RU2456360C1 - Composite material with nanoscale components to prevent biogrowth - Google Patents
Composite material with nanoscale components to prevent biogrowth Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456360C1 RU2456360C1 RU2011100119/02A RU2011100119A RU2456360C1 RU 2456360 C1 RU2456360 C1 RU 2456360C1 RU 2011100119/02 A RU2011100119/02 A RU 2011100119/02A RU 2011100119 A RU2011100119 A RU 2011100119A RU 2456360 C1 RU2456360 C1 RU 2456360C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- composite material
- composite
- nanoscale components
- copper
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к композиционным материалам с медной матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами (наноразмерными компонентами).The invention relates to the field of nanotechnology, namely to composite materials with a copper matrix and nanoscale reinforcing particles (nanoscale components).
Известно применение оксидов меди, включая оксид одновалентной меди (закиси меди), для предотвращения биообрастания (Раилкин А.И. Процессы колонизации и защита от биообрастания / А.И.Раилкин. - СПб: Изд-во С.-Петербург. ун-та, 1998. - 272 с.). Однако в существующих материалах оксиды меди не удерживается прочно, что снижает сроки работы таких материалов.It is known the use of copper oxides, including monovalent copper oxide (copper oxide), to prevent biofouling (AI Railkin. Colonization processes and protection against biofouling / A.I. Railkin. - St. Petersburg: Publishing House St. Petersburg. , 1998 .-- 272 p.). However, in existing materials, copper oxides are not held firmly, which reduces the life of such materials.
Известен композиционный материал с медной матрицей (Kudashov D.V. Microstructure Formations in Copper-Silicon Carbide Composites During Mechanical Alloying in a Planetary Activator / D.V.Kudashov, A.A.Aksenov, V.Klamm, U.Martin, H.Oettal, V.K.Portnoy, V.S.Zolotorevskii // Mat.-wiss. u. Werkstofftech. - 2000. - N 31. - P.1048-1055), который получают с применением механического легирования. Однако упрочняющие частицы имеют большой размер и это не приводит к образованию оксида одновалентной меди на поверхности материала.Known composite material with a copper matrix (Kudashov DV Microstructure Formations in Copper-Silicon Carbide Composites During Mechanical Alloying in a Planetary Activator / DVKudashov, AAAksenov, V.Klamm, U. Martin, H.Oettal, VKPortnoy, VSZolotorevskii // Mat.-wiss. U. Werkstofftech. - 2000. - N 31. - P.1048-1055), which is obtained using mechanical alloying. However, the reinforcing particles are large and this does not lead to the formation of monovalent oxide of copper on the surface of the material.
Наиболее близким техническим решением является металломатричный композит (патент РФ 2244036, C22C 1/05), содержащий медную матрицу и наноразмерные компоненты. Однако содержание этих наноразмерных компонентов не позволяет получить закись меди на поверхности материала.The closest technical solution is a metal matrix composite (RF patent 2244036,
Задачей изобретения является защита материала от биообрастания. В изобретении применен установленный эффект повышенного окисления металлов (в данном случае меди) при наличии на поверхности значительного количества неагломерированных наночастиц. Причем преимущественно образуется оксид одновалентной меди (закись меди), но образуются и другие оксиды и этот слой оксидов прочно сцеплен с основой, а тот факт, что оксиды меди (особенно закись меди) препятствует биообрастанию, является установленным. Снижение биообрастания приведет к увеличению эффективности использования различных деталей, изделий, конструкций (включая суда, различные плавательные средства и морские сооружения) в морской и пресной воде за счет снижения веса, снижения сопротивления движению и др. Следует заметить, что биообрастание приводит и к биокоррозии, то есть устранение биообрастания приведет и к снижению биокоррозии, то есть к увеличению срока службы изделий, деталей и различных конструкций, работающих в воде (как морской и океанической, так и в пресной).The objective of the invention is to protect the material from biofouling. The invention applied the established effect of increased oxidation of metals (in this case, copper) in the presence of a significant amount of non-agglomerated nanoparticles on the surface. Moreover, monovalent copper oxide (copper oxide) is predominantly formed, but other oxides are also formed and this oxide layer is firmly bonded to the base, and the fact that copper oxides (especially copper oxide) prevents biofouling is established. A decrease in biofouling will lead to an increase in the efficiency of the use of various parts, products, structures (including ships, various swimming facilities and offshore structures) in sea and fresh water by reducing weight, reducing resistance to movement, etc. It should be noted that biofouling also leads to bio-corrosion. that is, the elimination of biofouling will also lead to a decrease in biocorrosion, that is, to increase the service life of products, parts and various structures working in water (both marine and oceanic, and in fresh).
