RU2815844C1 - Способ получения пористого металла, сплава или псевдосплава - Google Patents
Способ получения пористого металла, сплава или псевдосплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815844C1 RU2815844C1 RU2023106790A RU2023106790A RU2815844C1 RU 2815844 C1 RU2815844 C1 RU 2815844C1 RU 2023106790 A RU2023106790 A RU 2023106790A RU 2023106790 A RU2023106790 A RU 2023106790A RU 2815844 C1 RU2815844 C1 RU 2815844C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tablets
- alloy
- mixture
- heating
- organic
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 26
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 23
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 22
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 6
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 abstract description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- HZPNKQREYVVATQ-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);diformate Chemical compound [Ni+2].[O-]C=O.[O-]C=O HZPNKQREYVVATQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L copper;diformate Chemical compound [Cu+2].[O-]C=O.[O-]C=O HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- PFQLIVQUKOIJJD-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) formate Chemical compound [Co+2].[O-]C=O.[O-]C=O PFQLIVQUKOIJJD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- VEPSWGHMGZQCIN-UHFFFAOYSA-H ferric oxalate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O VEPSWGHMGZQCIN-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 2
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020630 Co Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002440 Co–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229940087654 iron carbonyl Drugs 0.000 description 1
- PQQAOTNUALRVTE-UHFFFAOYSA-L iron(2+);diformate Chemical compound [Fe+2].[O-]C=O.[O-]C=O PQQAOTNUALRVTE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N iso-butene Natural products CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- SRWMQSFFRFWREA-UHFFFAOYSA-M zinc formate Chemical compound [Zn+2].[O-]C=O SRWMQSFFRFWREA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения пористых металлов и может быть использовано в каталитической химии для синтеза углеродных наноструктур, в том числе углеродных нанотрубок, а также в производстве катализаторов для получения промежуточных соединений и конечных продуктов органического синтеза с высокой добавленной стоимостью. Способ получения пористого металла, сплава или псевдосплава включает приготовление порошка одной органической соли или смеси порошков двух органических солей, выбранных их группы меди, никеля, железа, кобальта из ряда формиатов, оксалатов, цитратов, ацетатов перечисленных металлов при мольном соотношении в смеси от 0,1:1 до 1:0,1 и изготовление таблеток в пресс-форме. Помещение полученных таблеток в кварцевую реторту, затем в электрическую печь, продуваемую аргоном. Проведение термической обработки таблеток в потоке водорода при их нагреве от 20°С со скоростью 5-40 град/мин до конечной температуры в интервале 400-900°С, при этом нагрев останавливают на 5-15 мин при температурах разложения органических солей. Обеспечивается повышение пористости и ее равномерность по всему объему слоистого материала. 2 з.п. ф-лы, 10 ил. 2 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения пористых металлов. Изобретение может быть использовано в каталитической химии для синтеза углеродных наноструктур, в том числе углеродных нанотрубок, в качестве катализаторов для получения промежуточных соединений и конечных продуктов органического синтеза с высокой добавленной стоимостью.
Целью изобретения является повышение активности пористого металлического катализатора при одновременном упрощении процесса его получения.
Известен способ получения металлополимерного покрытия (RU 2332524 С1, С23С 24/04, C09D 5/10, C09D 177/00, C09D 123/06, C09D 167/02, 08.27.2008), включающий смешение порошкообразных полимерных частиц и порошкообразных частиц металлсодержащего прекурсора, осаждение порошкообразной смеси на поверхность детали, нагревание и оплавление полимерных частиц, термолиз прекурсора и монолитизацию покрытия. Порошкообразные полимерные частицы выбирают из группы, включающей полиамид, полиэтилентерефталат, полиэтилен высокого давления. Порошкообразные частицы металлсодержащего прекурсора представляют собой формиат или оксалат меди, никеля, цинка, или карбонил железа. Нагрев, оплавление полимерных частиц и термолиз прекурсора осуществляют одновременно в тепловом газовом потоке с плотностью 3⋅106-9-106 Вт/м2 в течение 10-4-10-3 с. Осаждение смеси и монолитизацию покрытия производят на деталь, нагретую до температуры Т=Тп+5÷40°С, где Тп - температура плавления полимера, при давлении газового потока 3-5 атм.
