Способ получения композиционного металл-дисперсного покрытия, дисперсная система для осаждения композиционного металл-дисперсного покрытия и способ ее получения Российский патент 2021 года по МПК C25D15/00 C25D5/02 C25D5/10 C23C18/52 B82Y30/00 

Изобретение относится к способу получения композиционного металл-дисперсного покрытия посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита и может найти широкое применение в промышленности, транспорте, атомной промышленности, военной области, авиационной и космической областях.

В настоящее время создание композиционных металл-дисперсных покрытий, которые обладают высокими эксплуатационно-техническими характеристиками, за счет повышения коррозионной стойкости, твердости, прочности, термостойкости, огнестойкости, жаропрочности, химической стойкости, износостойкости, адгезии к поверхности металлической, полимерной, керамической или композитной основы и нанесенному слою, изменение коэффициента теплопроводности покрытия в зависимости от его назначения, снижения коэффициента трения и повышения качества нанесения покрытия, является одной их актуальных проблем.

Известен способ получения электрохимического серебряного покрытия, RU №2599471, 10.10.2016 г.

Способ включает электрохимическое осаждения серебра и модифицированного аммиачной водой детонационного алмаза (МДНА) и позволяет получить покрытие с увеличенной твердостью [1].

Известен способ получения электрохимического серебро-наноуглерод-алмазного покрытия, RU №2599473, 10.10.2016 г.

Способ включает электрохимическое осаждение серебра и модифицированного азотной кислотой наноуглерод-алмазный материал (МНУАМ) и позволяет получить покрытие с увеличенной твердостью [2].

Известен способ получения электрохимического хром-алмазного покрытия RU №2585608, 27.05.2016 г.

Способ получения из электролита хромирования, содержащего взвесь частиц алмаза, представляющих собой смесь нанодисперсных алмазов детонационного синтеза (ДНА) с размером монокристаллов 2…20 нм и алмазов статического синтеза (АСС) с размером монокристаллов 2…250 нм, при суммарной концентрации смеси алмазов в электролите 2…30 г/л [3].

Известно композиционное металл-алмазное покрытие, способ его получения, алмазосодержащая добавка электролита и способ ее получения, RU №2699699, 09.09.2019 г.

Композиционное металл-алмазное покрытие выполнено в виде двухслойной металлической пленки и содержит первый слой осажденного металла, выбранного из определенной группы, и нанесенный на него второй слой из металла указанной группы с диспергированными в нем частицами синтетического углеродного алмазосодержащего вещества.

Способ его получения заключается в осаждении на поверхность изделия первого слоя посредством химического или электрохимического осаждения ионов осаждаемого металла выбранного из определенной группы, а затем осаждают второй слой из металла указанной группы и дисперсную систему, состоящую из смеси жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, при этом в качестве дисперсной среды используют воду, а в качестве твердой дисперсной фазы используют частицы синтетического углеродного алмазосодержащего вещества, а в качестве стабилизатора используют неорганические электролиты, органические электролиты или их смесь.

Алмазосодержащая добавка электролита состоит из смеси жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, где в качестве твердой дисперсной фазы используют частицы синтетического углеродного алмазосодержащего вещества, а в качестве стабилизатора используют неорганические электролиты, органические электролиты или их смесь.

Способ получения алмазосодержащей добавки включает отжиг в инертной среде порошка алмазосодержащей шихты, затем обработку различными химическими веществами, обработку ультразвуком, вакуумом, гидродинамическим воздействием и отмыванием продукта водой с добавлением стабилизатора [4].

Известно композиционное металл-алмазное покрытие, способ его получения, дисперсная система для осаждения композиционного металл-алмазного покрытия и способ ее получения, RU №2706931, 21.11.2019 г.

Композиционное металл-алмазное покрытие выполнено в виде образованной на поверхности изделия металлической пленки и содержит два слоя осажденного металла, выбранного из определенной группы, с диспергированными в них частицами синтетического углеродного алмазосодержащего вещества.

Способ его получения заключается в том, что осаждают первый слой посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого металла, выбранного из определенной группы, и дисперсную систему, состоящую из смеси жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, при этом в качестве дисперсной среды используют воду, а в качестве твердой дисперсной фазы используют частицы синтетического углеродного алмазосодержащего вещества, при этом стабилизатор выбран из группы, включающий низкомолекулярный электролит, коллоидное поверхностно-активное вещество или их сочетание, затем осаждают второй слой аналогичным образом, при этом до и после осаждения каждого из слоев проводят обработку поверхности промывкой водой, сушкой, обработкой химическими веществами, обработкой механическим способом, термической обработкой или несколькими из них.