Поставленная задача достигается тем, что в композиционном материале с наноразмерными компонентами для предотвращения биообрастания, содержащем медную матрицу и наноразмерные компоненты, композиционный материал представлен в виде композитных гранул, полученных методом механического легирования в течение 0,2-2 часов в безокислительных условиях, размером 0,5-500 мкм и содержит 25-60% наноразмерных компонентов от суммарного объема меди и наноразмерных компонентов, причем размеры наноразмерных компонентов составляют 2-50 нм и их выбирают из ряда: наноалмазы, наночастицы оксида кремния, карбида вольфрама, карбида кремния, карбида титана, оксида циркония, вольфрам или сталь, при этом наноразмерные компоненты распределены по всему объему гранул композиционного материала и покрывают не более 90% поверхности гранул, на которой находятся также оксиды меди, образующиеся после механического легирования при контакте композитных гранул с кислородом.The problem is achieved in that in a composite material with nanoscale components to prevent biofouling, containing a copper matrix and nanoscale components, the composite material is presented in the form of composite granules obtained by mechanical alloying for 0.2-2 hours under non-oxidizing conditions, size 0, 5-500 microns and contains 25-60% of nanoscale components of the total volume of copper and nanoscale components, and the sizes of nanoscale components are 2-50 nm and they are selected from a number : nanodiamonds, nanoparticles of silicon oxide, tungsten carbide, silicon carbide, titanium carbide, zirconium oxide, tungsten or steel, while the nanoscale components are distributed throughout the volume of the granules of the composite material and cover no more than 90% of the granule surface, which also contains copper oxides, formed after mechanical alloying upon contact of composite granules with oxygen.
Поставленная задача может также достигаться тем, что в композиционном материале наноразмерные компоненты представляют собой смеси наноалмазов в количестве 30-70 объемных % от требуемого количества наноразмерных компонентов и одного или нескольких нанопорошков из ряда: наночастицы оксида кремния, карбида вольфрама, карбида кремния, карбида титана, оксида циркония, вольфрама или стали - в равных пропорциях.The task can also be achieved by the fact that in the composite material nanoscale components are mixtures of nanodiamonds in an amount of 30-70 volume% of the required number of nanoscale components and one or more nanopowders from the series: silicon oxide nanoparticles, tungsten carbide, silicon carbide, titanium carbide, zirconium oxide, tungsten or steel - in equal proportions.
Поставленная задача может также достигаться тем, что композиционный материал может быть скомпактирован в объемный материал.The task can also be achieved in that the composite material can be compacted into a bulk material.
Поставленная задача может также достигаться тем, что композиционный материал может быть представлен в виде покрытия на металлической, керамической, полимерной или бетонной поверхности.The task can also be achieved in that the composite material can be presented in the form of a coating on a metal, ceramic, polymer or concrete surface.
Поставленная задача может также достигаться тем, что гранулы композиционного материала могут быть размещены в металлической, керамической, бетонной или полимерной, включая лаки и краски, матрице в количестве 5-60 объемных процента.The task can also be achieved in that the granules of the composite material can be placed in a metal, ceramic, concrete or polymer, including varnishes and paints, a matrix in the amount of 5-60 volume percent.