Однако технический результат этого способа, а именно получение покрытия, а не объемного пористого изделия, при этом пористость этого покрытия нежелательна, противоположен заявляемому способу.
Известен способ получения пористого металла (KZ 30111 А4, С22С 1/08, H01G 9/04, 15.07.2015) включает получение расплава с определенной концентрацией двух металлов, кристаллизацию и испарение одного из металлов, в котором в качестве металлов используют тантал и кадмий, получение расплава ведут наночастицами металлов докритического размера, превышение которого приводит к кристаллизации расплава.
Известен способ получения спеченных пористых металлов (SU1 840 464 A1, B22F 3/10, 03.10.2007), включающий приготовление суспензии металлического или окисного порошка в растворе органического связующего вещества, нанесение суспензии на подложку пористого полимерного материала, сушку, заготовки, удаление подложки и связующего и последующее спекание.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления металлической пены, который позволяет свободно контролировать такие характеристики, как размер пор и пористость металлической пены, приготавливать металлическую пену в форме пленок или листов, которые традиционно было трудно производить, особенно в форме тонких пленок или а также листы и приготовьте металлическую пену, имеющую превосходные другие физические свойства, такие как механическая прочность. Согласно одному из примеров настоящей заявки можно эффективно сформировать структуру, в которой такой металлический пенопласт интегрирован в материал металлической основы с хорошей силой сцепления. (ЕР3626371 (А1), также опубликовано, как: ЕР3626371 (А4), ЕР3626371 (B1), CN110612173 (A), JP2020519768 (A) B22F 3/11; B22F 7/00, 2020-03-25).
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение пористости и ее равномерности по всему объему слоистого материала.
Технический результат достигается тем, что способ получения пористого металла, сплава или псевдосплава включает приготовление порошка одной органической соли или смеси порошков двух органических солей, выбранных из группы меди, никеля, железа, кобальта из ряда формиатов, оксалатов, цитратов, ацетатов перечисленных металлов при мольном соотношении в смеси от 0.1:1 до 1:0.1, изготовление таблеток в пресс-форме, помещение их в кварцевую реторту, затем в электрическую печь, продуваемую аргоном, проведение термической обработки таблеток в потоке водорода при их нагреве от 20°С со скоростью 5-40 град/мин до конечной температуры в интервале 400-900°С, при этом нагрев останавливают на 5-15 мин при температурах разложения органических солей, кроме того при приготовлении порошка из одной органической соли к нему добавляют газифицирующую добавку из ряда винилбутиралей, карбонатов или кислых карбонатов аммония, натрия, калия в мольном соотношении от 0.1:1 до 1:0.1, а при приготовлении смеси порошков двух органических солей к ней добавляют газифицирующую добавку из ряда винилбутиралей, карбонатов или кислых карбонатов аммония, натрия, калия в мольных отношениях 1:0.1:(0.1-1) до 0.1:1:(0.1-1).
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Готовят порошок одной органической соли или смеси порошков двух органических солей, выбранных из группы меди, никеля, железа, кобальта из ряда формиатов, оксалатов, цитратов, ацетатов перечисленных металлов в мольном соотношении в смеси 0.1:1 до 1:0.1, изготавливают таблетки в пресс-форме, помещают их в кварцевую реторту, а затем в электрическую печь, где продувают аргоном и проводят термическую обработку таблеток в потоке водорода при их нагреве от 20°С со скоростью 5-40 град/мин до конечной температуры в интервале 400-900°С, нагрев останавливают на 5-15 мин при температурах разложения органических солей. Также при приготовлении порошка из одной органической соли к нему добавляют газифицирующую добавку из ряда винилбутиралей, карбонатов или кислых карбонатов аммония, натрия, калия в мольном соотношении 1:0.1 до 0.1:1, или при приготовлении смеси порошков двух органических солей к ней добавляют газифицирующую добавку из ряда винилбутиралей, карбонатов или кислых карбонатов аммония, натрия, калия в мольных отношениях от 1:0.1:(0.1÷1) до 0.1:1:(0.1÷1) соответственно. Необходимую пористость таблеток обеспечивают варьированием содержания газифицирующей добавки и конечной температуры нагрева. Используют коммерческие "хч" органические соли и газифицирующие добавки.
