточного количества соли на поверхность пор, при температуре ниже 30^оС растворимость ряда солей невелика, что не позволяет выделить из раствора достаточное количество соли для покрытия поверхности порового пространства волокнистого тела. При температуре выше 80^оС имеет место интенсивное испарение воды, что приводит к пересыщению раствора и неуправляемой кристаллизации соли.

При охлаждении со скоростью менее 1 град/ч процесс оказывается растянутым во времени, при скорости более 5 град/ч происходит хаотическое высаживание кристаллов соли металла, не связанное с поверхностью порового пространства. При охлаждении менее 2-х часов количество кристаллизующейся соли оказывается малым для покрытия поверхности. Десятичасовое охлаждение обеспечивает количество соли достаточное для покрытия поверхности во всех указанных интервалах температур и скоростей охлаждения. В этой связи увеличение времени охлаждения нецелесообразно.

В качестве вводимых могут быть использованы любые металлы, имеющие растворимые соли, растворимость которых зависит от температуры. Растворителем может служить как вода, так и любая другая жидкость. В зависимости от условий последующей термообработки изделия, в которое вводят металл, покрытие может быть получено либо из элементарного металла, либо из его оксида, либо непосредственно из соли.

В ходе регулируемого охлаждения системы во всем указанном интервале температур происходит контролируемое гетерогенное зарождение кристаллов соли металла, причем инициатором зарождения является поверхность пор, что обеспечивает предпосылки для хорошей адгезии кристаллов соли к поверхности пор. При этом все процессы происходят при относительно невысокой температуре и в отсутствии агрессивных сред. Кроме того, предлагаемый способ не требует использования каких-либо дополнительных химических реактивов.

П р и м е р. Пористое изделие, нагретое до 30-80^оС насыщают насыщенным соответственно при 30-80^оС раствором сульфата меди. После выдержки системы в течение 20 мин проводят охлаждение со скоростью 1-5 град/ч в течение 2-10 ч. В результате получают относительно равномерное распределение соли по всей поровой поверхности изделия. При этом соль выделяется в форме кристаллов, характеризующихся пластинчатым габитусом, и кристаллы сопрягаются с поровой поверхностью своей развитой гранью. Обработка изделия при комнатной температуре приводит к тому, что преобладающая часть соли кристаллизуется в периферийной области изделия в виде друз. При температуре обработки 90^оС и скорости охлаждения 6 град/ч соль кристаллизуется относительно равномерно по поровой поверхности, но в виде хаотически расположенных отдельных друз.

Результаты испытаний изделий, полученных по примерам, представлены в таблице.

Отношение концентраций соли в центральной и в периферийной частях изделия определяли методами аналитической химии на образцах, вырезанных из соответствующих частей изделия. Толщину слоя покрытия определяли методами электронной микроскопии.

Предложенное решение позволяет осуществить покрытие поровой поверхности изделия относительно равномерным слоем металла или его соединения, что обеспечивает в ходе изготовления волокнистого композиционного материала с металлической матрицей образование контакта на границе металл композиции-керамическое волокно, и как следствие, реализацию высоких механических свойств волокна либо иных функциональных.

Формула изобретения

СПОСОБ ВВЕДЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЛИ ЕГО СОЕДИНЕНИЯ НА ПОРОВУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ, включающий пропитку нагретыми водными растворами солей металлов с последующим охлаждением, отличающийся тем, что, с целью увеличения равномерности покрытия поровой поверхности изделия, используют насыщенные при 30 - 80^oС растворы солей металлов из группы Ni, Cu, K, перед пропиткой изделие нагревают до указанной температуры, а охлаждение пропитанного изделия проводят со скоростью 1 - 5 град/ч в течение 2 - 10 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1