Композиционный материал с наноразмерными компонентами для предотвращения биообрастания, содержащий медную матрицу и наноразмерные компоненты, представлен в виде композитных гранул, полученных методом механического легирования в течение 0,2-2 часов в безокислительных условиях, размером 0,5-500 мкм и содержит 25-60% наноразмерных компонентов от суммарного объема меди и наноразмерных компонентов, причем размеры наноразмерных компонентов составляют 2-50 нм и их выбирают из ряда: наноалмазы, наночастицы оксида кремния, карбида вольфрама, карбида кремния, карбида титана, оксида циркония, вольфрам или сталь, при этом наноразмерные компоненты распределены по всему объему гранул композиционного материала и покрывают не более 90% поверхности гранул, на которой находятся также оксиды меди, образующиеся после механического легирования при контакте композитных гранул с кислородом.A composite material with nanoscale components to prevent biofouling, containing a copper matrix and nanoscale components, is presented in the form of composite granules obtained by mechanical alloying for 0.2-2 hours under non-oxidizing conditions, 0.5-500 microns in size and contains 25-60 % of nanoscale components of the total volume of copper and nanoscale components, and the sizes of nanoscale components are 2-50 nm and they are selected from the series: nanodiamonds, nanoparticles of silicon oxide, tungsten carbide, carbide belts, titanium carbide, zirconium oxide, tungsten or steel, wherein the nanoscale components distributed throughout the composite material pellets and coated with not more than 90% of the surface of the pellets, which also are copper oxides formed after mechanical alloying in contact composite granules with oxygen.
Композиционный материал получают методом механического легирования. Для пояснения сущности изобретения приводится Фиг.1. На Фиг.1. показана схема сечения композитной гранулы после механического легирования в безокислительных условиях (а) и после контакта с кислородом (б). Цифрами указаны:The composite material is obtained by mechanical alloying. To clarify the invention is shown in Figure 1. In figure 1. The sectional diagram of the composite granule after mechanical alloying under non-oxidizing conditions (a) and after contact with oxygen (b) is shown. The numbers indicate:
1 - медная матрица композиционного материала1 - copper matrix of the composite material
2 - наноразмерные упрочняющие частицы2 - nanoscale reinforcing particles
3 - слой оксидов меди, преимущественно оксида одновалентной меди (закиси меди)3 - layer of copper oxides, mainly monovalent oxide of copper (copper oxide)
Проведенные исследования позволили установить тот факт, что наличие на поверхности композиционного материала наноразмерных частиц вызывает повышенное окисление этой поверхности, в случае меди методами РФЭС (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии) было установлено, что преимущественно на воздухе образуется закись меди (оксид одновалентной меди), но присутствуют также оксид меди (двухвалентной), возможно также наличие гидроокиси. После механического удаления окисленного слоя поверхность композиционного материала покрывается оксидами вновь. Причем прочность сцепления оксидного слоя с основой высокая. Этот эффект обнаруживается только при наличии наноразмерных частиц размеров не более 50 нм, получение наночастиц размером менее 2 нм затруднено и экономически нецелесообразно применять в данном случае такие частицы. Эффект повышенного окисления наблюдается только при повышенной концентрации наночастиц на поверхности композиционного материала. При введении наночастиц менее 25% (объемных) эффект практически не наблюдается, так как практически все наночастицы проникают в глубь материала. Применение более 60% упрочняющих наночастиц не может привести к равномерному распространению упрочняющих частиц в матрице композита, материал невозможно будет обрабатывать и эффект повышенного окисления практически становится незаментым, так как вся поверхность композитных гранул покрывается наночастицами. При применении наночастиц в интервале 25-60% (объемных) важную роль играет время обработки в мельницах (время механического легирования). Малое время обработки (мнеее 0,2 часа) не приводит к проникновению большей части упрочняющих наночастиц (наноразмерных компонентов) в матрицу, наночастицы полностью закрывают поверхность композита и повышенного окисления практически не наблюдается. Увеличение времени обработки более чем 2 часа приведет к проникновению всех упрочняющих частиц с поверхности композита во внутренние слои, что приведет к снижению эффекта повышенного окисления, то есть образования закиси меди происходить не будет. Эффект проникновения наночастиц в матрицу связан с размером получаемых композитных гранул. Установлено, что размер гранул должен находиться в пределах 0,5-500 мкм. Если размер основной части гранул меньше 0,5 мкм, то основная масса упрочняющих частиц проникла вглубь