При содержании компонента меньше 0.1 в случае одной соли получается либо таблетка из одной соли металла без газификатора, что не всегда дает необходимую пористость, либо газифицирующая добавка без соли металла, что не дает технологический результат. При содержании компонента меньше 0.1 в случае двух солей получается либо таблетка из одной соли металла без газификатора, что не всегда дает необходимую пористость, либо таблетка из газифицирующей добавки с одной солью металла, что описано отдельно, либо порошок из двух солей металлов без газифицирующей добавки, что не всегда дает необходимую пористость. Таблетка с избытком газифицирующей добавки 1:1:1 не соответствует заявленному техническому результату (на Фиг. 8).
Сущность предлагаемого способа подтверждается следующими примерами.
Пример 1. Исходную смесь порошка формиата никеля с газифицирующей добавкой карбоната аммония в мольном соотношении 1:0.2 и количестве 1 г помещают в пресс-форму диаметром 13 мм и прессуют, подбирая давление так, чтобы таблетки не имели трещин и сколов. Полученные таблетки 1 помещают в кварцевую лодочку 2 и затем в газоплотную кварцевую реторту 3 для термической обработки таблеток в потоке газа, 4 - трубка ввода газа, 5 - трубка вывода газа. (Фиг. 1). Реторту помещают в электрическую печь и продувают аргоном через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение 5 мин. Затем включают нагрев со скоростью 10 град/мин, и продувают водородом через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение всего процесса термообработки и охлаждения. Нагрев программируют так, чтобы по достижении температуры разложения формиата никеля (210°С) температура печи в течение 10 мин не изменялась. Конечную температуру 600°С поддерживают 30 мин, затем печь выключают, реактор охлаждают до комнатной температуры в потоке аргона и извлекают таблетки. Материал представляет собой переплетение цепочек металлического никеля средним диаметром 300 нм, при этом среднее расстояние между цепочками составляет 500 нм (Фиг. 2). Плотность таблеток определяют по формуле ρ=m/V, где m - масса таблетки, V - объем таблетки. Пористость таблеток П определяют по формуле П=1-ρ/ρт, где ρт=8.91 г/см - плотность никеля. Оценка пористости материала таблетки составляет 85%.
Пример 2. Исходную смесь порошков оксалата железа и формиата меди в мольном соотношении 1:1 и количестве 1 г помещают в пресс-форму диаметром 13 мм и прессуют, подбирая давление так, чтобы таблетки не имели трещин и сколов. Полученные таблетки 1 помещают в кварцевую лодочку 2 и затем в газоплотную кварцевую реторту 3 для термической обработки таблеток в потоке газа, 4 - трубка ввода газа, 5 - трубка вывода газа. (Фиг. 1). Реторту помещают в электрическую печь и продувают аргоном через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение 5 мин. Затем включают нагрев со скоростью 5 град/мин и продувают водородом через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение всего процесса термообработки и охлаждения. Нагрев программируют так, чтобы по достижении температуры разложения формиата меди (220°С) и формиата железа (370°С) температура печи в течение 10 мин не изменялась. Конечную температуру 800°С поддерживают 20 мин, затем печь выключают, реактор охлаждают до комнатной температуры в потоке аргона и извлекают таблетки. Из результатов РФА анализа материала таблетки в 10 точках поверхности видно, что количество инертной добавки А1 приблизительно одинаково во всех 10 точках. Однако отношение содержаний Fe и Си в этих точках изменяется в десятки раз (ср. точки 1 и 5). Это означает, что переплетающиеся цепочки металлов (Фиг. 3) состоят из разных металлов, т.е. получен псевдосплав (Табл. 1).
