EA042591B1 - PRODUCT MANUFACTURING METHOD AND PRODUCT MANUFACTURED BY THE ABOVE METHOD - Google Patents

PRODUCT MANUFACTURING METHOD AND PRODUCT MANUFACTURED BY THE ABOVE METHOD Download PDF

Info

Publication number
EA042591B1
EA042591B1 EA201500948 EA042591B1 EA 042591 B1 EA042591 B1 EA 042591B1 EA 201500948 EA201500948 EA 201500948 EA 042591 B1 EA042591 B1 EA 042591B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
layers
preform
nickel
workpiece
chemical reduction
Prior art date
Application number
EA201500948
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Джон Д. Вайтейкэ
Кристина А. Ломасни
Ричард Дж. Колдуэлл
Вильям Крапс
Джесси Ангер
Original Assignee
Модьюметл, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Модьюметл, Инк. filed Critical Модьюметл, Инк.
Publication of EA042591B1 publication Critical patent/EA042591B1/en

Links

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross-reference to related applications

Эта заявка заявляет преимущество приоритета предварительной заявки США № 61/798559, поданной 15 марта 2013 г., которая включена сюда посредством ссылки во всей своей полноте.This application claims the benefit of priority of US Provisional Application No. 61/798559, filed March 15, 2013, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Область техникиTechnical field

В изобретение включены изделия, содержащие покрытия из наносимых нанослоями металлов, и способы их изготовления.The invention includes articles containing coatings of nanolayered metals and methods for their manufacture.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Варианты реализации настоящего раскрытия обеспечивают способы изготовления изделий. Такие способы включают по меньшей мере две стадии. Первая стадия включает формирование заготовки аддитивной технологией, такой как трехмерная (3D) печать. Затем заготовки подвергают воздействию электрохимических способов, которые обеспечивают наномногослойное металлическое покрытие, обладающее желаемыми химическими, физическими и/или механическими свойствами.Embodiments of the present disclosure provide methods for manufacturing articles. Such methods include at least two stages. The first stage involves forming the workpiece by additive technology, such as three-dimensional (3D) printing. The preforms are then subjected to electrochemical processes that provide a nano-multilayer metal coating having the desired chemical, physical and/or mechanical properties.

Таким образом, варианты реализации описанных здесь способов обеспечивают возможность изготовления изделий, которые являются облегченными относительно аналогичных изделий, изготовленных полностью из такого материала, как металл, керамика или композиционный материал, и которые можно легко разработать для соответствия конкретным требованиям для диапазона применений, включая коммерческие применения и применения в оборонных целях. Варианты описанных здесь реализаций способов могут также применяться в различных масштабах и подходят как для мелкосерийного, так и для крупносерийного производства. Таким образом, варианты реализации настоящего раскрытия обеспечивают способ изготовления деталей, обладающих химическими, физическими и/или механическими свойствами, которые допускают их использование в применениях, в которых обычно применяли детали из металла, керамики и/или композиционных материалов.Thus, embodiments of the methods described herein provide the ability to manufacture products that are lightweight relative to similar products made entirely of a material such as metal, ceramic, or composite material, and that can be easily designed to meet specific requirements for a range of applications, including commercial applications. and defense applications. Variants of the implementations of the methods described here can also be applied at various scales and are suitable for both small-scale and high-volume production. Thus, embodiments of the present disclosure provide a method for manufacturing parts that have chemical, physical, and/or mechanical properties that allow them to be used in applications that have typically used metal, ceramic, and/or composite materials.

Подробное описание .0 Определения.Detailed Description .0 Definitions.

Аддитивная технология означает изготовление трехмерных изделий путем последовательного добавления материалов. Способ включает все виды прямого цифрового производства, включая, но не ограничиваясь ими, традиционную трехмерную печать (3D-печать), селективное лазерное осаждение (спекание) (SLS) или селективное лазерное плавление (SLM), моделирование методом послойного наложения расплавленной полимерной нити (FDM) и стереолитографию (SLA).Additive manufacturing means the manufacture of three-dimensional products by sequentially adding materials. The method includes all types of direct digital manufacturing, including, but not limited to, traditional three-dimensional printing (3D printing), selective laser deposition (sintering) (SLS) or selective laser melting (SLM), molten polymer filament layering modeling (FDM). ) and stereolithography (SLA).

Прямое цифровое производство, быстро прототипированный или быстрое прототипирование означают аддитивную технологию или способ 3D-печати для изготовления трехмерного твердого изделия любой формы по цифровой модели. Указанный метод представляет собой метод аддитивной технологии, при котором последовательные слои, ленты, гранулы или участки материала наслаивают в различные формы с образованием трехмерного изделия.Direct digital manufacturing, rapid prototyping, or rapid prototyping refers to an additive technology or 3D printing method for making a 3D solid product of any shape from a digital model. This method is an additive technology method in which successive layers, ribbons, granules or sections of material are layered into various shapes to form a three-dimensional product.

Селективное лазерное спекание (SLS) относится к способу, в котором слой порошка локально связывается под действием лазера с образованием в каждый момент времени одного сечения изделия.Selective laser sintering (SLS) refers to a process in which a layer of powder is locally bonded under the action of a laser to form one section of the product at a time.

Моделирование методом послойного наложения расплавленной полимерной нити (FDM) относится к способу, в котором применяют расплавленный материал (например, термопластичный материал) с получением изделия заданной формы.Fused filament layering (FDM) refers to a method in which a molten material (eg, a thermoplastic material) is applied to form an article of a given shape.

Стереолитография (SLA) относится к способу, в котором жидкий полимер локально отверждают путем фотоинициируемого поперечного сшивания. В этом способе свет фокусируют на поверхности резервуара с неотвержденным фотополимером и рисуют желаемую 2D-форму сечения, получая отвержденный 2D-рисунок. Повторяя этот способ, получают 3D-конфигурации желаемой формы.Stereolithography (SLA) refers to a process in which a liquid polymer is locally cured by photoinitiated cross-linking. In this method, light is focused onto the surface of a reservoir of uncured photopolymer and the desired 2D sectional shape is drawn to form a cured 2D pattern. By repeating this method, 3D configurations of the desired shape are obtained.

Изготовление слоистых объектов (послойное ламинирование) (LOM) означает применение тонких слоев, вырезанных по форме и соединенных вместе (например, бумага, полимер, металл), с формированием желаемого трехмерного изделия.The manufacture of layered objects (laminated in layers) (LOM) means the application of thin layers cut to shape and bonded together (eg paper, polymer, metal) to form the desired three-dimensional product.

Металлизация химическим восстановлением означает автокаталитическое нанесение покрытия, при котором ванна для нанесения покрытия содержит восстанавливающие агенты, готовые вступать в реакцию с подложкой, а катализатор представляет собой осаждаемый металл или металл на поверхности изделия, помещенного в ванну для нанесения покрытия.Chemical reduction plating means autocatalytic plating in which the plating bath contains reducing agents ready to react with the substrate, and the catalyst is a deposited metal or metal on the surface of the article placed in the plating bath.

Заготовка означает объект или изделие, обладающее такой формой, которая после нанесения заданной толщины наслаиваемого материала приводит к получению детали с заданной формой и свойствами.Workpiece means an object or product having such a shape that, after applying a given thickness of the layered material, leads to a part with a given shape and properties.

Здесь, когда составы или количества приведены в процентах, состав приведен в массовых процентах, пока не указано иное.Here, when compositions or amounts are given in percent, the composition is given in mass percent, unless otherwise indicated.

.0 Описание..0 Description.

2.1 Обзор.2.1 Overview.

В вариантах реализации описанных здесь способов наномногослойные металлические материалы можно наносить конформным образом на всю заготовку или часть заготовки, придавая таким образом предварительно сформированной детали желаемые химические, физические и механические (конструкционные) свойства при минимальном увеличении массы, в частности, по сравнению с изделием того же типа, изготовленным из сплошного металла или керамики. Такие варианты реализации обеспечиваютIn embodiments of the methods described here, nano-layered metallic materials can be applied in a conformal manner to the entire workpiece or part of the workpiece, thus imparting the desired chemical, physical and mechanical (structural) properties to the preformed part with a minimum increase in mass, in particular, in comparison with the product of the same type made of solid metal or ceramic. Such implementations provide

- 1 042591 возможность осуществления производственных процессов от сырья до конечного продукта на единственной производственной линии. Более того, описанные здесь варианты реализации могут обеспечить полностью автоматизированные производственные линии и изготовление отдельных деталей без изготовления промежуточных отливок или формовки листовых металлических материалов. Кроме того, материал можно размещать только по мере необходимости, тем самым дополнительно сокращая расход материала в процессе и уменьшая общую массу изделия.- 1 042591 the possibility of carrying out production processes from raw materials to the final product on a single production line. Moreover, the embodiments described herein can enable fully automated production lines and the production of individual parts without making intermediate castings or forming sheet metal materials. In addition, material can only be placed as needed, thereby further reducing material consumption in the process and reducing the overall weight of the product.

2.2 Способы изготовления заготовок и композиции заготовок.2.2 Methods for the manufacture of blanks and composition of blanks.

Описанные здесь способы могут применять заготовки, изготовленные из ряда материалов, включая металлы, керамику и полимеры (пластмассы). Изготовление заготовок можно выполнять любым способом аддитивной технологии, включая, но не ограничиваясь ими, прямое цифровое производство, трехмерную печать (3D-печать), селективное лазерное осаждение (SLS) и/или селективное лазерное плавление (SLM), моделирование методом послойного наложения расплавленной полимерной нити (FDM) и стереолитографию.The methods described herein may use preforms made from a variety of materials, including metals, ceramics, and polymers (plastics). Preform fabrication can be performed by any additive manufacturing method, including, but not limited to, direct digital manufacturing, three-dimensional printing (3D printing), selective laser deposition (SLS) and/or selective laser melting (SLM), modeling by layering molten polymer filaments (FDM) and stereolithography.

Когда заготовки должны изготавливаться из металла, керамики или стекла, применяемый способ аддитивной технологии, как правило, будет представлять собой вид способов SLS и/или SLM. Такими способами можно получать заготовки из одного или более металлов, включая, но не ограничиваясь ими, стали, нержавеющие стали, титан, латунь, бронзу, алюминий, золото, серебро, кобальт-хром, свинец, вольфрам и сплавы вольфрама. Эти способы можно также применять для изготовления заготовок из керамики, такой как зеленый песок (например, смесь, содержащая: от примерно 75 до примерно 85% песка (кварцевый песок (SiO2), хромитовый песок (FeCr2O), цирконовый песок (ZrSiO4), оливин, ставролит); от примерно 5 до примерно 11% бентонита, от примерно 2% до примерно 4% воды; от 0 до примерно 1% антрацита и от примерно 3% до примерно 5% инертных или неидентифицированных материалов).When the blanks are to be made from metal, ceramic or glass, the additive manufacturing process employed will generally be a form of SLS and/or SLM processes. One or more metals can be formed by such methods, including, but not limited to, steels, stainless steels, titanium, brass, bronze, aluminum, gold, silver, cobalt-chromium, lead, tungsten, and tungsten alloys. These methods can also be used to make ceramic preforms such as green sand (for example, a mixture containing: about 75 to about 85% sand (quartz sand (SiO 2 ), chromite sand (FeCr 2 O), zircon sand (ZrSiO 4 ), olivine, staurolite); about 5% to about 11% bentonite, about 2% to about 4% water; 0 to about 1% anthracite, and about 3% to about 5% inert or unidentified materials).

Когда заготовки должны изготавливаться из полимеров (например, термопластичных материалов), можно применять способы, включающие SLS и/или SLM и FDM.When the preforms are to be made from polymers (eg, thermoplastic materials), methods including SLS and/or SLM and FDM can be used.