медной матрицы, и, следовательно, эффекта повышенного окисления поверхности наблюдаться не будет. При размере гранул более 500 мкм еще не происходит внедрение наночастиц в матрицу в полном объеме, значительная часть наночастиц находится на поверхности гранул, то есть поверхность гранул полностью покрыта наночастицами и эффекта повышенного окисления не наблюдается. Эффект повышенного окисления наблюдается, когда поверхность гранул на 25-90% покрыта наночастицами (наноразмерными компонентами), это доказано экспериментально. Материал наноразмерных компонентов может быть различным, главное, чтобы эти частицы внедрялись в медную матрицу. Экспериментально установлено возможность применения таких материалов как наноалмазы, наночастицы оксида кремния, карбида вольфрама, карбида кремния, карбида титана, оксида циркония, вольфрама иди стали. Наиболее эффективным материалом следует признать наноалмазы.The studies performed allowed us to establish the fact that the presence of nanosized particles on the surface of the composite material causes increased oxidation of this surface; in the case of copper, XPS methods (X-ray photoelectron spectroscopy) showed that copper oxide (monovalent oxide) is mainly formed in air, but copper oxide (divalent), hydroxide is also possible. After mechanical removal of the oxidized layer, the surface of the composite material is covered with oxides again. Moreover, the adhesion strength of the oxide layer with the base is high. This effect is detected only in the presence of nanoscale particles with sizes not exceeding 50 nm; obtaining nanoparticles with a size of less than 2 nm is difficult and it is not economically feasible to use such particles in this case. The effect of increased oxidation is observed only with an increased concentration of nanoparticles on the surface of the composite material. With the introduction of nanoparticles of less than 25% (volume), the effect is practically not observed, since almost all nanoparticles penetrate deep into the material. The use of more than 60% reinforcing nanoparticles cannot lead to a uniform distribution of the reinforcing particles in the composite matrix, the material cannot be processed, and the effect of increased oxidation practically becomes invisible, since the entire surface of the composite granules is coated with nanoparticles. When using nanoparticles in the range of 25-60% (volumetric), the processing time in mills (the time of mechanical alloying) plays an important role. The short processing time (less than 0.2 hours) does not lead to the penetration of most of the strengthening nanoparticles (nanoscale components) into the matrix, the nanoparticles completely cover the surface of the composite and practically no oxidation is observed. An increase in processing time of more than 2 hours will lead to the penetration of all hardening particles from the surface of the composite into the inner layers, which will lead to a decrease in the effect of increased oxidation, that is, the formation of copper oxide will not occur. The effect of penetration of nanoparticles into the matrix is related to the size of the resulting composite granules. It was found that the size of the granules should be in the range of 0.5-500 microns. If the size of the main part of the granules is less than 0.5 μm, then the bulk of the hardening particles penetrated deep into the copper matrix, and therefore, the effect of increased surface oxidation will not be observed. When the granule size is more than 500 μm, nanoparticles are not yet fully introduced into the matrix, a significant part of the nanoparticles is on the surface of the granules, i.e., the surface of the granules is completely coated with nanoparticles and the effect of increased oxidation is not observed. The effect of increased oxidation is observed when the surface of the granules is 25-90% coated with nanoparticles (nanoscale components), this is proved experimentally. The material of nanoscale components can be different, the main thing is that these particles are embedded in a copper matrix. The possibility of using materials such as nanodiamonds, nanoparticles of silicon oxide, tungsten carbide, silicon carbide, titanium carbide, zirconium oxide, tungsten, or steel has been experimentally established. The most effective material should be recognized as nanodiamonds.
Поэтому в качестве наноразмерных компонентов возможно применять смеси нанопорошков, в которых 30-70% (объемных) составляют наноалмазы. При меньшем содержании наноалмазов эффективность их применения снижается, а при увеличении более 70% снижается эффект от применения других частиц.Therefore, it is possible to use mixtures of nanopowders as nanoscale components, in which nanodiamonds comprise 30-70% (volume). With a lower content of nanodiamonds, the efficiency of their use decreases, and with an increase of more than 70%, the effect of the use of other particles decreases.