Микрофотографии таблеток из смесей оксалата железа и формиата меди в мольном соотношении 0.1:1 и 1:0.1, а именно на границах интервала изменения составов приведены на Фиг. 4 и Фиг. 5 соответственно. Они практически соответствуют микрофотографиям таблеток из чистых металлов меди и железа соответственно, но с уменьшенной пористостью, так как таблетки получены без газифицирующей добавки.
Пример 3. Исходную смесь порошков формиата никеля и формиата меди с газифицирующей добавкой кислого карбоната натрия в мольном соотношении 1:1:0.5 и количестве 1 г помещают в пресс-форму диаметром 13 мм и прессуют, подбирая давление так, чтобы таблетки не имели трещин и сколов. Полученные таблетки 1 помещают в кварцевую лодочку 2 и затем в газоплотную кварцевую реторту 3 для термической обработки таблеток в потоке газа, 4 - трубка ввода газа, 5 - трубка вывода газа. (Фиг. 1). Реторту помещают в электрическую печь и продувают аргоном через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение 5 мин. Затем включают нагрев со скоростью 40 град/мин и продувают водородом через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение всего процесса термообработки и охлаждения. Нагрев программируют так, чтобы по достижении температуры разложения формиата никеля (210°С) и формиата меди (220°С) температура печи в течение 15 мин не изменялась. Конечную температуру 900°С поддерживают 20 мин, затем печь выключают, реактор охлаждают до комнатной температуры в потоке аргона и извлекают таблетки. Результаты РФА анализа материала таблетки в 6 точках поверхности показывают, что количество инертной добавки Al приблизительно одинаково во всех 6 точках. Отношение содержаний Ni и Со в каждой из этих точках практически не изменяется. Это означает, что переплетающиеся цепочки металлов (Фиг. 6) состоят из сплава Со - Ni. Наличие примесей С и О обусловлено остатками газифицирующей добавки. (Табл. 2).
Микрофотографии таблеток из смесей формиата никеля и формиата меди в мольном соотношении 1:1:0.1 и 1:1:1 с газифицирующей добавкой кислого карбоната натрия на границах интервала изменения газифицирующей добавки приведены на Фиг. 7 и Фиг. 8 соответственно. Микрофотография таблетки состава 1:1:0.1 обладает меньшей пористостью, чем таблетка в середине интервала 1:1:0.5 на Фиг. 6. Таблетка с избытком газифицирующей добавки 1:1:1 на Фиг. 8 не соответствует заявленному техническому результату.
В следующих двух примерах приведено использование полученных материалов как катализатора для получения углеродных нанотрубок.
Пример 4. Исходную смесь порошков формиата никеля и формиата кобальта с газифицирующей добавкой кислого карбоната калия в мольном соотношении 1:1:0.4 и количестве 1 г помещают в пресс-форму диаметром 13 мм и прессуют, подбирая давление так, чтобы таблетки не имели трещин и сколов. Полученные таблетки 1 помещают в кварцевую лодочку 2 и затем в газоплотную кварцевую реторту 3 для термической обработки таблеток в потоке газа, 4 - трубка ввода газа, 5 - трубка вывода газа. (Фиг. 1). Реторту помещают в электрическую печь и продувают аргоном через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение 5 мин. Затем включают нагрев со скоростью 10 град/мин и продувают водородом через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение всего процесса термообработки и охлаждения. Нагрев программируют так, чтобы по достижении температуры разложения формиата кобальта (170°С) и формиата никеля (210°С) температура печи в течение 10 мин не изменялась. Конечную температуру 400°С поддерживают 30 мин, затем печь выключают, реактор охлаждают до комнатной температуры в потоке аргона и извлекают таблетки. Таблетку Co-Ni помещают в пламя пропан-воздушной горелки на 1 мин. Из микрофотографии поверхности таблетки видно, что на поверхности таблетки образуются двумерные цепочки одностенных углеродных нанотрубок (Фиг. 9).