Дисперсная система для получения композиционного металл-алмазного покрытия состоит из смеси жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, где в качестве твердой дисперсной фазы используют частицы синтетического углеродного алмазосодержащего вещества, а в качестве стабилизатора используют низкомолекулярный электролит, например, органический электролит, неорганический электролит, при этом коллоидное поверхностно-активное вещество представляет собой анионное ПАВ.

Способ получения дисперсной системы включает отжиг в инертной среде порошка алмазосодержащей шихты, затем обработку различными химическими веществами, обработку ультразвуком, вакуумом, гидродинамическим воздействием и отмыванием продукта водой с добавлением упомянутого стабилизатора [5].

Данное решение [5] принято в качестве прототипа

Известные решения [1, 2, 3,4, 5] имеют ряд недостатков.

Недостатки решения [1]:

1. Способ рассматривает осаждение только двух веществ серебра и модифицированного аммиачной водой детонационного алмаза (МДНА).

2. Способ нанесения и электролит не предусматривают получение многослойного покрытия.

3. Способ получения нанесения и электролит не используют источник ионов других осаждаемых металлов кроме серебра.

4. Способ получения использует только дисперсные частицы МДНА для электрохимического осаждения серебряного покрытия.

5. Осаждение покрытия осуществляется на всю поверхность изделия.

Недостатки решения [2]:

1. Способ рассматривает осаждение только двух веществ серебра и модифицированного азотной кислотой наноуглерод-алмазного материала (МНУАМ).

2. Способ нанесения и электролит не предусматривают получение многослойного покрытия.

3. Способ получения нанесения и электролит не используют источник ионов других осаждаемых металлов кроме серебра.

4. Способ получения использует только дисперсные частицы МНУАМ для электрохимического осаждения серебряного покрытия.

5. Осаждение покрытия осуществляется на всю поверхность изделия.

Недостатки решения [3]:

1. Способ получения хром-алмазного покрытия осуществляют только из электролита хромирования.

2. Способ получения использует только смесь нанодисперсных алмазов детонационного синтеза (ДНА) с размером монокристаллов 2…20 нм и алмазов статического синтеза (АСС) с размером монокристаллов 2…250 нм.

3. Способ не использует стабилизатор дисперсной системы для повышения ее агрегативной устойчивости за счет предотвращения слипания частиц ДНА и АСС.

4. Хром-алмазное покрытие представляет собой только однослойное покрытие в виде металлической пленки, содержащей диспергированные в указанной металлической пленке частицы ДНА и АСС.

5. Осаждение покрытия осуществляется на всю поверхность изделия.

Недостатки решения [4]:

1. Композиционное металл-алмазное покрытие только во втором слое содержит дисперсные частицы синтетического углеродного алмазосодержащего вещества.

2. В качестве дисперсных частиц используют только синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество или алмазную шихту.

3. Способ получения композиционного металл-алмазного покрытия рассматривает только двухслойную металлическую пленку, при этом первый слой содержит только металлическую пленку осажденного металла, выбранного из определенной группы, и нанесенный на него второй слой из металла указанной группы с диспергированными в нем частицами синтетического углеродного алмазосодержащего вещества.

4. Способ получения в качестве стабилизатора содержит только неорганические и органические электролиты и не использует широкий класс поверхностно-активных веществ.

5. Алмазосодержащая добавка электролита также качестве стабилизатора содержит только неорганические и органические электролиты и не использует широкий класс поверхностно-активных веществ.

6. Осаждение покрытия осуществляется на всю поверхность изделия.

Недостатки решения [5]:

1. В качестве дисперсных частиц используют только синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество или алмазную шихту.

2. Способ получения композиционного металл-алмазного покрытия рассматривает только двухслойную металлическую пленку с диспергированными в них частицами синтетического углеродного алмазосодержащего вещества.

3. Способ получения в качестве стабилизатора не использует широкий класс поверхностно-активных веществ, например, неионогенное ПАВ, катионное ПАВ, амфотерное ПАВ или их смеси.

4. Композиционное металл-алмазное покрытие и способ его получения не используют в качестве твердой дисперсной фазы диспергированные частицы вещества, например, углерод и его аллотропные формы, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их различные сочетания

5. В дисперсной системе и способе ее получения не используют диспергированные частицы вещества, например, углерод и его аллотропные формы, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их различные сочетания.