Заготовки из полимеров и пластмасс, которые могут быть получены способами аддитивной технологии, можно в целом разделить на две категории: проводящие и непроводящие материалы. Если заготовки изготавливают из непроводящих пластмасс, по меньшей мере часть поверхности, на которой будет происходить электроосаждение, необходимо сделать проводящей. Обычно это выполняют путем нанесения слоя металла металлизацией химическим восстановлением, хотя можно применять и другие способы, обеспечивающие желаемый результат. Если применяемая для изготовления заготовки пластмасса уже является проводящей, применение металлизации химическим восстановлением необязательно, но может преимущественно применяться для увеличения проводимости заготовки перед подверганием её электроосаждению композиции, содержащей металл.Preforms made of polymers and plastics, which can be obtained by additive manufacturing methods, can be broadly divided into two categories: conductive and non-conductive materials. If the preforms are made from non-conductive plastics, at least a portion of the surface to be electrodeposited must be made conductive. This is usually done by applying a layer of metal by chemical reduction plating, although other methods can be used to achieve the desired result. If the plastic used to make the preform is already conductive, the use of chemical reduction plating is not necessary, but may advantageously be used to increase the conductivity of the preform before subjecting it to electrodeposition of the metal-containing composition.

Соответственно, варианты реализации заготовки могут включать непроводящий материал, такой как полимер или пластмасса. Такие варианты реализации включают полимер, содержащий, например, полиэфиримид (например, Ultem™), полиэфиркетонкетон, нейлон (например, Nylon 618), поливиниловый спирт (ПВС), сополимер акрилонитрила-бутадиена-стирола (АБС), поликарбонат (ПК), полимолочную кислоту (ПМК), ПК/АБС, полимер и древесное волокно (например, LAYWOO-D3™), полифенилсульфон (PPSU) или комбинацию одного или более, двух или более, или трех или более из вышеуказанного. В других вариантах реализации полимер представляет собой, например, полиэфиримид, полиэфиркетонкетон, нейлон, сополимер акрилонитрила-бутадиена-стирола, поликарбонат, полимолочную кислоту, ПК/АБС, полифенилсульфон или комбинацию одного или более, двух или более, или трех или более из вышеуказанного.Accordingly, embodiments of the preform may include a non-conductive material such as a polymer or plastic. Such embodiments include a polymer containing, for example, polyetherimide (e.g., Ultem™), polyetherketone ketone, nylon (e.g., Nylon 618), polyvinyl alcohol (PVA), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polycarbonate (PC), polylactic acid (PMA), PC/ABS, polymer and wood fiber (eg, LAYWOO-D3™), polyphenylsulfone (PPSU), or a combination of one or more, two or more, or three or more of the above. In other embodiments, the polymer is, for example, polyetherimide, polyetherketone ketone, nylon, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polycarbonate, polylactic acid, PC/ABS, polyphenylsulfone, or a combination of one or more, two or more, or three or more of the above.

В других вариантах реализации заготовка содержит проводящий материал. В таких вариантах реализации проводящий материал может содержать один или более металлов, выбранных из группы, состоящей из Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr. В других вариантах реализации проводящий материал, применяемый для изготовления заготовки, может содержать сплав, включая, но не ограничиваясь ими, например, стали, нержавеющие стали, латунь, бронзу, никель-кобальт, никель-хром, никель-железо, цинк-железо, кобальт-хром, сплавы на основе олова и сплавы вольфрама.In other embodiments, the workpiece contains a conductive material. In such embodiments, the conductive material may comprise one or more metals selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni , Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn, and Zr. In other embodiments, the conductive material used to make the workpiece may comprise an alloy including, but not limited to, for example, steels, stainless steels, brass, bronze, nickel-cobalt, nickel-chromium, nickel-iron, zinc-iron, cobalt-chromium, tin-based alloys and tungsten alloys.

В других вариантах реализации проводящие заготовки могут содержать проводящий или непроводящий полимер и один или более металлов или неметаллических проводящих материалов, добавленных в полимеры (например, до или после отверждения), которые делают композицию проводящей или более проводящей. Примерами проводящих неметаллических материалов, которые можно добавлять к полимерам для увеличения проводимости, являются углеродная сажа, графен, графит, углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна или графитовые волокна, которые можно добавлять к полимерам отдельно или в комбинации с проводящими металлическими материалами.In other embodiments, the conductive preforms may comprise a conductive or non-conductive polymer and one or more metals or non-metallic conductive materials added to the polymers (eg, before or after curing) that make the composition conductive or more conductive. Examples of conductive non-metallic materials that can be added to polymers to increase conductivity are carbon black, graphene, graphite, carbon nanotubes, carbon nanofibers, or graphite fibers, which can be added to polymers alone or in combination with conductive metal materials.

Для изготовления заготовок, которые являются проводящими, можно применять ряд проводящих полимерных материалов, включая, но не ограничиваясь ими, полимеры, содержащие полианилин или полипиррол.A number of conductive polymeric materials can be used to make preforms that are conductive, including, but not limited to, polymers containing polyaniline or polypyrrole.

- 2 042591- 2 042591

2.3 Структура заготовки.2.3 The structure of the workpiece.

Заготовки, получаемые путем аддитивной технологии, могут включать сложные формы и конфигурации. В вариантах реализации заготовки содержат по меньшей мере одну секцию, содержащую сеть сотовой структуры, например, из гексагональных призм, пентагональных призм, кубов или треугольных призм (например, лист, содержащий сотовую структуру из полых гексагональных призм). В других вариантах реализации вся или часть заготовки может быть пенообразной с порами, которые являются отдельными и/или довольно непрерывными по всей пенообразной части заготовки.Workpieces obtained by additive manufacturing may include complex shapes and configurations. In embodiments, the blanks comprise at least one section containing a honeycomb network of, for example, hexagonal prisms, pentagonal prisms, cubes, or triangular prisms (eg, a sheet containing a honeycomb structure of hollow hexagonal prisms). In other embodiments, all or part of the preform may be foamy with pores that are discrete and/or fairly continuous throughout the foam portion of the preform.

В других вариантах реализации по меньшей мере часть заготовки содержит серию опор, простирающихся по существу линейно между вершинами полиэдрических структур, которые являются по существу тетраэдрическими, икосаэдрическими, додекаэдрическими, октаэдрическими или кубическими, образующими часть заготовки. Опоры могут быть по существу цилиндрическими (т.е. по существу круглыми в плоскости, перпендикулярной двум вершинам, которые соединяют опоры). Опоры также могут быть по существу треугольными, квадратными, пятиугольными, шестиугольными, семиугольными или восьмиугольными в плоскости, перпендикулярной двум вершинам, которые соединяют опоры. Такие опоры могут иметь ширину в плоскости, перпендикулярной двум вершинам, которые соединяют опоры, от примерно 0,2 до примерно 1,0 мм, от примерно 1 мм до примерно 1 см, от примерно 5 мм до примерно 2 см или от примерно 1 см до примерно 5 см. Можно применять другие размеры в зависимости от размера и формы структуры.In other embodiments, at least a portion of the preform comprises a series of supports extending substantially linearly between the vertices of polyhedral structures that are substantially tetrahedral, icosahedral, dodecahedral, octahedral, or cubic forming part of the preform. The supports may be substantially cylindrical (ie, substantially circular in a plane perpendicular to the two vertices that connect the supports). The supports may also be substantially triangular, square, pentagonal, hexagonal, heptagonal, or octagonal in a plane perpendicular to the two vertices that connect the supports. Such supports may have a width in a plane perpendicular to the two vertices that connect the supports, from about 0.2 to about 1.0 mm, from about 1 mm to about 1 cm, from about 5 mm to about 2 cm, or from about 1 cm up to about 5 cm. Other sizes may be used depending on the size and shape of the structure.

В некоторых вариантах реализации может быть желательным вводить в заготовки части, которые помогают при изготовлении, но не предназначены для включения в готовое получаемое изделие. Соответственно, когда необходимо или желательно вводить части, необходимые или желательные для изготовления, но не требующиеся в готовом изделии, такие как ушки или проволоки для подвешивания и электроосаждения, они могут быть расположены на неструктурных участках изделия.In some embodiments, it may be desirable to introduce parts into the blanks that aid in manufacturing but are not intended to be included in the final product being produced. Accordingly, when it is necessary or desirable to introduce parts necessary or desirable for manufacture but not required in the finished product, such as lugs or wires for suspension and electrodeposition, they can be located in non-structural areas of the product.

Кроме того, геометрия заготовки может быть задана так, что после электроосаждения многослойного покрытия получают деталь желаемой конечной геометрии. Например, заготовки без острых углов (выпуклые или вогнутые) с меньшей вероятностью будут подвергаться воздействию сильно неоднородных распределений токов. Аналогично, сама заготовка может содержать участки, предназначенные исключительно для влияния на распределение тока, причем указанные участки предназначены для удаления сразу после завершения изготовления детали. Такие участки могут служить в качестве либо экранов (непроводящих блокаторов тока), либо в качестве вспомогательных электродов (проводящих токоотводов). Кроме того, элементы заготовки могут быть предназначены, чтобы направлять электролит на поверхность структуры, так что как массоперенос, так и распределение тока по поверхности конструкции управляются неконструктивными участками заготовки.In addition, the workpiece geometry can be set so that after electrodeposition of the multilayer coating, a part of the desired final geometry is obtained. For example, workpieces without sharp corners (convex or concave) are less likely to be subjected to highly non-uniform current distributions. Similarly, the workpiece itself may contain areas dedicated solely to influencing the distribution of current, and these areas are intended to be removed immediately after the completion of the manufacture of the part. Such areas can serve either as screens (non-conductive current blockers) or as auxiliary electrodes (conductive current collectors). In addition, the elements of the workpiece can be designed to direct the electrolyte to the surface of the structure, so that both mass transfer and current distribution over the surface of the structure are controlled by non-structural areas of the workpiece.

В дополнение к их структуре, заготовки могут иметь шероховатость (обычно выражаемую как значение Ra), а также микропоры. Наличие шероховатости поверхности и микропор может быть преимущественным для связывания между электроосажденной композицией(ями) (например, наномногослойным покрытием) и заготовкой. В частности, когда заготовки содержат полимер, поры и шероховатость поверхности можно вводить в поверхность полимера перед осаждением композиции, содержащей какойлибо металл, путем либо металлизации химическим восстановлением, либо электроосаждением.In addition to their texture, workpieces can have roughness (usually expressed as a Ra value) as well as micropores. The presence of surface roughness and micropores can be advantageous for bonding between the electrodeposited composition(s) (eg, nano-multilayer coating) and the preform. In particular, when the preforms contain a polymer, pores and surface roughness can be introduced into the surface of the polymer prior to deposition of the composition containing any metal by either chemical reduction plating or electrodeposition.

Присутствие микропор и шероховатость поверхности материалов могут быть изменены рядом методик, включая химические и/или физические процессы. В некоторых вариантах реализации заготовки можно подвергать химическому травлению (например, воздействию хромовой кислоты) для модификации поверхности перед осаждением на заготовку композиции, содержащей какой-либо металл.The presence of micropores and the surface roughness of materials can be modified by a number of techniques, including chemical and/or physical processes. In some embodiments, the workpieces may be chemically etched (eg, chromic acid) to modify the surface prior to deposition of a composition containing any metal onto the workpiece.

Полимеры, осажденные способом FDM, могут быть получены с большей пористостью и/или площадью поверхности, чем заготовки из того же материала, полученные литьем под давлением, приводящим к большей прочности сцепления между покрытием и заготовкой. Более высокие пористость и/или площадь поверхности, присущие структуре полимеров, полученных с применением способа FDM, являются результатом их изготовления. Структуры, полученные способом FDM, имеют упорядоченную структуру полимерных гранул или нитей, образованных указанным образом аппаратом для FDM. Указанные гранулы приводят к образованию небольших пустот, которые, хотя и увеличивают площадь поверхности и обеспечивают более сильное связывание между заготовкой и покрытиями, нанесенными на заготовку, могут также захватывать текучие среды и загрязняющие вещества из химических способов (например, металлизации химическим восстановлением). Применение ультразвукового перемешивания обеспечивает новый способ удаления химических веществ и текучих сред из структуры FDM-детали. Обычное промывание и перемешивание во время способов металлизации химическим восстановлением не обеспечивает надлежащее удаление всех химических веществ и текучих сред из структуры FDMдеталей.FDM-deposited polymers can be produced with greater porosity and/or surface area than injection molded preforms of the same material, resulting in greater adhesive strength between coating and preform. The higher porosity and/or surface area inherent in the structure of polymers obtained using the FDM process is a result of their manufacture. The structures obtained by the FDM method have an ordered structure of polymer granules or filaments formed in this way by the FDM apparatus. These granules result in small voids which, while increasing surface area and providing stronger bonding between the preform and coatings applied to the preform, can also trap fluids and contaminants from chemical processes (e.g., chemical reduction plating). The use of ultrasonic agitation provides a new way to remove chemicals and fluids from the structure of an FDM part. Conventional washing and agitation during chemical reduction plating processes does not adequately remove all chemicals and fluids from the structure of FDM parts.

