RU2557188C2 - Способ создания композитных покрытий - Google Patents
Способ создания композитных покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557188C2 RU2557188C2 RU2013151086/02A RU2013151086A RU2557188C2 RU 2557188 C2 RU2557188 C2 RU 2557188C2 RU 2013151086/02 A RU2013151086/02 A RU 2013151086/02A RU 2013151086 A RU2013151086 A RU 2013151086A RU 2557188 C2 RU2557188 C2 RU 2557188C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- electrolyte
- particles
- deposition
- spent
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания композиционных электрохимических покрытий различного назначения. Способ получения композиционного покрытия включает осаждение металлического покрытия из водного электролита-суспензии с ультрадисперсными частицами алмаза. Осаждение проводят при постоянном восстановлении отработанной суспензии по размерам ультрадисперсных частиц воздействием ультразвуковых колебаний путем замены отработанной суспензии на восстановленную каждые 15-20 минут принудительной циркуляцией между сообщающимися ваннами гальванического осаждения и восстановления электролита. Технический результат: способ позволяет поддерживать электролит-суспензию в рабочем состоянии в течение всего срока эксплуатации электролита без седиментации частиц. 2 пр.
Description
Изобретение относится к области получения наноструктурированных материалов, в том числе композиционных покрытий, получаемых электрохимическим осаждением, и может быть использовано для создания материалов с заданными свойствами.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения композиционного покрытия, содержащего ультрадисперсные алмазы [патент на изобретение BY, №13878 C1, C25D 15/00, 30.12.2010. «Способ получения биосовместимых покрытий на хирургических имплантах». Авторы Чигринова Н.М., Ильющенко А.Ф., Чигринов В.Е., Чигринов В.В.], который ведут в потенциостатическом режиме при напряжении 260 В в течение 20 минут с одновременным пропусканием через раствор ультразвуковых колебаний частотой не менее 22 кГц.
Однако данный способ влияет на процесс осаждения, что делает покрытия неравномерными и рыхлыми с высокой пористостью.
Изобретение направлено на разделение частиц в суспензии на основе водного раствора электролита до наноразмерной величины, поддержание ее длительное время в рабочем состоянии в течение всего срока эксплуатации электролита и предотвращение процесса седиментации.
Это достигается тем, что процесс осаждения проводят при постоянном восстановлении отработанной суспензии по размерам ультрадисперсных частиц воздействием ультразвуковых колебаний путем замены отработанной суспензии на восстановленную каждые 15-20 минут принудительной циркуляцией между сообщающимися ваннами гальванического осаждения и восстановления электролита.
Таким образом, происходит увеличение срока эксплуатации электролита.
Способ осуществляется следующим образом.
Навеска частиц заданной концентрации помещается в водный раствор электролита. Далее производится перемешивание в течение 15-20 мин при комнатной температуре в ультразвуковой ванне, обеспечивающей частоту колебаний до 40 кГц. Затем рабочий объем приготовленной суспензии помещается в электролитическую ячейку для осаждения. Каждые 15-20 минут суспензия обновляется путем замены отработанной суспензии восстановленной принудительной циркуляцией между сообщающимися сосудами гальванического осаждения и восстановления суспензии.
При ультразвуковом воздействии происходит интенсивное перемешивание и разделение частиц, которые затем доставляются к катоду с ионами металла, что обеспечивает их высокую и равномерную концентрацию в металлической матрице покрытия. За счет упорядоченности наночастиц на поверхности изделия формируется композиционное покрытие со структурой, имеющей высокую плотность и твердость.
Примеры осуществления способа
Пример 1. В работе Козенков О.Д., Пташкина Т.В., Косилов А.Т. Исследование суспензий ультрадисперсных алмазов в диспергирующей среде на основе водных растворов электролитов (Вестник ВГТУ, 2012 г., Т. 8, вып. 7.1, стр. 65-69) экспериментально установлено, что после завершения ультразвукового воздействия происходит очень быстрая коагуляция нанодисперсных суспензий, которая протекает вплоть до достижения нулевой концентрации ультрадисперсных алмазов (УДА) в растворе электролита.
Результаты исследования показали возможность восстановления коагулировавшей суспензии. С этой целью суспензии подвергались повторной ультразвуковой обработке, после чего определялся размер полученных частиц в суспензии.
Установлено, что ультразвуковое воздействие с частотой до 40 кГц на суспензии УДА приводит к их полному восстановлению по концентрации и размерам частиц. При этом разбиваются крупные агломераты, и суспензия практически полностью соответствует исходному состоянию, то есть имеет тот же размер частиц УДА и ту же концентрацию частиц УДА в растворе электролита, что и свежеприготовленная. Обнаружено влияние продолжительности ультразвукового воздействия на размер частиц в суспензии. Установлено, что с ростом продолжительности ультразвукового воздействия размер частиц УДА в суспензии уменьшается, достигая некоторого предельного значения. Данные факты позволяют сделать вывод о том, что агломераты частиц УДА образуются за счет слабого ван-дер-ваальсового взаимодействия.
Пример 2. В рамках тематического плана НИР, выполняемой по заданию Минобрнауки России в Воронежском государственном техническом университете, методом гальвано-химического осаждения были получены медные и никелевые композиционные электрохимические покрытия, содержащие в металлической матрице ультрадисперсные алмазы (УДА) или углеродные нанотрубки (УНТ) (Cu-УДА, Cu-УНТ, Ni-УДА, Ni-УНТ). Использовали водные электролит меднения либо электролит никелирования на основе солей CuSO4, CuCl2, либо NiSO4, NiCl2 соответственно с добавлением УДА или УНТ от 0 до 10 г/л.