Пример 5. Исходную смесь порошков формиата никеля и формиата меди с газифицирующей добавкой поливинилбутираля в мольном соотношении 1:1:0.5 и количестве 1 г помещают в пресс-форму диаметром 13 мм и прессуют, подбирая давление так, чтобы таблетки не имели трещин и сколов. Полученные таблетки 1 помещают в кварцевую лодочку 2 и затем в газоплотную кварцевую реторту 3 для термической обработки таблеток в потоке газа, 4 - трубка ввода газа, 5 - трубка вывода газа. (Фиг. 1). Реторту помещают в электрическую печь и продувают аргоном через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение 5 мин. Затем включают нагрев со скоростью 10 град/мин и продувают водородом через трубки 4 и 5 с расходом 1 л/мин в течение всего процесса термообработки и охлаждения. Нагрев программируют так, чтобы по достижении температуры разложения формиата никеля (210°С) и формиата меди (220°С) температура печи в течение 5 мин не изменялась. Конечную температуру 800°С поддерживают 20 мин, затем печь выключают, реактор охлаждают до комнатной температуры в потоке аргона и извлекают таблетки. Таблетку Cu-Ni помещают в плазму индукционного разряда в 3 Торр изобутена С4Н8 на 30 мин. Из микрофотографии поверхности таблетки видно, что на поверхности таблетки образуются пространственные структуры, состоящие из одностенных углеродных нанотрубок (Фиг. 10а), показанные при большем увеличении на Фиг. 10б.
Таким образом, предлагаемая совокупность признаков изобретения позволяет получать в одну технологическую стадию пористые металлы, сплавы и псевдосплавы с размером пор около 500 нм.
Полученные пористые материалы могут быть использованы в каталитической химии для синтеза углеродных наноструктур, в том числе углеродных нанотрубок, в производстве катализаторов для получения промежуточных соединений и конечных продуктов органического синтеза с высокой добавленной стоимостью.
Claims (3)
1. Способ получения пористого металла, сплава или псевдосплава, включающий приготовление порошка одной органической соли или смеси порошков двух органических солей, выбранных из группы меди, никеля, железа, кобальта из ряда формиатов, оксалатов, цитратов, ацетатов перечисленных металлов при мольном соотношении в смеси от 0,1:1 до 1:0,1, изготовление таблеток в пресс-форме, помещение их в кварцевую реторту, затем в электрическую печь, продуваемую аргоном, проведение термической обработки таблеток в потоке водорода при их нагреве от 20°С со скоростью 5-40 град/мин до конечной температуры в интервале 400-900°С, при этом нагрев останавливают на 5-15 мин при температурах разложения органических солей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при приготовлении порошка из одной органической соли к нему добавляют газифицирующую добавку из ряда винилбутиралей, карбонатов или кислых карбонатов аммония, натрия, калия в мольном соотношении от 0,1:1 до 1:0,1.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков двух органических солей к ней добавляют газифицирующую добавку из ряда винилбутиралей, карбонатов или кислых карбонатов аммония, натрия, калия в мольных отношениях от 1:0,1:(0,1-1) до 0,1:1:(0,1-1).