.0 Электроосажденные композиции, и наномногослойные покрытия, и способ их нанесения..0 Electrodeposited compositions, and nano-multilayer coatings, and method of applying them.

3.1 Применение металлизации химическим восстановлением для придания заготовкам подходящей проводимости.3.1 Use of chemical reduction plating to impart suitable conductivity to workpieces.

Для электроосаждения композиции, содержащей металл, на по меньшей мере части поверхностей заготовки, к которым имеется доступ жидкостей, эти поверхности должны быть проводящими и бытьIn order to electrodeposit a metal-containing composition onto at least a portion of the workpiece surfaces to which liquids are accessible, these surfaces must be conductive and be

- 3 042591 приведены в контакт с ванной, содержащей соли металлов, подлежащих осаждению. Чтобы сделать проводящими поверхности непроводящих заготовок, обычно требуется подвергнуть поверхность металлизации химическим восстановлением металла, такого как никель, кадмий, золото, серебро, родий, хром, цинк, олово или медь. В вариантах реализации металл, наносимый на заготовку путем осаждения химическим восстановлением, представляет собой никель.- 3 042591 brought into contact with a bath containing metal salts to be precipitated. To make the surfaces of non-conductive workpieces conductive, it is usually required to subject the surface to chemical reduction plating of a metal such as nickel, cadmium, gold, silver, rhodium, chromium, zinc, tin, or copper. In embodiments, the metal deposited on the workpiece by chemical reduction deposition is nickel.

Подготовка заготовок к металлизации химическим восстановлением, в частности непроводящих заготовок из пластмассы/полимера, в общем случае включает стадию травления поверхности заготовки. Травление обычно осуществляют при помощи сильного окисляющего агента для создания микроскопических пор или отверстий в поверхности пластика. Поры или отверстия увеличивают площадь поверхности и улучшают адгезию последовательно наносимых слоев металла. Некоторые растворы/суспензии сильных окислителей, применяемые в качестве травящих веществ, включают пероксиды (например, пероксид водорода), персульфаты, хромовую кислоту, кислые или щелочные растворы перманганата, растворы или суспензии триоксида хрома и серную кислоту. В вариантах реализации заготовка содержит АБС, и травящее вещество представляет собой хромовую кислоту или раствор/суспензию, содержащую триоксид хрома.Preparing preforms for chemical reduction plating, in particular non-conductive plastic/polymer preforms, generally includes the step of etching the surface of the preform. Etching is usually done with a strong oxidizing agent to create microscopic pores or holes in the surface of the plastic. The pores or holes increase the surface area and improve the adhesion of successively deposited metal layers. Some solutions/suspensions of strong oxidants useful as etchants include peroxides (eg, hydrogen peroxide), persulfates, chromic acid, acidic or alkaline permanganate solutions, chromium trioxide solutions or slurries, and sulfuric acid. In embodiments, the preform contains ABS and the etchant is chromic acid or a solution/suspension containing chromium trioxide.

После травления по меньшей мере часть протравленного участка заготовки можно вводить в контакт с композицией, осаждающей металлический катализатор на протравленную поверхность полимерной заготовки. Катализатор обычно представляет собой палладий, который можно наносить с использованием олова в качестве восстанавливающего агента (например, Sn+2 + Pd+2 = Sn+4 Pd0), однако, можно применять и другие катализаторы, включая катализаторы на основе благородных металлов (например, платины, родия, иридия, никеля, меди, серебра, золота). При контакте с ванной для металлизации химическим восстановлением катализатор вызывает образование слоя металла на поверхности полимерной заготовки, подвергнутой воздействию катализатора, а затем ванны.After etching, at least a portion of the etched portion of the preform can be contacted with a composition that deposits the metal catalyst onto the etched surface of the polymer preform. The catalyst is typically palladium, which can be supported using tin as the reducing agent (e.g. Sn +2 + Pd +2 = Sn +4 Pd 0 ), however, other catalysts can be used, including noble metal catalysts (e.g. , platinum, rhodium, iridium, nickel, copper, silver, gold). Upon contact with the chemical reduction plating bath, the catalyst causes a layer of metal to form on the surface of the polymer preform exposed to the catalyst and then the bath.

Хотя заготовки могут содержать сплошную массу проводящих или непроводящих материалов, они могут также состоять из серии пустот или пор. Пустоты или поры могут находиться в контакте по текучей среде с поверхностью заготовки и обеспечивать доступ электролитов, применяемых при металлизации химическим восстановлением и других операциях, таких как промывание. Жидкости, захваченные в этих пустотах, или химические остатки из этих жидкостей могут мешать последующему электроосаждению покрытий или оставаться захваченными в готовой детали при последующем электроосаждении.Although the preforms may contain a continuous mass of conductive or non-conductive materials, they may also consist of a series of voids or pores. The voids or pores may be in fluid contact with the surface of the workpiece and provide access to electrolytes used in chemical reduction plating and other operations such as washing. Liquids trapped in these voids, or chemical residues from these liquids, may interfere with subsequent electrodeposition of coatings or remain trapped in the finished part during subsequent electrodeposition.

Перед электроосаждением металла на поверхность заготовки необходимо удалить с заготовки любые оставшиеся материалы для металлизации химическим восстановлением с тем, чтобы они не мешали нанесению покрытия или не оказались захваченными в заготовке. Удаление компонентов ванны для металлизации химическим восстановлением можно осуществлять, например, путем погружения компонента в ванну или душ из моющего раствора (например, воды) с одновременным подверганием заготовки воздействию ультразвука. Воздействие ультразвуком может использовать звуковую энергию любых эффективных частоты и амплитуды. В некоторых вариантах реализации применяемая частота составляет примерно 18-25 кГц, и в других вариантах реализации частота составляет примерно 20-23 кГц. В некоторых вариантах реализации воздействие ультразвуком осуществляют в ванне с непрерывным потоком моющей жидкости в ванну.Before electrodeposition of metal onto the surface of the workpiece, any remaining chemical reduction plating materials must be removed from the workpiece so that they do not interfere with the plating or become trapped in the workpiece. Removal of the components of the electroless plating bath can be accomplished, for example, by immersing the component in a bath or shower of a cleaning solution (eg water) while exposing the preform to ultrasound. Exposure to ultrasound can use sound energy of any effective frequency and amplitude. In some embodiments, the applied frequency is about 18-25 kHz, and in other implementations, the frequency is about 20-23 kHz. In some embodiments, the sonication is performed in a bath with a continuous flow of washing liquid into the bath.

В некоторых вариантах реализации осуществление контакта заготовки, подвергаемой металлизации химическим восстановлением, с ванной или душем из жидкости одновременно с воздействием ультразвуком удаляет свыше примерно 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98% или 99% по массе раствора для металлизации химическим восстановлением, который оставался связанным с указанной заготовкой, подвергаемой металлизации химическим восстановлением, после её удаления из раствора для металлизации химическим восстановлением.In some embodiments, contacting the chemical reduction plating workpiece with a liquid bath or shower simultaneously with sonication removes more than about 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98%, or 99% of the the weight of the chemical reduction plating solution that remained associated with said chemical reduction plating preform after it was removed from the chemical reduction plating solution.

В других вариантах реализации осуществление контакта заготовки, подвергаемой металлизации химическим восстановлением, с ванной или душем из жидкости одновременно с воздействием ультразвуком удаляет свыше примерно 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98% или 99% по массе компонента, присутствующего в растворе для металлизации химическим восстановлением, который оставался связанным с заготовкой, подвергаемой металлизации химическим восстановлением, после её удаления из раствора для металлизации химическим восстановлением.In other embodiments, contacting the chemically reduced plating workpiece with a liquid bath or shower simultaneously with sonication removes more than about 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98%, or 99% of the The mass of the component present in the chemical reduction plating solution that remained associated with the electroless plating preform after it was removed from the chemical reduction plating solution.

Перед электроосаждением композиции металла (например, наномногослойного покрытия) может быть преимущественным удалить жидкости и/или летучие компоненты, связанные с заготовками. Удаление жидкостей или летучих компонентов из заготовок, в том числе от способа металлизации химическим восстановлением или от воздействия на заготовку ванны или душа из жидкости после металлизации химическим восстановлением, можно осуществлять, например, подвергая заготовку воздействию пониженного давления (вакуума). В некоторых вариантах реализации заготовку после металлизации химическим восстановлением подвергают воздействию пониженного давления газа, которое составляет менее 760 мм рт.ст. (1 атм). В других вариантах реализации заготовки подвергают воздействию давления менее 500, 400, 300, 200, 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,2, 0,1, 0,05, 0,02, 0,01 мм рт.ст. Путем воздействия на заготовку пониженного давления газа можно удалить более примерно 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98% или 99% (по массе) жидкостей, связанных с указанной заготовкой, подвергнутой металPrior to electrodeposition of the metal composition (eg, nano-multilayer coating), it may be advantageous to remove liquids and/or volatiles associated with the preforms. Removal of liquids or volatiles from preforms, including from a chemical reduction plating process or exposing the preform to a liquid bath or shower after chemical reduction plating, can be accomplished, for example, by subjecting the preform to reduced pressure (vacuum). In some embodiments, the electroless plating preform is subjected to a reduced gas pressure that is less than 760 mmHg. (1 atm). In other embodiments, the blanks are subjected to pressures less than 500, 400, 300, 200, 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1, 0.5, 0.2, 0.1, 0.05, 0.02 , 0.01 mmHg By exposing the preform to reduced gas pressure, more than about 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98%, or 99% (by weight) of liquids associated with said preform can be removed. exposed to metal

- 4 042591 лизации химическим восстановлением.- 4 042591 lyses by chemical reduction.

Когда к заготовке применили металлизацию химическим восстановлением и/или когда заготовку подвергли очистке путем воздействия жидкости, может быть желательным включить в части заготовки небольшие отверстия (например, точечные отверстия или выпускные отверстия) с тем, чтобы из заготовок можно было удалить растворы для металлизации химическим восстановлением и/или моющие растворы. Небольшие отверстия или щели могут быть включены в заготовки в неструктурных, со слабым механическим напряжением и/или визуально отдельных участках (например, вне прямой видимости с поверхности). Применение отверстий, расположенных в таких участках, позволяет удалить как композиции для металлизации химическим восстановлением, так и жидкости, применяемые во время очистки ультразвуком и/или вакуумной обработки, описанные здесь. Удаление этих материалов улучшает качество последующих способов электроосаждения (например, улучшая адгезию электроосажденного покрытия) и позволяет избежать получения изделий, которые потенциально загрязнены или дефектны из-за присутствия захваченных жидкостей, которые могут вызывать ухудшение изделия или вносить вклад в ухудшение изделия.When chemical reduction plating has been applied to the workpiece and/or when the workpiece has been cleaned by exposure to a liquid, it may be desirable to include small holes (e.g., pinholes or bleed holes) in parts of the workpiece so that chemical reduction plating solutions can be removed from the workpieces. and/or cleaning solutions. Small holes or slots may be included in the preforms in non-structural, low stress and/or visually distinct areas (eg, out of line of sight from the surface). The use of holes located in such areas allows the removal of both chemical reduction plating compositions and liquids used during sonication and/or vacuum treatment described here. Removal of these materials improves the quality of subsequent electrodeposition processes (eg, improving adhesion of the electrodeposited coating) and avoids articles that are potentially contaminated or defective due to the presence of entrapped liquids that can cause or contribute to product deterioration.

3.2 Электроосаждаемые композиции и наномногослойные покрытия.3.2 Electrodepositable compositions and nanomultilayer coatings.