Композиционный материал может быть скомпактирован в объемный материал. Причем это компактирование проводят в безокислительных условиях, что позволит добиться высококого уровня механических характеристик полученного композита. При контакте скомпактированного материала с кислородом поверхность композита подвергнется повышенному окислению, что позволит применять такой материал для изготовления деталей, работающих в воде для предотвращения биообрастания. Эффективность такого материала демонстрируется Фиг.2. На Фиг.2 представлен вид образцов после испытания на биообрастание в течение 103 дней. Слева - образец из материала, согласно изобретению, биообрастание отсутствует. Справа - контрольный образец без защитных покрытий. В центре - образец, покрытый оксидом одновалентной меди, биообрастание отсутствует.The composite material may be compacted into a bulk material. Moreover, this compaction is carried out under non-oxidizing conditions, which will allow to achieve a high level of mechanical characteristics of the obtained composite. Upon contact of the compacted material with oxygen, the surface of the composite will undergo increased oxidation, which will allow the use of such material for the manufacture of parts working in water to prevent biofouling. The effectiveness of such a material is shown in FIG. 2. Figure 2 presents the view of the samples after the test for biofouling for 103 days. On the left is a sample of material according to the invention, there is no biofouling. On the right is a control sample without protective coatings. In the center is a sample coated with monovalent copper oxide; there is no biofouling.
Композиционный материал может быть представлен в виде покрытия на металлической, керамической, полимерной или бетонной поверхности. Это позволит эфффектвно использовать весь объем полученного композита. Покрытие нецелесообразно делать толщиной более 0,5 мм.Composite material can be presented in the form of a coating on a metal, ceramic, polymer or concrete surface. This will allow you to efficiently use the entire volume of the resulting composite. Coating is impractical to make a thickness of more than 0.5 mm.
Гранулы предлагаемого композиционного материала «медь+наноразмерные компоненты» возможно помещать в металлическую, керамическую, бетонную или полимерную (включая лаки и краски) матрицу в количестве 5-60 объемных процента. При наличии гранул композита «медь + наноразмерные компоненты» менее 5% эффект от его применения будет слабым, а при увеличении более 60% - трудно сохранить свойства матрицы.The granules of the proposed composite material "copper + nanoscale components" can be placed in a metal, ceramic, concrete or polymer (including varnishes and paints) matrix in an amount of 5-60 volume percent. In the presence of granules of the composite “copper + nanoscale components” of less than 5%, the effect of its use will be weak, and with an increase of more than 60% it is difficult to maintain the properties of the matrix.
Композиционный материал с наноразмерными компонентами для предотвращения биообрастания получают следующим способом. Подготавливают исходные компоненты, то есть частицы матричного материала (меди) и наночастицы. Размещают их в барабанах устройств, в которых будет осуществляться механическое легирование (например, в планетарных мельницах, в артриторах и т.п.), осуществляют заполнение аргоном рабочих барабанов и осуществляют механическое легирование в течение определенного времени (в пределах от 0,2 до 5 часов). После этого в атмосфере аргона осуществляется перенос полученных при механическом легировании гранул в формы для прессования (в случае компактирования материала) или в контейнеры для хранения материала. При хранении полученных гранул с доступом кислорода происходит образование слоя оксидов на поверхности гранул.Composite material with nanoscale components to prevent biofouling is obtained in the following way. Initial components, i.e. particles of a matrix material (copper) and nanoparticles, are prepared. They are placed in the drums of devices in which mechanical alloying will be carried out (for example, in planetary mills, in arthritors, etc.), the working drums are filled with argon and mechanical alloyed for a certain time (in the range from 0.2 to 5 hours). After that, in an argon atmosphere, the granules obtained by mechanical alloying are transferred to compression molds (in the case of compacting the material) or to containers for storing the material. When storing the obtained granules with oxygen access, an oxide layer forms on the surface of the granules.
Достижение задачи изобретения подтверждается следующими примерами.The achievement of the objectives of the invention is confirmed by the following examples.