6. В дисперсной системе и способе ее получения не используют в качестве стабилизатора, например, неионогенное ПАВ, катионное ПАВ, амфотерное ПАВ или их смеси.

7. Осаждение покрытия осуществляется на всю поверхность изделия.

Известные указанные выше решения обладают рядом существенных недостатков и не обладают требуемыми в настоящее время эксплуатационно-техническими характеристиками по коррозионной стойкости, твердости, прочности, термостойкости, огнестойкости, жаропрочности, химической стойкости, износостойкости, адгезии к поверхности металлической, полимерной, керамической или композитной основы и нанесенному слою, изменению коэффициента теплопроводности покрытия в зависимости от его назначения, снижению коэффициента трения и повышению качества нанесения покрытия.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения композиционного металл-дисперсного покрытия, дисперсной системы для осаждения композиционного металл-дисперсного покрытия из раствора или электролита и способа ее получения для достижения более высоких эксплуатационно-технических характеристик за счет повышения коррозионной стойкости, твердости, прочности, термостойкости, огнестойкости, жаропрочности, химической стойкости, износостойкости, адгезии к поверхности металлической, полимерной, керамической или композитной основы и нанесенному слою, изменения коэффициента теплопроводности покрытия в зависимости от его назначения, снижения коэффициента трения и повышения качества нанесения покрытия, использование стабилизирующих веществ в дисперсной системе для повышения ее агрегативной устойчивости за счет предотвращения слипания диспергированных частиц вещества.

Решение данной задачи достигается тем, что способ получения композиционного металл-дисперсного покрытия, включающий осаждение металла и твердой дисперсной фазы в виде металлической пленки, отличающийся тем, что на поверхность изделия осаждают, как минимум, один слой, нанесенный на часть поверхности изделия, или слой в виде геометрических фигур, полос или сетки, посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого вещества, выбранный из группы, содержащей железо, никель, хром, цинк, свинец, олово, сурьма, кадмий, титан, вольфрам, висмут, ниобий, цирконий, гафний, иттрий, ванадий, молибден, бериллий, марганец, магний, кобальт, медь, золото, серебро, платина, палладий, родий, фосфор, бор или их различные сочетания и дисперсную систему, состоящую из смеси: жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, причем в качестве дисперсной среды используют воду, в качестве твердой дисперсной фазы используют смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащей углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание, при этом углерод выбирают из группы, содержащей графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетические углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание, силицид выбирают из группы, содержащей силицид марганца, силицид хрома, силицид железа, силицид магния, силицид цинка, дисилицид молибдена, дисилицид вольфрама, дисилицид титана, дисилицид тантала или их сочетание, карбид выбирают из группы, содержащей карбид титана, карбид кремния, карбид бора, карбид циркония, карбид гафния, карбид ниобия, карбид ванадия, карбид хрома, карбид никеля, карбид тантала, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид тантала-гафния или их сочетание, нитрид выбирают из группы, содержащей нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид ванадия, нитрид ниобия, нитрид тантала, нитрид углерода-бора, нитрид циркония или их сочетание, карбонитрид выбирают из группы, содержащей карбонитрид гафния, карбонитрид титана, карбонитрид циркония и их сочетание, борид выбирают из группы, содержащей диборид тантала, диборид вольфрама, диборид бериллия, диборид магния, диборид ванадия, диборид молибдена, диборид титана, диборид циркония, диборид хрома, диборид гафния, диборид ниобия и их сочетание, оксид выбирают из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, оксид графена, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа, оксид хрома, оксид никеля, оксид цинка, оксид кобальта, оксид иттрия, оксид неодима, оксид ниобия, оксид тербия, оксид висмута, оксид кадмия, оксид магния, оксид марганца, оксид молибдена, оксид бериллия, оксид вольфрама или сочетание веществ из указанных групп, а стабилизатор вводят в дисперсную систему в количестве 0,01-12 г/л дисперсной системы и выбирают из группы, содержащей низкомолекулярный электролит, коллоидное поверхностно-активное вещество или их сочетание, затем, при необходимости, осаждают как минимум один следующий слой посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого вещества, выбранный из указанной группы и указанную дисперсную систему, причем при осаждении из раствора или электролита концентрация указанных диспергированных частиц вещества в дисперсной системе составляет от 0,05 до 30 г/л, а размер частиц составляет от 1 до 300 нм, при этом до и после осаждения каждого из слоев производят обработку поверхности промывкой водой, сушкой, обработкой химическими веществами путем обезжиривания, травления, анодного декапирования, сенсибилизации, активирования или несколькими из них, механической обработкой, термической обработкой или несколькими из них.