Металлы, полимеры и полупроводники все могут быть нанесены гальванически в виде покрытия (электроосаждены), и в большинстве случаев для этого требуются условия обычных температуры и давления или близкие к ним. Варианты реализации описанных здесь способов включают методы электроосаждения композиции, содержащей металл, на заготовку, полученную аддитивной технологией, где процесс включает:Metals, polymers and semiconductors can all be electroplated (electrodeposited) and in most cases this requires or near conventional temperature and pressure conditions. Embodiments of the methods described herein include methods for electrodeposition of a composition containing a metal onto a preform obtained by additive technology, where the process includes:

необязательно подвергание всей или части заготовки металлизации химическим восстановлением;optionally subjecting all or part of the plating blank to chemical reduction;

обеспечение ванны, содержащей по меньшей мере один способный к электроосаждению компонент;providing a bath containing at least one electrodepositable component;

приведение всей или части заготовки в контакт с ванной;bringing all or part of the preform into contact with the tub;

подачу напряжения или тока на заготовку для осаждения по меньшей мере одного способного к электроосаждению компонента, включающего металл.applying a voltage or current to the preform to deposit at least one electrodepositable component comprising a metal.

В некоторых вариантах реализации ванна содержит по меньшей мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре способных к электроосаждению компонента. Способные к электроосаждению компоненты включают соли металлов, из которых металлы могут быть нанесены на заготовку гальваническим способом, а когда ванна содержит более одной соли металла в качестве способного к электроосаждению компонента, на заготовку могут быть электроосаждены сплавы различного состава, в зависимости от подаваемых тока и напряжения.In some embodiments, the bath contains at least two, at least three, or at least four electrodepositable components. The electrodepositable components include metal salts from which the metals can be electroplated onto the workpiece, and when the bath contains more than one metal salt as the electrodepositable component, alloys of various compositions can be electrodeposited onto the workpiece depending on the applied current and voltage. .

В некоторых вариантах реализации метод электроосаждения включает подачу меняющейся со временем плотности тока, причем меняющаяся со временем плотность тока колеблется по меньшей мере в течение двух циклов для осаждения на заготовку модулированного по структуре и/или составу материала. Модулированные по структуре и/или составу материалы можно наносить так, чтобы они имели прерывистую границу раздела или диффузную границу раздела, когда композиция изменяется от первой композиции ко второй композиции на протяжении от примерно 3 нм до примерно 8 нм, от примерно 5 нм до примерно 10 нм, от примерно 7 нм до примерно 15 нм или от примерно 10 нм до примерно 20 нм. В других вариантах реализации прерывистая граница раздела между двумя слоями может рассматриваться как граница, на которой композиция переходит от композиции первого слоя к композиции второго слоя на расстоянии менее примерно 20%, примерно 15%, примерно 10%, примерно 8%, примерно 5%, примерно 4% или примерно 2% толщины более тонкого из первого и второго слоев. В других вариантах реализации слои имеют диффузные границы раздела, когда композиции изменяются от первой композиции ко второй композиции непрерывным образом. В некоторых вариантах реализации диффузная граница раздела изменяется от композиции первого слоя до композиции второго слоя на протяжении более примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45% и менее или равно 50% от толщины более тонкого из первого и второго слоев.In some embodiments, the electrodeposition method includes applying a time-varying current density, where the time-varying current density fluctuates for at least two cycles to deposit structure and/or composition modulated material onto the preform. Structurally and/or compositionally modulated materials can be applied so that they have a discontinuous interface or a diffuse interface when the composition changes from the first composition to the second composition over about 3 nm to about 8 nm, from about 5 nm to about 10 nm, from about 7 nm to about 15 nm, or from about 10 nm to about 20 nm. In other embodiments, the discontinuous interface between two layers can be considered as the boundary at which the composition transitions from the composition of the first layer to the composition of the second layer at a distance of less than about 20%, about 15%, about 10%, about 8%, about 5%, about 4% or about 2% of the thickness of the thinner of the first and second layers. In other embodiments, the layers have diffuse interfaces where the compositions change from the first composition to the second composition in a continuous manner. In some embodiments, the diffuse interface changes from the first layer composition to the second layer composition over more than about 20%, about 25%, about 30%, about 35%, about 40%, about 45%, and less than or equal to 50% of the thickness. thinner from the first and second layers.

Композиция, содержащая металл, который электроосаждается на заготовку, может меняться в части металлов, входящих в ее состав. В некоторых вариантах реализации композиция содержит один или более, два или более, три или более, или четыре или более различных металлов, независимо выбранных из Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr, причем каждый из указанных независимо выбранных металлов присутствует в количестве более 0,1, 0,05, 0,01, 0,005 или 0,001% по массе.The composition containing the metal that is electrodeposited onto the workpiece may vary in terms of the metals included in its composition. In some embodiments, the composition contains one or more, two or more, three or more, or four or more different metals independently selected from Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn, and Zr, each of these independently selected metals being present in an amount more than 0.1, 0.05, 0.01, 0.005 or 0.001% by weight.

В других вариантах реализации композиция, электроосаждаемая на заготовку, содержит два или более, или три или более различных металлов, независимо выбранных из Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr, причем каждый из указанных независимо выбранных металлов присутствует в количестве более 0,1, 0,05, 0,01, 0,005 или 0,001% по массе. В таких вариантах реализации композиции из двух или более различных металлов, которые можно наносить электроосаждением, содержат, например, Zn и Fe, Zn и Ni, Co и Ni, Ni и Fe, Ni и Cr, Ni и Al, Cu и Zn или Cu и Sn.In other embodiments, the composition electrodeposited onto the workpiece contains two or more, or three or more different metals independently selected from Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo , Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn and Zr, each of these independently selected metals is present in an amount of more than 0.1, 0.05, 0.01, 0.005 or 0.001% by weight. In such embodiments, compositions of two or more different metals that can be electrodeposited include, for example, Zn and Fe, Zn and Ni, Co and Ni, Ni and Fe, Ni and Cr, Ni and Al, Cu and Zn or Cu and sn.

В некоторых вариантах реализации композиция, электроосажденная на заготовку, содержит модуIn some embodiments, the composition electrodeposited onto the preform contains a mod

- 5 042591 лированный по структуре и/или составу электроосажденный материал или композицию. Модулированная по структуре и/или составу композиция может содержать по меньшей мере один участок, имеющий множество слоев, осажденных на длинах волн от примерно 1 нм до примерно 250 нм, от примерно 1 нм до примерно 25 нм, от примерно 5 нм до примерно 50 нм, от примерно 10 нм до примерно 75 нм, от примерно 1 нм до примерно 100 нм, от примерно 2 нм до примерно 200 нм, от примерно 5 нм до примерно 225 нм, от примерно 10 нм до примерно 250 нм.- 5 042591 electrodeposited material or composition lyirovanny on structure and/or composition. The structurally and/or compositionally modulated composition may comprise at least one region having a plurality of layers deposited at wavelengths from about 1 nm to about 250 nm, from about 1 nm to about 25 nm, from about 5 nm to about 50 nm , from about 10 nm to about 75 nm, from about 1 nm to about 100 nm, from about 2 nm to about 200 nm, from about 5 nm to about 225 nm, from about 10 nm to about 250 nm.

В других вариантах реализации модулированный по структуре и/или составу материал имеет по меньшей мере один участок, состоящий из множества слоев, причем каждый из указанных слоев имеет толщину в диапазоне, независимо выбранном из от примерно 5 нм до примерно 250 нм, от примерно 5 нм до примерно 25 нм, от примерно 10 нм до примерно 30 нм, от примерно 30 нм до примерно 60 нм, от примерно 40 нм до примерно 80 нм, от примерно 75 нм до примерно 100 нм, от примерно 100 нм до примерно 120 нм, от примерно 120 нм до примерно 140 нм, от примерно 140 нм до примерно 180 нм, от примерно 180 нм до примерно 200 нм, от примерно 200 нм до примерно 225 нм, от примерно 220 нм до примерно 250 нм или от примерно 150 нм до примерно 250 нм.In other embodiments, the structurally and/or compositionally modulated material has at least one region consisting of a plurality of layers, each of said layers having a thickness in a range independently selected from about 5 nm to about 250 nm, from about 5 nm up to about 25 nm, from about 10 nm to about 30 nm, from about 30 nm to about 60 nm, from about 40 nm to about 80 nm, from about 75 nm to about 100 nm, from about 100 nm to about 120 nm, from about 120 nm to about 140 nm, from about 140 nm to about 180 nm, from about 180 nm to about 200 nm, from about 200 nm to about 225 nm, from about 220 nm to about 250 nm, or from about 150 nm to approximately 250 nm.

Как описано выше, если электроосажденный материал содержит два или более различных по структуре и/или составу слоя, эти слои могут иметь прерывистые или диффузные границы раздела.As described above, if the electrodeposited material contains two or more layers of different structure and/or composition, these layers may have discontinuous or diffuse interfaces.

В тех вариантах реализации, в которых электроосажденный материал содержит два или более различных по структуре и/или составу слоя, композиция может содержать множество чередующихся первых слоев и вторых слоев. Покрытие из электроосажденного материала может полностью состоять из чередующихся первых и вторых слоев, которые могут иметь прерывистые или диффузные границы раздела между слоями. Альтернативно, в покрытии могут присутствовать один или более дополнительных слоев между любыми первыми и вторыми слоями.In those embodiments in which the electrodeposited material contains two or more layers of different structure and/or composition, the composition may contain a plurality of alternating first layers and second layers. The electrodeposited material coating may consist entirely of alternating first and second layers, which may have discontinuous or diffuse interfaces between the layers. Alternatively, one or more additional layers may be present in the coating between any of the first and second layers.

В тех вариантах реализации, в которых электроосажденная композиция, нанесенная на всю или часть заготовки, содержит множество слоев (например, первых слоев и вторых слоев, или чередующихся первых и вторых слоев), электроосажденная композиция, нанесенная на заготовку (например, в качестве конформного покрытия или частичного покрытия), может содержать два или более, три или более, четыре или более, шесть или более, восемь или более, десять или более, двадцать или более, сорок или более, пятьдесят или более, 100 или более, 200 или более, 500 или более, 1000 или более, 1500 или более или 2000 или более чередующихся первых и вторых слоев, независимо выбранных для каждого многослойного покрытия.In those embodiments in which the electrodeposited composition applied to all or part of the preform comprises a plurality of layers (e.g., first layers and second layers, or alternating first and second layers), the electrodeposited composition applied to the preform (e.g., as a conformal coating or partial coverage), may contain two or more, three or more, four or more, six or more, eight or more, ten or more, twenty or more, forty or more, fifty or more, 100 or more, 200 or more , 500 or more, 1000 or more, 1500 or more, or 2000 or more alternating first and second layers independently selected for each multilayer coating.

В некоторых вариантах реализации, в которых присутствует множество первых и вторых слоев, каждый первый слой содержит никель в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%, остальное составляет кобальт и/или хром. В таких вариантах реализации каждый второй слой содержит хром и/или кобальт в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% или 30-35%, остальное составляет никель.In some embodiments in which a plurality of first and second layers are present, each first layer contains nickel in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, the rest is cobalt and/or chromium . In such embodiments, every second layer contains chromium and/or cobalt in a range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20 -25%, 25-30% or 30-35%, the rest is nickel.

В некоторых вариантах реализации, в которых присутствует множество первых и вторых слоев, каждый первый слой содержит никель в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%, остальное составляет алюминий. В таких вариантах реализации каждый второй слой содержит алюминий в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% или 30-35%, остальное составляет никель.In some embodiments in which a plurality of first and second layers are present, each first layer contains nickel in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, the rest is aluminum. In such embodiments, every second layer contains aluminum in the range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% or 30-35%, the rest is nickel.

В некоторых вариантах реализации, в которых присутствует множество первых и вторых слоев, каждый первый слой содержит никель в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%, остальное составляет алюминий и/или кобальт. В таких вариантах реализации каждый второй слой содержит алюминий и/или кобальт в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% или 30-35%, остальное составляет никель.In some embodiments in which a plurality of first and second layers are present, each first layer contains nickel in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, the rest is aluminum and/or cobalt . In such embodiments, every second layer contains aluminum and/or cobalt in a range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20 -25%, 25-30% or 30-35%, the rest is nickel.

В некоторых вариантах реализации, в которых присутствует множество первых и вторых слоев, каждый первый слой содержит никель в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%, остальное составляет железо. В таких вариантах реализации каждый второй слой содержит железо в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% или 30-35%, остальное составляет никель.In some embodiments in which a plurality of first and second layers are present, each first layer contains nickel in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, the rest is iron. In such embodiments, every second layer contains iron in the range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% or 30-35%, the rest is nickel.