Пример 1Example 1
Методом механического легирования в планетарной мельнице в атмосфере аргона был получен следующий композиционный материал «медь + наноалмазы». Для матрицы была выбрана медь марки М0 (исходные частицы в виде стружки размером до 3-5 мм), в качестве упрочняющих частиц были применены наноалмазы производства ФГУП «Электрохимприбор» по ТУ 95-98 Ж83-Р1229 ТУ (размер отдельной наноалмазной частицы составлял 2-6 нм, агломераты имели размер 5-50 мкм, количество наноалмазов равнялось 25 объемным %). Обработку в планетарной мельнице проводили в течение 0,2 часа. В результате были получены композитные гранулы размером 400-500 мкм. Исследование при помощи сканирующего электронного микроскопа позволило оценить площадь гранул, покрытых наноалмазными частицами. Она составляла примерно 50%, при этом агломераты практически отсутствовали, наноалмазы представляли собой отдельные частицы.The following composite material “copper + nanodiamonds” was obtained by mechanical alloying in a planetary mill in an argon atmosphere. Copper of grade M0 was selected for the matrix (initial particles in the form of chips up to 3-5 mm in size), nanodiamonds manufactured by FSUE Elektrohimpribor according to TU 95-98 Zh83-P1229 TU (the size of a single nanodiamond particle was 2- 6 nm, agglomerates had a size of 5-50 microns, the number of nanodiamonds was 25% by volume). Processing in a planetary mill was carried out for 0.2 hours. As a result, composite granules 400-500 microns in size were obtained. The study using a scanning electron microscope made it possible to estimate the area of granules coated with nanodiamond particles. It amounted to approximately 50%, while the agglomerates were practically absent, nanodiamonds were separate particles.
Полученные гранулы были скомпактированы в объемный материал - цилиндр диаметром 80 мм и высотой 40 мм. Данный цилиндр был помещен в морскую воду в летний период на срок 100 суток. Обрастание отсутствовало.The obtained granules were compacted into a bulk material - a cylinder with a diameter of 80 mm and a height of 40 mm. This cylinder was placed in sea water in the summer for a period of 100 days. Fouling was absent.
Пример 2Example 2
Методом механического легирования в планетарной мельнице в атмосфере аргона был получен следующий композиционный материал «медь + наноалмазы». Для матрицы была выбрана медь марки М0 (исходные частицы в виде стружки размером до 3-5 мм), в качестве упрочняющих частиц были применены наноалмазы производства ФГУП «Электрохимприбор» по ТУ 95-98 Ж83-Р1229 ТУ (размер отдельной наноалмазной частицы составлял 2-6 нм, агломераты имели размер 5-50 мкм, количество наноалмазов равнялось 60 объемным %). Обработку в планетарной мельнице проводили в течение 2 часов. В результате был получены композитные гранулы размером от 0,5 до 5 мкм. Исследование при помощи сканирующего электронного микроскопа позволило оценить площадь гранул, покрытых наноалмазными частицами. Она составляла примерно 90%, при этом агломераты практически отсутствовали, наноалмазы представляли собой отдельные частицы.The following composite material “copper + nanodiamonds” was obtained by mechanical alloying in a planetary mill in an argon atmosphere. Copper of grade M0 was selected for the matrix (initial particles in the form of chips up to 3-5 mm in size), nanodiamonds manufactured by FSUE Elektrohimpribor according to TU 95-98 Zh83-P1229 TU (the size of a single nanodiamond particle was 2- 6 nm, agglomerates had a size of 5-50 microns, the number of nanodiamonds was 60 volume%). Processing in a planetary mill was carried out for 2 hours. As a result, composite granules ranging in size from 0.5 to 5 microns were obtained. The study using a scanning electron microscope made it possible to estimate the area of granules coated with nanodiamond particles. It amounted to approximately 90%, while agglomerates were practically absent, nanodiamonds were separate particles.
Полученные гранулы были добавлены в матрицу из полимерного материала (пластика) в количестве 60 объемных %. При температуре 60°С новый композиционный материал был выпрессован в пруток диаметром 10 мм и длиной 100 мм. Данный пруток был помещен в летнее время в морскую воду на 100 дней. Биообрастание отсутствовало.The obtained granules were added to the matrix of a polymer material (plastic) in an amount of 60 volume%. At a temperature of 60 ° C, the new composite material was extruded into a bar with a diameter of 10 mm and a length of 100 mm. This bar was placed in the sea water for 100 days in the summer. Biofouling was absent.