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815844C1 true RU2815844C1 (ru) | 2024-03-22 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2131323C1 (ru) * | 1995-04-14 | 1999-06-10 | С.А.Е.С.Геттерс С.п.А. | Способ получения высокопористых неиспаряющихся геттерных материалов и материалы, полученные этим способом |
| DE69827844D1 (de) * | 1997-09-26 | 2004-12-30 | Massachusetts Inst Technology | Verfahren zur herstellung von teilen aus pulvern unter verwendung von aus metallsalz gewonnenen bindern |
| US20200147693A1 (en) * | 2017-07-28 | 2020-05-14 | Rijksuniversiteit Groningen | A method for producing a metallic structure and a metallic structure obtainable by the method |
| EP3626371B1 (en) * | 2017-05-16 | 2022-02-09 | LG Chem, Ltd. | Method for manufacturing metal foam |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2131323C1 (ru) * | 1995-04-14 | 1999-06-10 | С.А.Е.С.Геттерс С.п.А. | Способ получения высокопористых неиспаряющихся геттерных материалов и материалы, полученные этим способом |
| DE69827844D1 (de) * | 1997-09-26 | 2004-12-30 | Massachusetts Inst Technology | Verfahren zur herstellung von teilen aus pulvern unter verwendung von aus metallsalz gewonnenen bindern |
| EP3626371B1 (en) * | 2017-05-16 | 2022-02-09 | LG Chem, Ltd. | Method for manufacturing metal foam |
| US20200147693A1 (en) * | 2017-07-28 | 2020-05-14 | Rijksuniversiteit Groningen | A method for producing a metallic structure and a metallic structure obtainable by the method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| GNEDOVETS A.G. et.al. Highly porous, hierarchically structured nickel nanomaterials consolidated by powder metallurgy methods. Journal of Physics: Conference Series, June 2021, p. 1-6. ЗЕЛЕНСКИЙ В.А. и др. Микро- и наномодифицированные структуры при циклической окислительно-восстановительной обработке пористого никеля, спеченного с использованием порообразователя. Новые технологии получения и обработки материалов. 2022, N11, с. 69-82. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100457963C (zh) | 溅射靶及其制造方法 | |
| JP4836136B2 (ja) | 金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲット及びその製造方法 | |
| CN109338137B (zh) | 制备含氮化铬的喷涂粉末的方法 | |
| EP3175015A2 (en) | Porous materials comprising two-dimensional nanomaterials | |
| JPS6196016A (ja) | 無定形金属合金粉末、嵩高対象物及び固相分解反応によるその合成法 | |
| KR102589697B1 (ko) | 니켈 분말 | |
| Nagashima et al. | Preparation of fine Ni particles by the spray-pyrolysis technique and their film forming properties in the thick film method | |
| US5853451A (en) | Ultrafine spherical nickel powder for use as an electrode of laminated ceramic capacitors | |
| Wei et al. | Facile electroless copper plating on diamond particles without conventional sensitization and activation | |
| KR100821450B1 (ko) | 니켈분말의 제조방법 | |
| TW574377B (en) | Sintered tungsten target for sputtering and method for preparation thereof | |
| RU2815844C1 (ru) | Способ получения пористого металла, сплава или псевдосплава | |
| Samsuri et al. | Studies on influence of hydrogen and carbon monoxide concentration on reduction progression behavior of molybdenum oxide catalyst | |
| WO2006051736A1 (ja) | 水素分離膜及び水素分離膜形成用スパッタリングターゲット及びその製造方法 | |
| Lei et al. | Mono-disperse spherical Cu–Zn powder fabricated via the low wettability of liquid/solid interface | |
| JP2002105765A (ja) | カーボンナノファイバー複合体およびカーボンナノファイバーの製造方法 | |
| CN109574000B (zh) | 一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料及其制备方法 | |
| JP2007084901A (ja) | 金属ガラス薄膜積層体 | |
| KR100593268B1 (ko) | 화학기상응축법에 의한 탄화물이 코팅된 철 나노분말제조공정 | |
| JP6494338B2 (ja) | ニッケル粒子の製造方法 | |
| Shin et al. | Facile synthesis of single-phase alpha-tungsten nanopowders from ammonium paratungstate by RF induction thermal plasma and thermochemical reduction | |
| JP4546050B2 (ja) | ニッケル合金粉末の製造方法 | |
| JPS62119B2 (ru) | ||
| KR100869065B1 (ko) | 금속 나노 분말의 소결 방법 및 그 소결체, 금속 나노 분말의 제조 방법 | |
| CN114643061B (zh) | 一种用于制备碳纳米管的催化剂的还原方法 |