На Фиг. 1 представлено композиционное металл-дисперсное покрытие (КМДП) в виде части поверхности изделия.

На Фиг. 2 представлено КМДП в виде геометрических фигур на поверхности изделия.

На Фиг. 3 представлено КМДП в виде полос на поверхности изделия.

На Фиг. 4 представлено КМДП в виде сетки на поверхности изделия.

Подобный подход позволяет значительно сократить площадь поверхности нанесения КМДП на изделие, не снижая эксплуатационно-технических характеристик самого изделия.

Например, для железнодорожного транспорта, можно наносить КМДП только на контактную поверхность рельса и колесной пары в виде части поверхности или в виде геометрических фигур.

Например, для автомобильного транспорта, можно наносить КМДП на поверхность шеек коленчатого вала или гильзы блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания в виде полос или сеток.

Например, для деталей машин и механизмов, можно наносить КМДП на поверхность деталей в местах трения или местах максимальных динамических нагрузок в виде части поверхности, геометрических фигур, полос, сеток.

Химическое осаждение покрытия осуществляют методом вытеснения, методом гальванической пары, методом химического восстановления или сочетанием методов.

Метод вытеснения основан на вытеснении ионов металла из раствора более активным металлом, например, осаждение меди на железную пластинку, помещенную в раствор сульфата меди.

Метод гальванической пары основан на создании гальванической пары между металлом основы и более активным металлом, например, при осаждении серебра на медную пластинку создают гальваническую пару с помощью более активного металла алюминия и магния. В этом случае более активный металл отдает свои электроны меди и на отрицательно заряженной медной поверхности ионы Ag⁺ восстанавливаются до металла.