Пример 3Example 3
Композиционный материал «медь + наночастицы карбида вольфрама» был получен методом механического легирования в планетарной мельнице в атмосфере аргона. Для матрицы была выбрана медь марки M1 (исходные частицы в виде стружки размером до 3-5 мм), в качестве упрочняющих частиц были применены наночастицы карбида вольфрама (размер отдельной наночастицы карбида вольфрама составлял 40-50 нм, агломераты имели размер 5-50 мкм, количество наночастиц карбида вольфрама равнялось 50 объемным %). Обработку в планетарной мельнице проводили в течение 1,5 часов. В результате были получены композитные гранулы размером 400-500 мкм. Исследование при помощи сканирующего электронного микроскопа позволило оценить площадь гранул, покрытых наночастицами карбида вольфрама. Она составляла примерно 60%, при этом агломераты практически отсутствовали.The composite material “copper + nanoparticles of tungsten carbide” was obtained by mechanical alloying in a planetary mill in an argon atmosphere. Copper grade M1 was chosen for the matrix (the initial particles in the form of chips up to 3-5 mm in size), tungsten carbide nanoparticles were used as reinforcing particles (the size of a single tungsten carbide nanoparticle was 40-50 nm, the agglomerates were 5-50 μm in size, the amount of tungsten carbide nanoparticles was 50 volume%). Processing in a planetary mill was carried out for 1.5 hours. As a result, composite granules 400-500 microns in size were obtained. The study using a scanning electron microscope made it possible to estimate the area of granules coated with tungsten carbide nanoparticles. It amounted to approximately 60%, while the agglomerates were practically absent.
Полученные гранулы были скомпактированы в объемный материал - цилиндр диаметром 80 мм и высотой 40 мм. Данный цилиндр был помещен в морскую воду в летний период на срок 100 суток. Обрастание отсутствовало.The obtained granules were compacted into a bulk material - a cylinder with a diameter of 80 mm and a height of 40 mm. This cylinder was placed in sea water in the summer for a period of 100 days. Fouling was absent.
Пример 4Example 4
Композиционный материал «медь + наночастицы оксида кремния» был получен методом механического легирования в планетарной мельнице в атмосфере аргона. Для матрицы была выбрана медь марки M1 (исходные частицы в виде стружки размером до 3-5 мм), в качестве упрочняющих частиц были применены наночастицы оксида кремния (размер отдельной наночастицы составлял 20-30 нм, агломераты имели размер до 300 мкм, количество наноалмазов равнялось 40 объемным %). Обработку в планетарной мельнице проводили в течение 2 часов. В результате были получены композитные гранулы размером 400-500 мкм. Исследование при помощи сканирующего электронного микроскопа позволило оценить площадь гранул, покрытых наноалмазными частицами. Она составляла примерно 80%, при этом агломераты практически отсутствовали.The composite material “copper + silicon oxide nanoparticles” was obtained by mechanical alloying in a planetary mill in an argon atmosphere. For the matrix, M1 grade copper was selected (the initial particles in the form of chips up to 3-5 mm in size), silicon oxide nanoparticles were used as reinforcing particles (the size of an individual nanoparticle was 20-30 nm, the agglomerates were up to 300 μm in size, the number of nanodiamonds was 40 volume%). Processing in a planetary mill was carried out for 2 hours. As a result, composite granules 400-500 microns in size were obtained. The study using a scanning electron microscope made it possible to estimate the area of granules coated with nanodiamond particles. It amounted to approximately 80%, while the agglomerates were practically absent.
