Способ формирования пористого оксида на сплаве титан-алюминий


 


Владельцы патента RU 2509181:

Общество с ограниченной ответственностью "НЕЛАН-ОКСИД ПЛЮС" (RU)

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.
Наверх