В некоторых вариантах реализации, в которых присутствует множество первых и вторых слоев, каждый первый слой содержит цинк в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%, остальное составляет железо. В таких вариантах реализации каждый второй слой содержит железо в диапазоне, независимо выбранном изIn some embodiments in which a plurality of first and second layers are present, each first layer contains zinc in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, the rest is iron. In such embodiments, every second layer contains iron in a range independently selected from

- 6 042591- 6 042591

1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% или 30-35%, остальное составляет цинк.1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% or 30-35%, the rest is zinc.

В некоторых вариантах реализации, в которых присутствует множество первых и вторых слоев, каждый первый слой содержит медь в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%, остальное составляет цинк и/или олово. В таких вариантах реализации каждый второй слой содержит цинк и/или олово в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% или 30-35%, остальное составляет медь.In some embodiments where multiple first and second layers are present, each first layer contains copper in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 9092%, 92-93%, 93-94%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, the rest is zinc and/or tin . In such embodiments, every second layer contains zinc and/or tin in a range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20 -25%, 25-30% or 30-35%, the rest is copper.

В некоторых вариантах реализации, в которых компоненты вышеописанных электроосаждаемых композиций не полностью заданы (т.е. менее 100% компонентов по массе заданы и/или необходимы), остальную часть этих слоев могут составлять один или более различных элементов. В частности, это так в вариантах реализации, в которых вышеописанные композиции двухкомпонентных или трехкомпонентных сплавов содержат множество слоев (например, первых и вторых слоев). Таким образом, в некоторых вариантах реализации электроосаждаемые композиции могут содержать один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Ag, Al, Au, Be, C, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Ir, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Si, Sn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr. В других вариантах реализации, в которых электроосаждаемая композиция содержит один или более указанных первых и/или вторых слоев, каждый из слоев может содержать один или более, два или более, три или более или четыре или более элементов, независимо выбранных для каждого первого и второго слоя из группы, состоящей из Ag, Al, Au, Be, C, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Si, Sn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr.In some embodiments where the components of the electrodepositable compositions described above are not fully specified (i.e., less than 100% of the components by weight are specified and/or required), the remainder of these layers may be one or more different elements. In particular, this is the case in embodiments in which the above-described two-component or three-component alloy compositions contain a plurality of layers (eg, first and second layers). Thus, in some embodiments, the electrodepositable compositions may contain one or more elements selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Be, C, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Ir, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Si, Sn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn and Zr. In other embodiments in which the electrodepositable composition comprises one or more of said first and/or second layers, each of the layers may contain one or more, two or more, three or more, or four or more elements independently selected for each first and second a layer from the group consisting of Ag, Al, Au, Be, C, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Si, Sn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn and Zr.

.0 Свойства электроосажденных покрытий и предварительно сформированных деталей..0 Properties of electrodeposited coatings and preformed parts.

Электроосажденные сплавы, нанесенные на заготовки (например, наномногослойные покрытия), могут быть полностью или по существу полностью плотными, с ограниченным числом пор или трещин, что делает их подходящими в качестве коррозионностойких покрытий, в дополнение к их роли структурного компонента готовых деталей или изделий.Electrodeposited alloys deposited on workpieces (e.g., nano-layer coatings) can be completely or substantially completely dense, with a limited number of pores or cracks, making them suitable as corrosion resistant coatings, in addition to their role as a structural component of finished parts or products.

В тех вариантах реализации, в которых электроосажденные композиции состоят из множества слоев толщиной менее примерно 20 нм (например, примерно 15 нм, 10 нм, 8 нм или 5 нм), композиции демонстрируют повышенные упрочнение по Холлу-Петчу/вязкость и зернограничное упрочнение. Наблюдаемое повышение упрочнения происходит благодаря локализации зерен, а повышение вязкости происходит благодаря отражению усилий на слоистых участках. Такие покрытия склонны подчиняться зависимости Холла-Петча, которую обычно применяют для описания увеличения предела текучести в нанокристаллических материалах.In those embodiments in which the electrodeposited compositions are composed of multiple layers less than about 20 nm thick (e.g., about 15 nm, 10 nm, 8 nm, or 5 nm), the compositions exhibit increased Hall-Petch/toughness and grain boundary strengthening. The observed increase in hardening occurs due to the localization of grains, and the increase in viscosity occurs due to the reflection of forces in the layered areas. Such coatings tend to follow the Hall-Petch relationship that is commonly used to describe the increase in yield strength in nanocrystalline materials.

В тех вариантах реализации, в которых электроосажденные композиции содержат множество слоев твердых и мягких материалов, наслоенных вместе, электроосажденная композиция может демонстрировать увеличение вязкости разрушения по Койлеру. Этот вид увеличенной вязкости разрушения является результатом отклонения зарождающейся трещины у поверхности раздела слоев из-за различного коэффициента. Такие изделия могут таким образом поглощать энергию, которая обычно вызывает растрескивание, и благодаря этому предотвращать или по существу минимизировать разрушение объемного материала и/или продлевать время до наступления такого разрушения объемного материала.In those embodiments in which the electrodeposited compositions comprise multiple layers of hard and soft materials layered together, the electrodeposited composition may exhibit an increase in Couler fracture toughness. This kind of increased fracture toughness is the result of deflection of the incipient crack at the interface due to the different factor. Such articles can thus absorb energy that would normally cause cracking and thereby prevent or substantially minimize bulk material failure and/or prolong the time until such bulk material failure occurs.

В дополнение к механическому и физическому улучшению свойств заготовки, композиции, электроосажденные на заготовки, могут также изменять химические характеристики. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере часть композиции, электроосажденной на заготовку, является химически стойкой к окружающей среде и защищает расположенную под ней заготовку (например, металлическое покрытие защищает заготовку от растворителей или У Ф (ультрафиолетового) излучения, которые могут повредить заготовку). В других вариантах реализации по меньшей мере часть композиции, электроосажденной на заготовку, является более благородной, чем расположенная под ней заготовка, и действует как барьерное покрытие в коррозионно-активных окружающих средах, которые могут повредить расположенную под покрытием заготовку. В еще других вариантах реализации по меньшей мере часть композиции, электроосажденной на заготовку, является менее благородной, чем заготовка, и разрушается сама в коррозионно-активных окружающих средах, защищая заготовку.In addition to improving the mechanical and physical properties of the preform, the compositions electrodeposited onto the preforms can also change the chemical characteristics. In some embodiments, at least a portion of the composition electrodeposited onto the preform is chemically resistant to the environment and protects the underlying preform (e.g., a metallic coating protects the preform from solvents or UV (ultraviolet) radiation that can damage the preform). In other embodiments, at least a portion of the composition electrodeposited onto the preform is nobler than the underlying preform and acts as a barrier coating in corrosive environments that can damage the underlying preform. In still other embodiments, at least a portion of the composition electrodeposited onto the preform is less noble than the preform and degrades itself in corrosive environments, protecting the preform.

.0 Некоторые варианты реализации..0 Some implementations.

1. Способ изготовления изделия, включающий:1. A method of manufacturing a product, including:

изготовление заготовки аддитивной технологией;production of blanks by additive technology;

необязательное подвергание всей или части заготовки металлизацией химическим восстановлением и электроосаждение на заготовку композиции, содержащей металл.optionally subjecting all or part of the preform to chemical reduction plating and electrodeposition onto the preform of a metal-containing composition.

2. Способ по варианту реализации 1, при этом указанная заготовка содержит непроводящий материал.2. The method of Embodiment 1, wherein said preform contains a non-conductive material.

3. Способ по варианту реализации 2, при этом непроводящим материалом является полимер.3. The method of Embodiment 2, wherein the non-conductive material is a polymer.

4. Способ по варианту реализации 3, при этом полимер содержит: полиэфиримид (например, Ultem™), полиэфиркетонкетон, нейлон (например, Nylon 618), поливиниловый спирт (ПВС), сополимер акрилонитрила-бутадиена-стирола (АБС), поликарбонат (ПК), полимолочную кислоту (ПМК), ПК/АБС, древесное волокно (например, LAYWOO-D3), полифенилсульфон (PPSU) или комбинацию из одного4. The process of Embodiment 3 wherein the polymer contains: Polyetherimide (e.g. Ultem™), Polyetherketone Ketone, Nylon (e.g. Nylon 618), Polyvinyl Alcohol (PVA), Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer (ABS), Polycarbonate (PC ), polylactic acid (PLA), PC/ABS, wood fiber (e.g. LAYWOO-D3), polyphenylsulfone (PPSU), or a combination of one

- 7 042591 или более, двух или более или трех или более из вышеуказанного.- 7 042591 or more, two or more or three or more of the above.

5. Способ по варианту реализации 4, при этом полимер представляет собой полиэфиримид, полиэфиркетонкетон, нейлон, сополимер акрилонитрила-бутадиена-стирола (АБС), поликарбонат (ПК), полимолочную кислоту (ПМК), ПК/АБС, полифенилсульфон (PPSU) или комбинацию из одного или более, двух или более или трех или более из вышеуказанного.5. The method of Embodiment 4, wherein the polymer is polyetherimide, polyetherketone ketone, nylon, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer, polycarbonate (PC), polylactic acid (PLA), PC/ABS, polyphenylsulfone (PPSU), or a combination one or more, two or more, or three or more of the above.

6. Способ по варианту реализации 2, при этом указанная заготовка содержит проводящий материал.6. The method of Embodiment 2, wherein said preform contains a conductive material.

7. Способ по варианту реализации 6, при этом указанный проводящий материал содержит один или более металлов, непроводящий полимер и один или более металлов, и/или проводящий полимер и один или более металлов.7. The method of Embodiment 6, wherein said conductive material comprises one or more metals, a non-conductive polymer and one or more metals, and/or a conductive polymer and one or more metals.

8. Способ по варианту реализации 7, при этом указанные один или более металлов содержат один или более металлов, выбранных из группы, состоящей из Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr.8. The method of Embodiment 7, wherein said one or more metals comprise one or more metals selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn , Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn and Zr.

9. Способ по любому из вариантов реализации 6-8, при этом указанный проводящий материал содержит проводящий полимер, непроводящий полимер и проводящий неметаллический материал и/или проводящий полимер и проводящий неметаллический материал.9. The method of any one of embodiments 6-8, wherein said conductive material comprises a conductive polymer, a non-conductive polymer, and a conductive non-metallic material, and/or a conductive polymer and a conductive non-metallic material.

10. Способ по варианту реализации 9, при этом указанный проводящий полимер содержит полианилин или полипиррол.10. The method of Embodiment 9, wherein said conductive polymer comprises polyaniline or polypyrrole.

11. Способ по варианту реализации 9 или 10, при этом указанный проводящий неметаллический материал содержит углеродную сажу, графен, графит, углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна или графитовые волокна.11. The method of embodiment 9 or 10, wherein said conductive non-metallic material comprises carbon black, graphene, graphite, carbon nanotubes, carbon nanofibers, or graphite fibers.

12. Способ по любому из вариантов реализации 1-11, при этом перед указанным электроосаждением всю или часть указанной заготовки приводят в контакт с раствором для металлизации химическим восстановлением с получением металлизированной химическим восстановлением заготовки с последующим удалением указанной металлизированной химическим восстановлением заготовки из контакта с указанным раствором для металлизации химическим восстановлением.12. The method of any one of embodiments 1-11, wherein prior to said electrodeposition, all or part of said preform is contacted with a chemical reduction plating solution to form an electroreduction metallized preform, and then removing said electroreduction metallized preform from contact with said solution. for metallization by chemical reduction.

13. Способ по варианту реализации 12, дополнительно содержащий приведение в контакт указанной металлизированной химическим восстановлением заготовки с ванной или душем жидкости при подвергании воздействию ультразвука.13. The method of embodiment 12, further comprising contacting said chemical reduction metallized preform with a bath or shower of liquid while being exposed to ultrasound.

14. Способ по варианту реализации 13, при этом приведение в контакт указанной металлизированной химическим восстановлением заготовки с ванной или душем жидкости при подвергании воздействию ультразвука удаляет более чем примерно 90%, 92%, 94%, 96%, 98% или 99% по массе раствора для металлизации химическим восстановлением, связанного с указанной металлизированной химическим восстановлением заготовкой, после указанного удаления указанной металлизированной химическим восстановлением заготовки из контакта с указанным раствором для металлизации химическим восстановлением.14. The method of Embodiment 13, wherein contacting said ER-plated preform with a bath or shower of liquid when subjected to sonication removes more than about 90%, 92%, 94%, 96%, 98%, or 99% by weight an electroreduction plating solution associated with said electroreduction plating preform after said removal of said electroreduction plating preform from contact with said electroreduction plating solution.