Применяли различные режимы осаждения, при которых плотность тока варьировалась от 0,5 до 6 А/дм2. Частота ультразвуковых колебаний составляла до 40 кГц.
Длительность осаждения и количество циклов замены электролита зависят от необходимой толщины покрытия. Полная смена электролита-суспензии происходит за 15-20 минут. Количество циклов можно регулировать, меняя интенсивность перекачки электролита-суспензии из ячейки электролитического осаждения в емкость ультразвуковой обработки суспензии.
Исследования полученных композиционных электролитических покрытий включали измерение микротвердости с помощью микротвердомера ПМТ-3, исследование поверхности образцов на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6380 при различных увеличениях, измерение плотности.
Микротвердость и плотность покрытий зависят от концентрации и размера частиц УДА или УНТ, размера получаемого зерна, а также от содержания примесей. Анализ структурной организации медных и никелевых катодных осадков показал, что при введении частиц УДА или УНТ происходит измельчение зерна, в 1,5-2 раза повышается твердость, а плотность незначительно снижается до 8,1 г/см3. Поверхность получается сплошной, равномерной, матовой, а в случае с никелевыми покрытиями - с элементами блеска, покрытие не отслаивается.
В результате полученные экспериментальные данные имеют важное практическое значение, поскольку позволяют предотвращать процессы коагуляции и седиментации частиц УДА в процессе электролитического осаждения композиционных наноструктурированных покрытий путем ультразвукового воздействия на суспензию на основе водного раствора электролита.
Claims (1)
- Способ получения композиционного покрытия, включающий осаждение металлического покрытия из водного электролита-суспензии с ультрадисперсными частицами алмаза, отличающийся тем, что осаждение проводят при постоянном восстановлении отработанной суспензии по размерам ультрадисперсных частиц воздействием ультразвуковых колебаний путем замены отработанной суспензии на восстановленную каждые 15-20 минут принудительной циркуляцией между сообщающимися ваннами гальванического осаждения и восстановления электролита.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151086/02A RU2557188C2 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Способ создания композитных покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151086/02A RU2557188C2 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Способ создания композитных покрытий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013151086A RU2013151086A (ru) | 2015-05-20 |
RU2557188C2 true RU2557188C2 (ru) | 2015-07-20 |
Family
ID=53283935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151086/02A RU2557188C2 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Способ создания композитных покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557188C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639411C2 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-12-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ получения никель-алмазного покрытия |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2368709C2 (ru) * | 2007-05-08 | 2009-09-27 | Игорь Леонидович Петров | Способ получения гальванических покрытий, модифицированных наноалмазами |
-
2013
- 2013-11-15 RU RU2013151086/02A patent/RU2557188C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2368709C2 (ru) * | 2007-05-08 | 2009-09-27 | Игорь Леонидович Петров | Способ получения гальванических покрытий, модифицированных наноалмазами |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639411C2 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-12-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ получения никель-алмазного покрытия |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013151086A (ru) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Costa et al. | Ultrasound-assisted electrodeposition and synthesis of alloys and composite materials: A review | |
Kubisztal et al. | Study of the hydrogen evolution reaction on nickel-based composite coatings containing molybdenum powder | |
Lajevardi et al. | Synthesis of functionally graded nano Al2O3–Ni composite coating by pulse electrodeposition | |
Proenca et al. | Ni growth inside ordered arrays of alumina nanopores: Enhancing the deposition rate | |
US20160017502A1 (en) | Electrochemical Process for Producing Graphene, Graphene Oxide, Metal Composites, and Coated Substrates | |
EP3633075A1 (en) | Metal porous body and method for producing metal porous body | |
Beltowska-Lehman et al. | Effect of hydrodynamic conditions of electrodeposition process on microstructure and functional properties of Ni-W/ZrO2 nanocomposites | |
JP6526392B2 (ja) | 金属フォームを合成する方法 | |
Dai et al. | Study on Cu-Al2O3 metal-matrix composite coating prepared by Laser-assisted electrodeposition | |
RU2557188C2 (ru) | Способ создания композитных покрытий | |
Schiavi et al. | Two electrodeposition strategies for the morphology-controlled synthesis of cobalt nanostructures | |
CN101333673B (zh) | 用于微弧氧化制备纳米陶瓷涂层的电解液及处理方法 | |
RU2368709C2 (ru) | Способ получения гальванических покрытий, модифицированных наноалмазами | |
Liu et al. | Structure and corrosion resistance of nickel foils deposited in a vertical gravity field | |
Simionescu-Bogatu et al. | Effect of the applied current density and deposition time on electro-codeposition process of cobalt matrix reinforced with nano-CeO2 | |
Abbott et al. | Redox fusion of metal particles using deep eutectic solvents | |
Mahdavi et al. | Effect of TiO2 nano-particles on corrosion behavior of Co-Cr alloy coatings in simulated body fluid | |
Riastuti et al. | Effect of saccharin as additive in nickel electroplating on SPCC steel | |
González-García | Sonoelectrochemical synthesis of materials | |
Ledwig et al. | Microstructure and corrosion resistance of composite nc-TiO2/Ni coating on 316L steel | |
RU2675611C1 (ru) | Способ получения нанодвойникованной медной пленки, модифицированной графеном | |
Wang et al. | Controlled aggregation of Ag nanoparticles on oxide templates on nitinol by electrodeposition | |
Indyka et al. | Microstructure and deposition relations in alumina particle strengthened Ni-W matrix composites | |
RU2420613C1 (ru) | Способ получения электролитических порошков металлов | |
Hosseinzadeh et al. | Microstructure and corrosion resistance of Ni/Cr3C2-NiCr composite coating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161116 |