Метод химического восстановления заключается в том, что металлические покрытия получают в результате восстановления ионов металла из водных растворов, содержащих восстановитель. В настоящее время существуют способы получения покрытий методом химического восстановления более чем для 20 различных металлов. В основе метода химического восстановления лежит реакция взаимодействия ионов металла с растворенным восстановителем на поверхности металла. Окисление восстановителя и восстановление ионов металла протекают с заметной скоростью на металлах, проявляющих автокаталитические свойства, то есть металл, образовавшийся в результате химического восстановления из раствора, катализирует в дальнейшем реакцию окисления восстановителя. Автокаталитическими свойствами обладают: никель, железо, медь, серебро, золото, палладий, платина. Существует общеизвестный ряд активности металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах Li-Rb-K-Ba-Sr-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Cr-Zn-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-H-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pd-Pt-Au. В данном ряду слева-направо происходит ослабление восстановительной способности металлов, а справа-налево происходит ослабление окислительной способности катионов металлов в водном растворе. Для химического или электрохимического осаждения используют водный раствор и электролит, содержащий вещества, выбранные из группы, содержащей неорганическую соль в виде сульфата, хлорида или цианида, неорганическое цианистое комплексное соединение, неорганическую или органическую кислоту, и, при необходимости, дополнительные ингредиенты, выбранные из группы, содержащей хромовый ангидрид, дихромат калия, дихромат натрия, дихромат аммония, бисульфат натрия, углекислый натрий, сернокислый натрий, гидроксид натрия, аммиак, гидроксид аммония, гидразин, сульфат гидразина, хлорид гидразиния, гидрокарбонат аммония, гипопосфит натрия, гипопосфит кальция, борогидрид, боразол, гидразинборан, а также ионы металлов в низшей степени окисления Fe²⁺, Sn²⁺, Ti³⁺, Cr²⁺, Mn²⁺, Ce²⁺, Cu⁺, титанат натрия, нитрат аммония, нитрат натрия, ацетат натрия, ацетат аммония, ацетат хрома, ацетат никеля, фторид хрома, фосфинат аммония, цитрат магния, цитрат натрия, сахарин, фтористый хромил, тиомочевину, сегнетову соль, гликоль, клей глютиновый, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, фталимид, фторид натрия, ванадиевую кислоту, берилливую кислоту, висмутовую кислоту, молибденовую кислоту фенолфталеин, бутандиол, трихлорэтиламид, лаурилсульфат натрия, монофосфат цинка, нитрат цинка или их сочетание, сульфаты выбирают из группы, содержащей сульфат натрия, сульфат цинка, сульфат меди, сульфат никеля, сульфат железа, сульфат хрома, сульфат марганца, сульфат магния, сульфат аммония, сульфат свинца (II, IV), дисульфид вольфрама, сульфат висмута (III), сульфат кобальта (II, III), сульфат сурьмы, сульфат титана (II, III, IV), сульфат ванадия (II, III), сульфат бериллия, сульфат родия (III), сульфат олова (II, IV), сульфат циркония (IV), триоксид-дисульфат диниобия, сульфат гафния, сульфат иттрия или их смесь, хлориды выбирают из группы, содержащей хлорид натрия, хлорид аммония, хлорид железа, хлорид никеля, хлорид хрома (II, III, IV), хлорид цинка, хлорид сурьмы (III, V), хлорид свинца (II, IV), хлорид вольфрама (II, III, IV, V, VI), хлорид висмута (I, II, III, IV), хлорид кобальта (II, III), хлорид магния (II), хлорид кадмия (II), хлорид марганца (II, IV), хлорид меди (I, II), хлорид золота (I, II, III), хлорид серебра, хлорид платины (II, IV), хлорид палладия, хлорид родия (III), хлорид ванадия (III), хлорид молибдена (II, III, IV), хлорид бериллия, хлорид олова (II, IV), хлорид ниобия (III, IV, V), хлорид циркония (II, III, IV), хлорид иттрия или их смесь, цианиды выбирают из группы, содержащей цианид натрия, цианид калия и цианид меди, неорганическое цианистое соединение выбирают из группы, содержащей дицианоаргентат калия и дицианоурат калия, в качестве неорганической или органической кислоты используют: серную кислоту, соляную кислоту, хромовую кислоту, борную кислоту, фтороводородную кислоту, цианистоводородную кислоту, угольную кислоту, азотистую кислоту, сероводородную кислоту, хлорноватистую кислоту, фосфорноватистую кислоту, ортофосфорную кислоту, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, уксусную кислоту, муравьиную кислоту или их смесь. Неорганические и органические кислоты добавляются в раствор и электролит для выбора и корректировки оптимального значения водородного показателя рН являющегося мерой активности ионов водорода в электролите, количественно выражающих их кислотность. Как уже отмечалось выше дисперсная система состоит из смеси: жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, причем в качестве дисперсной среды используют воду, в качестве твердой дисперсной фазы смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц выбранных из указанной группы, в качестве стабилизатора используют вещество, выбранное из группы: низкомолекулярный электролит, коллоидное поверхностно-активное вещество (ПАВ) или их сочетание. Стабилизатор, это вещество, добавление которого в дисперсную систему повышает ее агрегативную устойчивость, то есть препятствует слипанию дисперсных частиц из указанной группы, обеспечивает равномерное коллоидальное распределение твердой дисперсной фазы в жидкой дисперсной среде, предотвращает оседание дисперсных частиц из указанной группы, что приводит к упрощению технологии и повышению качества нанесения покрытия.

Низкомолекулярный электролит может быть выбран из группы: неорганический электролит, органический электролит, при этом в качестве неорганического электролита выбирают кислоты из группы, содержащей серную кислоту, соляную кислоту, борную кислоту, фтороводородную кислоту, ортофосфорную кислоту, хромовую кислоту, цианистоводородную кислоту, угольную кислоту, азотистую кислоту, сероводородную кислоту или их смесь, или из группы гидроксидов, содержащей гидроксид натрия, гидроксид калия, гмдроксид аммония или их смесь, органические электролиты выбирают из группы кислот, содержащей уксусную кислоту, муравьиную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, акриловую кислоту, метакриловую кислоту или их смесь, при этом коллоидное ПАВ выбирают из группы, содержащей неионогенное ПАВ и ионогенное ПАВ, при этом ионогенное ПАВ выбирают из группы, содержащей анионное ПАВ, катионное ПАВ, амфотерное ПАВ, в качестве неионогенного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей этоксилаты спиртов, алканоламиды жирных кислот, глицирил лаурат, оксиэтилированные спирты, оксиэтилированные алкилфенолы, моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля или их смесь, в качестве анионного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей капринат натрия, додеканоат натрия, миристинат натрия, олеат натрия, олеат калия стеарат калия, лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат калия, тетрадецилсульфат натрия, 4-додецилбензосульфонат или их смесь, в качестве катионного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей диоктадецилдиметиламмоний хлорид, триметилкокоаммоний хлорид, олеилтриметиламмоний хлорид, диметилкокобензиламмоний хлорид, алкилтриметиламмоний хлорид, диметилдодецилбензиламмоний хлорид или их смесь, в качестве амфотерного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей кокамидопропилбетаин, амидобетаин, алкилдиметилкарбоксибетаин, алкилсульфобетаин или сочетания веществ из указанных групп.