15. Способ по варианту реализации 13, при этом приведение в контакт указанной металлизированной химическим восстановлением заготовки с ванной или душем жидкости при подвергании воздействию ультразвука удаляет более чем примерно 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98% или 99% по массе компонента, присутствующего в растворе для металлизации химическим восстановлением, связанного с указанной металлизированной химическим восстановлением заготовкой, после указанного удаления указанной металлизированной химическим восстановлением заготовки из контакта с указанным раствором для металлизации химическим восстановлением.15. The method of Embodiment 13, wherein contacting said ER-metallized preform with a bath or shower of liquid while sonicated removes more than about 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98 % or 99% by weight of a component present in the chemical reduction plating solution associated with said chemical reduction plating preform after said removal of said electroreduction metallized preform from contact with said chemical reduction plating solution.

16. Способ по любому из вариантов реализации 12-15, при этом перед указанным электроосаждением указанную металлизированную химическим восстановлением заготовку подвергают воздействию пониженного давления газа, составляющего менее 760 мм рт.ст. (1 атм), 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,2, 0,1, 0,05, 0,02, 0,01 мм рт.ст.16. The method of any one of embodiments 12-15, wherein prior to said electrodeposition, said chemical reduction metallized preform is subjected to a reduced gas pressure of less than 760 mmHg. (1 atm), 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1, 0.5, 0.2, 0.1, 0.05, 0.02, 0.01 mmHg

17. Способ по варианту реализации 16, при этом указанную металлизированную химическим восстановлением заготовку подвергают воздействию указанного пониженного давления газа в течение периода времени для удаления более чем примерно 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 92%, 94%, 96%, 98% или 99% по массе любой жидкости, связанной с указанной металлизированной химическим восстановлением заготовкой, перед подверганием её воздействию указанного пониженного давления.17. The method of Embodiment 16 wherein said ER-plated preform is subjected to said reduced gas pressure for a period of time to remove more than about 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 92%, 94% , 96%, 98%, or 99% by weight of any liquid associated with said metallized chemical reduction preform prior to subjecting it to said reduced pressure.

18. Способ по любому из вариантов реализации 1-17, при этом указанную заготовку изготавливают процессом, содержащим прямое цифровое производство или аддитивную технологию (например, FDM, SLS, SLA или LOM).18. The method of any one of embodiments 1-17, wherein said preform is manufactured by a process comprising direct digital manufacturing or additive manufacturing (eg, FDM, SLS, SLA, or LOM).

19. Способ по любому из вариантов реализации 1-18, при этом электроосаждение композиции, содержащей металл, включает:19. The method of any one of embodiments 1-18, wherein electrodeposition of a metal-containing composition comprises:

обеспечение ванны, содержащей по меньшей мере один способный к электроосаждению компонент;providing a bath containing at least one electrodepositable component;

приведение всей или части заготовки в контакт с ванной; и приложение к заготовке напряжения или подачу тока для осаждения по меньшей мере одного способного к электроосаждению компонента, содержащего металл.bringing all or part of the preform into contact with the tub; and applying a voltage or current to the preform to deposit at least one electrodepositable metal-containing component.

20. Способ по варианту реализации 19, содержащий обеспечение ванны, содержащей по меньшей20. The method of embodiment 19, comprising providing a bath containing at least

- 8 042591 мере два, по меньшей мере три или по меньшей мере четыре способных к электроосаждению компонента.- 8 042591 at least two, at least three or at least four electrodepositable components.

21. Способ по варианту реализации 19 или 20, дополнительно содержащий подачу меняющейся со временем плотности тока, причем указанная меняющаяся со временем плотность тока колеблется по меньшей мере в течение двух циклов для осаждения на указанную заготовку модулированного по структуре и/или составу материала.21. The method of embodiment 19 or 20, further comprising applying a time-varying current density, said time-varying current density fluctuating for at least two cycles to deposit structure and/or composition modulated material onto said preform.

22. Способ по любому из вариантов реализации 1-21, при этом электроосаждение композиции, содержащей металл, содержит электроосаждение композиции, содержащей один или более, два или более, три или более четыре или более различных металлов, независимо выбранных из Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr, причем каждый из независимо выбранных металлов присутствует в количестве более 0,1, 0,05, 0,01, 0,005 или 0,001 мас.%.22. The method of any one of embodiments 1-21, wherein electrodeposition of a composition containing a metal comprises electrodeposition of a composition containing one or more, two or more, three or more, four or more different metals independently selected from Ag, Al, Au , Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V , Zn and Zr, each of the independently selected metals being present in an amount of more than 0.1, 0.05, 0.01, 0.005 or 0.001 wt.%.

23. Способ по любому из вариантов реализации 1-21, при этом электроосаждение композиции, содержащей металл, содержит электроосаждение композиции, содержащей два или более различных металлов, независимо выбранных из Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr, причем каждый из указанных независимо выбранных металлов присутствует в количестве более чем 0,01 мас.%.23. The method of any one of embodiments 1-21, wherein electrodeposition of a composition containing a metal comprises electrodeposition of a composition containing two or more different metals independently selected from Ag, Al, Au, Be, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Sn, Mn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn and Zr, each of these independently selected metals is present in an amount of more than 0.01 wt.%.

24. Способ по варианту реализации 23, при этом указанные два или более различных металла содержат Zn и Fe, Zn и Ni, Co и Ni, Ni и Fe, Ni и Cr, Cu и Zn или Cu и Sn.24. The method of Embodiment 23, wherein said two or more different metals comprise Zn and Fe, Zn and Ni, Co and Ni, Ni and Fe, Ni and Cr, Cu and Zn, or Cu and Sn.

25. Способ по любому из вариантов реализации 21-24, при этом модулированный по структуре и/или составу материал содержит по меньшей мере один участок с множеством слоев, осажденных на длинах волн от примерно 1 нм до примерно 250 нм, от примерно 1 нм до примерно 25 нм, от примерно 5 нм до примерно 50 нм, от примерно 10 нм до примерно 75 нм, от примерно 1 нм до примерно 100 нм, от примерно 2 нм до примерно 200 нм, от примерно 5 нм до примерно 225 нм, от примерно 10 нм до примерно 250 нм.25. The method of any one of embodiments 21-24, wherein the structurally and/or compositionally modulated material comprises at least one region with multiple layers deposited at wavelengths from about 1 nm to about 250 nm, from about 1 nm to about 25 nm, from about 5 nm to about 50 nm, from about 10 nm to about 75 nm, from about 1 nm to about 100 nm, from about 2 nm to about 200 nm, from about 5 nm to about 225 nm, from about 10 nm to about 250 nm.

26. Способ по любому из вариантов реализации 21-24, при этом модулированный по структуре и/или составу материал содержит по меньшей мере один участок, состоящий из множества слоев, причем каждый из указанных слоев имеет толщину в диапазоне, независимо выбранном из от примерно 5 нм до примерно 250 нм, от примерно 5 нм до примерно 25 нм, от примерно 10 нм до примерно 30 нм, от примерно 30 нм до примерно 60 нм, от примерно 40 нм до примерно 80 нм, от примерно 75 нм до примерно 100 нм, от примерно 100 нм до примерно 120 нм, от примерно 120 нм до примерно 140 нм, от примерно 140 нм до примерно 180 нм, от примерно 180 нм до примерно 200 нм, от примерно 200 нм до примерно 225 нм, от примерно 220 нм до примерно 250 нм или от 150 нм до примерно 250 нм.26. The method of any one of embodiments 21-24, wherein the structurally and/or compositionally modulated material comprises at least one region consisting of a plurality of layers, each of said layers having a thickness in a range independently selected from about 5 nm to about 250 nm, from about 5 nm to about 25 nm, from about 10 nm to about 30 nm, from about 30 nm to about 60 nm, from about 40 nm to about 80 nm, from about 75 nm to about 100 nm , from about 100 nm to about 120 nm, from about 120 nm to about 140 nm, from about 140 nm to about 180 nm, from about 180 nm to about 200 nm, from about 200 nm to about 225 nm, from about 220 nm up to about 250 nm or from 150 nm to about 250 nm.

27. Способ по любому из вариантов реализации 1-26, при этом указанная композиция, содержащая металл, содержит множество первых слоев и вторых слоев, которые могут иметь прерывистые или диффузные границы раздела между первыми и вторыми слоями и которые могут быть расположены в виде чередующихся первых и вторых слоев.27. The method of any one of embodiments 1-26, wherein said metal-containing composition comprises a plurality of first layers and second layers, which may have discontinuous or diffuse interfaces between the first and second layers, and which may be arranged in alternating first layers. and second layers.

28. Способ по варианту реализации 27, при этом указанное множество чередующихся первых слоев и вторых слоев содержит два или более, три или более, четыре или более, шесть или более, восемь или более, десять или более, двадцать или более, сорок или более, пятьдесят или более, 100 или более, 200 или более, 500 или более, 1000 или более, 1500 или более или 2000 или более чередующихся первых и вторых слоев, независимо выбранных для каждого покрытия.28. The method of embodiment 27, wherein said plurality of alternating first layers and second layers comprises two or more, three or more, four or more, six or more, eight or more, ten or more, twenty or more, forty or more , fifty or more, 100 or more, 200 or more, 500 or more, 1000 or more, 1500 or more, or 2000 or more alternating first and second layers independently selected for each coating.

29. Способ по любому из вариантов реализации 27-28, при этом каждый указанный первый слой содержит никель в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 3040%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65% 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 90-92% 92-93%, 9394%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%.29. The method of any one of embodiments 27-28, wherein each said first layer contains nickel in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20% , 20-30%, 3040%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65% 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85- 90%, 90-92% 92-93%, 9394%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%.

30. Способ по любому из вариантов реализации 27-29, при этом каждый второй слой содержит кобальт и/или хром в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 2025%, 25-30% и 30-35%.30. The method of any one of embodiments 27-29, wherein every second layer contains cobalt and/or chromium in a range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10 -15%, 15-20%, 2025%, 25-30% and 30-35%.

31. Способ по варианту реализации 29 или 30, при этом каждый указанный первый слой содержит никель в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5%-7%, 7%-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65% 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 90-92% 92-93%, 93-94%, 9495%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%., а остальное в слое составляет кобальт и/или хром.31. The method of embodiment 29 or 30, wherein each said first layer contains nickel in a range independently selected from 1-5%, 5%-7%, 7%-10%, 10-15%, 15-20% , 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65% 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 90-92% 92-93%, 93-94%, 9495%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, and the rest in the layer is cobalt and /or chrome.

32. Способ по варианту реализации 30 или 31, при этом каждый второй слой содержит кобальт и/или хром в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% и 30-35%, а остального в слое составляет никель.32. The method of embodiment 30 or 31, wherein every second layer contains cobalt and/or chromium in a range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15 %, 15-20%, 20-25%, 25-30% and 30-35%, and the rest in the layer is nickel.

33. Способ по любому из вариантов реализации 27-32, при этом один или более из указанных первых и/или вторых слоев содержат один или более, два или более, три или более или четыре или более элемента, независимо выбранных для каждого первого и второго слоя из группы, состоящей из Ag, Al, Au, Be, C, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Si, Sn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn и Zr.33. The method of any one of embodiments 27-32, wherein one or more of said first and/or second layers comprise one or more, two or more, three or more, or four or more elements independently selected for each first and second a layer from the group consisting of Ag, Al, Au, Be, C, Cr, Cu, Fe, Hg, In, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Pd, Pt, Re, Rh, Sb, Si, Sn, Pb, Ta, Ti, W, V, Zn and Zr.

34. Способ по любому из вариантов реализации 27-33, при этом каждый указанный первый слой содержит никель в диапазоне, независимо выбранном из 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20%, 20-30%, 3034. The method of any one of embodiments 27-33, wherein each said first layer contains nickel in a range independently selected from 1-5%, 5-7%, 7-10%, 10-15%, 15-20% , 20-30%, 30

- 9 042591- 9 042591

40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65% 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 90-92% 92-93%, 9394%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% или 98-99%, а остальное в слое составляет железо.40%, 40-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65% 65-70%, 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, 90-92 % 92-93%, 9394%, 94-95%, 95-96%, 96-97%, 97-98% or 98-99%, and the rest in the layer is iron.