Полученные гранулы были применены в качестве наполнителя в бетон в количестве 30%. Из такого бетона был изготовлен цилиндр диаметром 150 мм и длиной 200 мм. Данный цилиндр был помещен в морскую воду в летний период на срок 60 суток. Обрастание практически отсутствовало.The obtained granules were used as a filler in concrete in an amount of 30%. A cylinder with a diameter of 150 mm and a length of 200 mm was made of such concrete. This cylinder was placed in sea water in the summer for a period of 60 days. Fouling was practically absent.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100119/02A RU2456360C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Composite material with nanoscale components to prevent biogrowth |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100119/02A RU2456360C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Composite material with nanoscale components to prevent biogrowth |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2456360C1 true RU2456360C1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100119/02A RU2456360C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Composite material with nanoscale components to prevent biogrowth |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2456360C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653393C1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-05-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Composite with metallic matrix and reinforcement titanium carbide nanoparticles and method for manufacturing thereof |
| RU2664747C1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-08-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Composite material with the strong metal matrix and strengthening particles of titan carbide and the method of its manufacturing |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1117625B1 (en) * | 1998-09-28 | 2002-06-05 | Frenton Limited | Method of manufacturing a diamond composite and a composite produced by same |
| RU2244036C2 (en) * | 2003-03-05 | 2005-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Metalomatrix composite |
| RU2381241C1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" | Composition for obtaining biologically resistant material |
-
2011
- 2011-01-11 RU RU2011100119/02A patent/RU2456360C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1117625B1 (en) * | 1998-09-28 | 2002-06-05 | Frenton Limited | Method of manufacturing a diamond composite and a composite produced by same |
| RU2244036C2 (en) * | 2003-03-05 | 2005-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Metalomatrix composite |
| RU2381241C1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Технолог" | Composition for obtaining biologically resistant material |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653393C1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-05-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Composite with metallic matrix and reinforcement titanium carbide nanoparticles and method for manufacturing thereof |
| RU2664747C1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-08-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Composite material with the strong metal matrix and strengthening particles of titan carbide and the method of its manufacturing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xiang et al. | Achieving ultra-high strengthening and toughening efficiency in carbon nanotubes/magnesium composites via constructing micro-nano layered structure | |
| Teijido et al. | State of the art and current trends on layered inorganic-polymer nanocomposite coatings for anticorrosion and multi-functional applications | |
| Nine et al. | Graphene: a multipurpose material for protective coatings | |
| Rashad et al. | Enhanced tensile properties of magnesium composites reinforced with graphene nanoplatelets | |
| Sunil et al. | Processing and mechanical behavior of lamellar structured degradable magnesium–hydroxyapatite implants | |
| Choi et al. | Wear characteristic of aluminum-based composites containing multi-walled carbon nanotubes | |
| Saravanan et al. | Design and characterization of non-toxic nano-hybrid coatings for corrosion and fouling resistance | |
| Bakhsheshi-Rad et al. | Fabrication and characterisation of novel ZnO/MWCNT duplex coating deposited on Mg alloy by PVD coupled with dip-coating techniques | |
| RU2456360C1 (en) | Composite material with nanoscale components to prevent biogrowth | |
| Molina et al. | Corrosion, electrical and mechanical performance of copper matrix composites produced by mechanical alloying and consolidation | |
| WO2013147406A1 (en) | Grain refiner and refinement method for magnesium alloy, preparation method for magnesium alloy using same, and magnesium alloy prepared thereby | |
| KR20130060293A (en) | Iron powder for coating seeds and seeds | |
| Torabi et al. | Microstructure, mechanical properties and bio-corrosion properties of Mg-HA bionanocomposites fabricated by a novel severe plastic deformation process | |
| Shahzad et al. | Mechanical, tribological, and electrochemical behavior of hybrid aluminum matrix composite containing boron carbide (B4C) and graphene nanoplatelets | |
| Xavier et al. | A study on the influence of silanized clay on the barrier, hydrophobic and mechanical properties of epoxy coated steel in natural seawater | |
| Saber et al. | Enhancement of barrier and mechanical performance of steel coated with epoxy filled with micron and nano alumina fillers | |
| Mondal et al. | Corrosion behaviour of creep‐resistant AE42 magnesium alloy‐based hybrid composites developed for powertrain applications | |
| Wang et al. | Microstructure and properties of FeCoNiCrMn and Al2O3 hybrid particle-reinforced aluminum matrix composites fabricated by microwave sintering | |
| Ravikumar et al. | Evaluation of corrosion properties of Al2O3 and SiC reinforced aluminium metal matrix composites using taguchi’s techniques | |
| Canakci et al. | Effect of process parameters on the formation of Fe-Al intermetallic coating fabricated by mechanical alloying | |
| Kim et al. | Laser surface modification of Ti and TiC coatings on magnesium alloy | |
| Singh et al. | Corrosion behavior of Al/TiO2/Y2O3 hybrid nanocomposites manufactured using the vacuum-assisted stir casting route | |
| Tomiczek et al. | Effect of milling time on microstructure and properties of AA6061/MWCNTS composite powders | |
| Sivasankaran et al. | Effect of coarse grain matrix content on the mechanical behavior of trimodaled AA 6061-TiO 2 nanocomposite prepared by mechanical alloying | |
| Uematsu et al. | Corrosion fatigue behavior of extruded AZ80, AZ61, and AM60 magnesium alloys in distilled water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160112 |