35. Способ по любому из вариантов реализации 27-34, при этом каждый второй слой содержит железо в диапазоне, независимо выбранном из 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% или 30-35%, а остальное в слое составляет никель.35. The method of any one of embodiments 27-34, wherein every second layer contains iron in a range independently selected from 1-35%, 1-3%, 2-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20-25%, 25-30% or 30-35%, and the rest in the layer is nickel.

36. Изделие, полученное способом по любому из вариантов реализации 1-35.36. The product obtained by the method according to any of the implementation options 1-35.

37. Изделие по варианту реализации 36, при этом указанное изделие имеет свойство, выбранное из группы, состоящей из упрочнения и/или вязкости, которое больше, чем у указанной заготовки.37. The article of embodiment 36, wherein said article has a property selected from the group consisting of hardening and/or toughness that is greater than said billet.

38. Изделие по варианту реализации 36, при этом указанная электроосажденная композиция содержит NiCo и имеет микротвердость от примерно 400 до примерно 500 единиц Виккерса, измеренную согласно ASTM (Американское общество испытания материалов) E384-11e1.38. The article of Embodiment 36, wherein said electrodeposited composition contains NiCo and has a microhardness of about 400 to about 500 Vickers measured according to ASTM (American Society for Testing and Materials) E384-11e1.

39. Изделие по варианту реализации 36, при этом указанная электроосажденная композиция содержит никель и хром и имеет микротвердость от примерно 500 до примерно 600 единиц Виккерса, измеренную согласно ASTM E384-11e1.39. The article of Embodiment 36, wherein said electrodeposited composition contains nickel and chromium and has a microhardness of about 500 to about 600 Vickers measured according to ASTM E384-11e1.

40. Изделие по варианту реализации 36, при этом указанная электроосажденная композиция содержит множество слоев и демонстрирует увеличенное упрочнение по Холлу-Петчу относительно однородной электроосажденной композиции, имеющей тот же средний состав и по существу ту же толщину, что и упомянутое множество слоев.40. The article of embodiment 36, wherein said electrodeposited composition comprises a plurality of layers and exhibits increased Hall-Patch strength relative to a uniform electrodeposited composition having the same average composition and substantially the same thickness as said plurality of layers.

41. Изделие по варианту реализации 36 или 40, при этом указанная электроосажденная композиция содержит множество слоев и демонстрирует увеличенное зернограничное упрочнение относительно однородной электроосажденной композиции, имеющей тот же средний состав и по существу ту же толщину, что и упомянутое множество слоев.41. The article of embodiment 36 or 40, wherein said electrodeposited composition comprises a plurality of layers and exhibits increased grain boundary strengthening relative to a uniform electrodeposited composition having the same average composition and substantially the same thickness as said plurality of layers.

42. Изделие по варианту реализации 36, при этом указанная электроосажденная композиция содержит множество слоев и демонстрирует увеличенную вязкость разрушения по Койлеру относительно однородной электроосажденной композиции, имеющей тот же средний состав и по существу ту же толщину, что и упомянутое множество слоев.42. The article of embodiment 36, wherein said electrodeposited composition comprises a plurality of layers and exhibits increased Coiler fracture toughness relative to a homogeneous electrodeposited composition having the same average composition and substantially the same thickness as said plurality of layers.

6. 0 ПРИМЕРЫ.6.0 EXAMPLES.

Пример 1. Аддитивная технология гаечных ключей с наномногослойным покрытием из никеляжелеза.Example 1. Additive technology of wrenches with nickel-iron nano-layer coating.

Гаечные ключи изготавливали из заготовок АБС, полученных при помощи способа FDM. Гаечные ключи изготавливали при двух различных плотностях FDM-печати, причем первый комплект гаечных ключей имел меньший размер гранул, осаждаемых в способе FDM, чем второй комплект. Заготовки подвергали травлению хроматом и подвергали металлизации химическим восстановлением никеля для придания заготовкам проводимости. Электроосаждали покрытие толщиной 100 мкм из наномногослойного Ni-Fe с чередующимися слоями из 70% Ni-30% Fe и 90% Ni-10% Fe (примерно 100 нм каждый). Изделия с покрытием, полученные этим способом, имели блестящую поверхность, которая оказалась самовыравнивающийся и обладающей хорошей адгезией. Гаечные ключи с более крупной структурой гранул в напечатанной заготовке были больше и более жесткими, но более крупные гранулы препятствовали эффективному пропитыванию пластиковой заготовки.Wrenches were made from ABS blanks obtained using the FDM process. Wrenches were made at two different FDM print densities, with the first set of wrenches having a smaller FDM bead size than the second set. The blanks were subjected to chromate etching and subjected to plating by chemical reduction of Nickel to impart conductivity to the blanks. A 100 µm thick nano-layered Ni-Fe coating was electrodeposited with alternating layers of 70% Ni-30% Fe and 90% Ni-10% Fe (about 100 nm each). The coated articles obtained by this method had a glossy surface which proved to be self leveling and had good adhesion. Wrenches with a larger grain structure in the printed blank were larger and more rigid, but the larger grains prevented effective impregnation of the plastic blank.

Пример 2. Аддитивная технология гаечных ключей и деталей сложной формы с наномногослойным покрытием из никеля-железа.Example 2. Additive manufacturing of wrenches and parts of complex shape with a nickel-iron nano-multilayer coating.

Из заготовок АБС при помощи FDM изготавливали гаечные ключи, пропеллер и крыло беспилотного летательного аппарата, сотообразную крышку громкоговорителя, гофрированные изделия и пластиковые конструкции с зубцами и небольшие воздуховоды для самолетов. Заготовки в форме пластикового купола с внутренней стержневой системой изготавливали из Ultem™. Заготовки подвергали травлению хроматом и подвергали металлизации химическим восстановлением никеля для придания им проводимости. Наносили электроосаждением покрытие толщиной 100 мкм из наномногослойного Ni-Fe с чередующимися слоями из 70% Ni-30% Fe и 90% Ni-10% Fe (примерно 100 нм каждый). Изделия с покрытием, полученные этим способом, имели блестящую поверхность, которая оказалась самовыравнивающейся и обладающей хорошей адгезией. Гаечные ключи с более крупной структурой гранул в напечатанной заготовке были больше и более жесткими, но более крупные гранулы препятствовали эффективному пропитыванию пластиковой заготовки. Эти изделия демонстрировали сложность деталей, которые могут быть изготовлены, и эффективную покрываемость и адгезию наномногослойных покрытий к заготовкам. Купол, крыло и пропеллер показывают однородность покрытия на поверхностях сложной формы.FDM made ABS blanks into wrenches, an unmanned aerial vehicle propeller and wing, a honeycomb speaker cover, corrugated products and plastic structures with teeth, and small air ducts for aircraft. Plastic dome-shaped blanks with an internal rod system were made from Ultem™. The workpieces were etched with chromate and subjected to plating by chemical reduction of Nickel to impart conductivity. A 100 µm thick nano-layered Ni-Fe coating was applied by electrodeposition with alternating layers of 70% Ni-30% Fe and 90% Ni-10% Fe (about 100 nm each). The coated articles obtained by this method had a glossy surface which proved to be self leveling and had good adhesion. Wrenches with a larger grain structure in the printed blank were larger and more rigid, but the larger grains prevented effective impregnation of the plastic blank. These articles demonstrated the complexity of the parts that could be produced and the efficient coverage and adhesion of nano-multilayer coatings to preforms. The dome, wing and propeller show the uniformity of the coating on surfaces of complex shape.

Пример 3. Аддитивная технология гаечных ключей с наномногослойным покрытием из никеляжелеза.Example 3: Additive Technology of Nano-Multilayer Nickel-Iron-Coated Wrenches.

Две модели гаечных ключей получали из заготовок АБС, полученных при помощи FDM. Заготовки подвергали травлению хроматом и подвергали металлизации химическим восстановлением никеля для придания заготовкам проводимости. Наносили электроосаждением покрытие целевой толщиной 100 мкм из наномногослойного Ni-Fe с чередующимися слоями состава 70% Ni-30% Fe и 90% Ni-10% Fe (примерно 100 нм каждый). Как и в примере 1, изделия с покрытием, полученные этим способом, имели блестящую поверхность, которая оказалась самовыравнивающейся и обладающей хорошей адгезией. ГаечTwo models of wrenches were obtained from ABS blanks obtained using FDM. The blanks were subjected to chromate etching and subjected to plating by chemical reduction of Nickel to impart conductivity to the blanks. A coating of a target thickness of 100 μm was applied by electrodeposition of nano-multilayer Ni-Fe with alternating layers of the composition 70% Ni-30% Fe and 90% Ni-10% Fe (about 100 nm each). As in Example 1, the coated articles obtained by this method had a glossy surface which proved to be self leveling and had good adhesion. Gaech

--

Claims (15)

ные ключи с более крупной структурой гранул в напечатанной заготовке были больше и более жесткими, но более крупные гранулы препятствовали эффективному пропитыванию пластиковой заготовки.Keys with a larger grain structure in the printed blank were larger and more rigid, but the larger grains prevented efficient impregnation of the plastic blank. Обе модели гаечных ключей испытывали на их способность выдерживать крутящий момент по сравнению с заготовками из АБС без покрытия. Обе модели гаечных ключей с наномногослойным покрытием из Ni-Fe привели в результате к меньшим разрушающим механическим напряжениям, чем пластиковые заготовки без покрытия. Это меньшее разрушающее механическое напряжение связывают с охрупчиванием пластика в процессе химического восстановления никеля, невозможностью обеспечить полную толщину покрытия и другими факторами, включая неспособность металла проникнуть (пропитать) в переплетение заготовки из АБС.Both models of wrenches were tested for their ability to withstand torque compared to uncoated ABS blanks. Both models of Nano-Multilayer Ni-Fe Coated Wrenches resulted in less destructive mechanical stresses than uncoated plastic blanks. This lower destructive stress has been attributed to plastic embrittlement during nickel chemical reduction, the inability to achieve full plating thickness, and other factors including the metal's inability to penetrate (weave) the ABS workpiece weave. Пример 4. Аддитивная технология стержневых и сотовых структур с наномногослойным покрытием из никеля-железа.Example 4. Additive technology of rod and honeycomb structures with nano-multilayer nickel-iron coating. Использовали стереолитографию для быстрого изготовления прототипа сотовых структур и структур заготовок из комбинации нейлона-11 и нейлона-12 с добавлением и без добавления графита. Как содержащие графит, так и не содержащие графита заготовки подвергали травлению хроматом и подвергали металлизации химическим восстановлением никеля для придания заготовкам проводимости. Наносили электроосаждением покрытие толщиной 100 мкм из наномногослойного Ni-Fe с чередующимися слоями из 70% Ni-30% Fe и 90% Ni-10% Fe (примерно 100 нм каждый). Изготовление этих изделий продемонстрировало, что заготовки, подходящие для электроосаждения наномногослойных сплавов, могут быть изготовлены стереолитографией. Стержневая структура также продемонстрировала, что свойства локализованной прочности и свойства при локализованном растяжении могут быть разработаны или приданы деталям при минимальных уступках, касающихся площади поверхности. Применение быстрого изготовления заготовки в способе обеспечивает возможность корректировки в ответ при необходимости улучшения характеристик детали на основании результатов испытаний без необходимости полной переделки и повторного формирования пластиковой подложки.Stereolithography was used to rapidly prototype honeycomb structures and blank structures from a combination of nylon-11 and nylon-12 with and without the addition of graphite. Both graphite-containing and non-graphite blanks were subjected to chromate etching and electroless nickel plating to impart conductivity to the blanks. A 100 µm thick nano-layered Ni-Fe coating was applied by electrodeposition with alternating layers of 70% Ni-30% Fe and 90% Ni-10% Fe (about 100 nm each). The fabrication of these products has demonstrated that preforms suitable for electrodeposition of nano-multilayer alloys can be fabricated by stereolithography. The bar structure has also demonstrated that localized strength properties and localized tensile properties can be developed or imparted to parts with minimal compromises in terms of surface area. The use of rapid prefabrication in the method allows adjustments in response to improve part performance based on test results without having to completely rework and reshape the plastic substrate. Пример 5. Аддитивная технология двутаврового профиля с наномногослойным покрытием из никеля-железа.Example 5. Additive manufacturing of an I-profile with a nickel-iron nano-multilayer coating. Применяли стереолитографию для изготовления заготовки для опоры с двутавровым профилем и держателей для проводов из наполненного графитом нейлона-12. Заготовки подвергали травлению хроматом и подвергали металлизации химическим восстановлением никеля для придания заготовкам проводимости. Наносили электроосаждением покрытие толщиной 100 мкм из наномногослойного Ni-Fe с чередующимися слоями из 70% Ni-30% Fe и 90% Ni-10% Fe (примерно 100 нм каждый). Изготовление этих изделий продемонстрировало, что для изготовления заготовок можно применять стереолитографию.Stereolithography was used to fabricate a blank for the I-profile support and wire holders from graphite-filled nylon-12. The blanks were subjected to chromate etching and subjected to plating by chemical reduction of Nickel to impart conductivity to the blanks. A 100 µm thick nano-layered Ni-Fe coating was applied by electrodeposition with alternating layers of 70% Ni-30% Fe and 90% Ni-10% Fe (about 100 nm each). The fabrication of these products has demonstrated that stereolithography can be used to fabricate blanks. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ нанесения многослойного покрытия на подложку, включающий:1. A method for applying a multilayer coating to a substrate, including: электроосаждение на заготовку многослойного покрытия, содержащего два или более металла, при этом многослойное покрытие содержит множество слоев, которое включает чередующиеся первый и второй слои, причем каждый из первых слоев и каждый из вторых слоев содержит упомянутые два или более металла, при этом каждый из первых слоев независимо содержит никель в концентрации в диапазоне от 1% до 99% по массе, а остальное составляет кобальт и/или хром;electrodeposition on the workpiece of a multilayer coating containing two or more metals, while the multilayer coating contains a plurality of layers, which includes alternating first and second layers, each of the first layers and each of the second layers contains the above two or more metals, while each of the first layers independently contains Nickel in a concentration in the range from 1% to 99% by weight, and the rest is cobalt and/or chromium; при этом каждый из вторых слоев независимо содержит кобальт и/или хром в концентрации в диапазоне от 1% до 35% по массе, а остальное составляет никель;each of the second layers independently contains cobalt and/or chromium in a concentration in the range from 1% to 35% by weight, and the rest is Nickel; при этом заготовка включает полимер; и при этом (A) заготовка включает проводящий материал или (B) заготовку подвергают металлизации химическим восстановлением, включающей:wherein the preform includes a polymer; and wherein (A) the preform includes a conductive material, or (B) the preform is subjected to chemical reduction plating, comprising: получение металлизированной химическим восстановлением заготовки путем осуществления контакта всей или части заготовки с раствором для металлизации химическим восстановлением перед упомянутым электроосаждением; и удаление металлизированной химическим восстановлением заготовки из контакта с раствором для металлизации химическим восстановлением.obtaining a chemical reduction plating preform by contacting all or part of the preform with a chemical reduction plating solution prior to said electrodeposition; and removing the chemical reduction plating preform from contact with the chemical reduction plating solution. 2. Способ по п.1, при этом множество слоев дополнительно включает третьи слои между смежными первыми и вторыми слоями.2. The method of claim 1, wherein the plurality of layers further includes third layers between adjacent first and second layers. 3. Способ по п.1, при этом полимер включает полиэфиримид, полиэфиркетонкетон, нейлон, поливиниловый спирт (ПВС), сополимер акрилонитрила-бутадиена-стирола (АБС), поликарбонат (ПК), полимолочную кислоту (ПМК), ПК/АБС, древесное волокно, полифенилсульфон (ПФС) или комбинацию по меньшей мере одного из вышеуказанных полимеров.3. The method of claim 1 wherein the polymer comprises polyetherimide, polyetherketone ketone, nylon, polyvinyl alcohol (PVA), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), polycarbonate (PC), polylactic acid (PLA), PC/ABS, wood fiber, polyphenylsulfone (PPS) or a combination of at least one of the above polymers. 4. Способ по п.1, дополнительно включающий, вслед за удалением металлизированной химическим восстановлением заготовки из контакта с раствором для металлизации химическим восстановлением, удаление более чем примерно 80 мас.% раствора для металлизации химическим восстановлением, связанного с металлизированной химическим восстановлением заготовкой, путем осуществления контакта 4. The method of claim 1, further comprising, following removing the ER-plated preform from contact with the ER-plated solution, removing more than about 80% by weight of the ER-plated solution associated with the ER-plated preform by contact - 11 042591 металлизированной химическим восстановлением заготовки с ванной или душем жидкости при подвергании заготовки воздействию ультразвука.- 11 042591 a chemically reduced metallized preform with a bath or shower of liquid while exposing the preform to ultrasound. 5. Способ по п.1, в котором перед электроосаждением металлизированную химическим восстановлением заготовку подвергают воздействию пониженного давления газа, составляющего менее 760 мм рт.ст. (1 атм) в течение периода времени, достаточного для удаления более чем примерно 80 мас.% любой жидкости, связанной с металлизированной химическим восстановлением заготовкой, до того, как её подвергают воздействию пониженного давления.5. The method according to claim 1, in which before electrodeposition metallized chemical recovery workpiece is subjected to a reduced gas pressure of less than 760 mmHg. (1 atm) for a period of time sufficient to remove more than about 80 wt.% of any liquid associated with metallized chemical reduction of the workpiece before it is subjected to reduced pressure. 6. Способ по п.1, дополнительно включающий приготовление заготовки с помощью аддитивной технологии.6. The method according to claim 1, further comprising the preparation of the workpiece using additive technology. 7. Способ по п.6, в котором аддитивная технология включает прямое цифровое производство.7. The method of claim 6, wherein the additive technology includes direct digital manufacturing. 8. Способ по п.1, в котором электроосаждение содержит обеспечение ванны, включающей упомянутые два или более металла, осуществление контакта всей или части заготовки с ванной и осаждение упомянутых двух или более металлов путем подачи напряжения или тока на заготовку.8. The method of claim 1, wherein the electrodeposition comprises providing a bath comprising said two or more metals, contacting all or part of the workpiece with the bath, and depositing said two or more metals by applying a voltage or current to the workpiece. 9. Способ по п.8, в котором электроосаждение содержит подачу меняющейся со временем плотности тока, которая колеблется по меньшей мере в течение двух циклов, для осаждения многослойного покрытия на заготовку.9. The method of claim 8, wherein the electrodeposition comprises applying a time-varying current density that fluctuates over at least two cycles to deposit the multilayer coating on the workpiece. 10. Способ по п.9, в котором по меньшей мере один участок многослойного покрытия включает слои, осаждаемые на длинах волн в диапазоне от примерно 1 нм до примерно 250 нм.10. The method of claim 9, wherein at least one area of the multilayer coating includes layers deposited at wavelengths ranging from about 1 nm to about 250 nm. 11. Подложка с покрытием, содержащая:11. A coated substrate, comprising: полимерную заготовку; и многослойное покрытие, содержащее два или более металла, на полимерной заготовке, при этом многослойное покрытие содержит множество слоев, которое включает чередующиеся первый и второй слои, причем каждый из первых слоев и каждый из вторых слоев содержит упомянутые два или более металла, при этом каждый из первых слоев независимо содержит никель в концентрации в диапазоне от 1% до 99% по массе, а остальное составляет кобальт и/или хром;polymer blank; and a multilayer coating containing two or more metals on a polymer preform, wherein the multilayer coating comprises a plurality of layers that includes alternating first and second layers, each of the first layers and each of the second layers contains the said two or more metals, each of the first layers independently contains nickel in a concentration in the range from 1% to 99% by weight, and the rest is cobalt and/or chromium; при этом каждый из вторых слоев независимо содержит кобальт и/или хром в концентрации в диапазоне от 1% до 35% по массе, а остальное составляет никель; и при этом (А) полимерная заготовка включает проводящий материал или (В) полимерная заготовка с покрытием включает слой металла между полимерной заготовкой и многослойным покрытием.each of the second layers independently contains cobalt and/or chromium in a concentration in the range from 1% to 35% by weight, and the rest is Nickel; and wherein (A) the polymer preform includes a conductive material, or (B) the coated polymer preform includes a metal layer between the polymer preform and the multilayer coating. 12. Подложка с покрытием по п.11, в которой множество слоев дополнительно включает третьи слои между смежными первыми и вторыми слоями.12. The coated substrate of claim 11, wherein the plurality of layers further includes third layers between adjacent first and second layers. 13. Подложка с покрытием по п.11, в которой участок полимерной заготовки включает сеть сотовой структуры.13. The coated substrate of claim 11, wherein the portion of the polymer preform includes a honeycomb network. 14. Подложка с покрытием по п.13, в которой многослойное покрытие выполнено из NiCo и имеет микротвердость 400-500 единиц по Виккерсу, измеренную согласно ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам) Е384-1 lei, или многослойное покрытие выполнено из NiCr и имеет микротвердость 500-600 единиц по Виккерсу, измеренную согласно ASTM Е384-1 lei.14. The coated substrate according to claim 13, wherein the multilayer coating is made of NiCo and has a microhardness of 400-500 Vickers measured according to ASTM (American Society for Testing and Materials) E384-1 lei, or the multilayer coating is made of NiCr and has a microhardness of 500-600 Vickers units, measured according to ASTM E384-1 lei. 15. Подложка с покрытием по п.11, в которой многослойное покрытие демонстрирует повышенное упрочнение Холла-Петча или зернограничное упрочнение относительно однородной электроосажденной композиции, имеющей тот же средний состав и по существу ту же толщину, что и упомянутое множество слоев; или в которой многослойное покрытие демонстрирует повышенную вязкость разрушения по Койлеру относительно однородной электроосажденной композиции, имеющей тот же средний состав и по существу ту же толщину, что и упомянутое множество слоев.15. The coated substrate of claim 11, wherein the multilayer coating exhibits increased Hall-Petch or grain boundary strengthening relative to a uniform electrodeposited composition having the same average composition and substantially the same thickness as said plurality of layers; or wherein the multilayer coating exhibits increased Couler fracture toughness relative to a homogeneous electrodeposited composition having the same average composition and substantially the same thickness as said plurality of layers. Евразийская патентная организация, ЕАПВEurasian Patent Organization, EAPO Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2
EA201500948 2013-03-15 2014-03-17 PRODUCT MANUFACTURING METHOD AND PRODUCT MANUFACTURED BY THE ABOVE METHOD EA042591B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US61/798,559 2013-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA042591B1 true EA042591B1 (en) 2023-03-02

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12084773B2 (en) Electrodeposited compositions and nanolaminated alloys for articles prepared by additive manufacturing processes
US11560629B2 (en) Methods of preparing articles by electrodeposition and additive manufacturing processes
US20180071980A1 (en) The application of laminate and nanolaminate materials to tooling and molding processes
CN110637107B (en) Lift plunger with electroplated layer and system and method for producing the same
CN110114210B (en) Topology-optimized high-interface filling structure
EP0508935A2 (en) Processes for making metal prototype parts
US11661664B1 (en) Thin-walled high temperature alloy structures via multi-material additive manufacturing
WO2010005993A2 (en) Low stress property modulated materials and methods of their preparation
RU2010132147A (en) METHOD FOR PRODUCING METAL MICROSTRUCTURE AND MICROSTRUCTURE OBTAINED BY MEANS OF THIS METHOD
JP5993676B2 (en) Method for producing surface glitter product
KR20140050611A (en) Composite compressor impeller with an erosion resistant coating and methods of manufacturing
JP2014054813A5 (en)
EA042591B1 (en) PRODUCT MANUFACTURING METHOD AND PRODUCT MANUFACTURED BY THE ABOVE METHOD
Rajaguru et al. Investigation of electroless nickel plating on rapid prototyping material of acrylic resin
Zhou et al. Rapid fabrication of metal-coated composite stereolithography parts
US3446393A (en) Storage container for pressurized fluids
US11377750B1 (en) Ductile coatings on additive manufactured components
DK2676993T3 (en) Component with a layer which reduces the adhesion and method of making it
JP2017128074A (en) Manufacturing method of molded article and molded article