Анионные ПАВ диссоциируют (распадаются) в воде с образованием поверхностно-активного аниона.

Катионные ПАВ диссоциируют в воде с образованием поверхностно-активного катиона.

Амфотерные (амфолитные) ПАВ содержат две функциональные группы, одна из которых имеет кислый характер, а другая основной. В зависимости от среды диссоциирует как кислота и как основание.

Неионогенные ПАВ в растворах не распадаются (не диссоциируют) на ионы.

Смесь анионного ПАВ и неионогенного ПАВ обладает синергетическим эффектом стабилизирующего действия. Механизм обусловлен образованием смешанного адсорбционного слоя, в результате чего увеличивается вклад адсорбционной и структурной составляющих факторов устойчивости структурно-механического барьера

В случае, когда стабилизатор является ионогенным веществом, т.е. распадается в растворе на ионы, то обязательно действует электростатический фактор устойчивости. На поверхности диспергированных частиц вещества образуется двойной электрический слой, возникает электрокинетический потенциал и соответствующие электростатические силы отталкивания, которые и препятствуют слипанию частиц. Стабилизирующее действие неорганических и органических электролитов ограничивается только электростатическим фактором устойчивости.

Стабилизирующее действие коллоидных ПАВ определяется их способностью адсорбироваться на межфазной поверхности, образуя адсорбционную оболочку. ПАВ адсорбируясь на поверхности частиц, снижает поверхностную энергию, а длинноцепочные углеводородные радикалы, образуя структуру в адсорбционном слое, придают упругость и прочность защитной адсорбционно-сольватной оболочке с уменьшением поверхностного натяжения на границе частица-среда. Коллоидное ПАВ, имея дифильное строение, способно адсорбироваться как на полярных, так и на неполярных поверхностях, лиофилизируя их. В соответствии с правилом выравнивания полярностей Ребиндера стабилизирующее действие ПАВ тем существеннее, чем больше начальная разница в полярностях твердой частицы и жидкой дисперсионной среды. Поэтому, при использовании в качестве стабилизатора коллоидного ПАВ реализуется адсорбционно-сольватный фактор устойчивости.

Например, чтобы получить дисперсную систему частиц из указанной группы в воде может быть использован лаурилсульфат калия, который неполярным углеводородным радикалом адсорбируется на диспергированных частицах вещества, а полярная группа, направленная в сторону воды, ею гидратируется и тем самым поверхность диспергированной частицы вещества становится смачиваемой водой, то есть гидрофилизируется и дисперсная система стабилизируется. Подбор ПАВ для стабилизации дисперсных систем осуществляется на основе гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). ГЛБ является числовой мерой того, в какой степени вещество является гидрофильным либо липофильным. Вещества с ГЛБ меньше 10 являются жирорастворимыми, а вещества с ГЛБ больше 10 являются водорастворимыми.

Например, если необходимо стабилизировать дисперсную систему полярных частиц в неполярной жидкости, то используют коллоидное ПАВ с низким значением ГЛБ, обычно 3-6, т.е. мало растворимые в воде.

Например, если необходимо стабилизировать дисперсную систему неполярных частиц в полярной жидкости, то используют коллоидные ПАВ с высокими значениями ГЛБ, обычно 8-13, т.е. достаточно хорошо растворимыми в воде.

Следует отметить, что максимум стабилизирующих свойств наблюдается у ПАВ с 14-16 атомами углерода (максимум Донана).

Стабилизатор вводят в дисперсную систему в количестве 0,01-12 г/л дисперсной системы.

В качестве обработки химическими веществами осуществляют обезжиривание, травление, анодное декапирование, сенсибилизацию, активирование или несколькими из них.

Обезжиривание электрохимическое или химическое осуществляют веществами, выбранными из группы, содержащей водный раствор гидроксида натрия, гидроксида калия или солей щелочных металлов, органические растворители, поверхностно-активные вещества, электролиты электрохимического обезжиривания.

В качестве органических растворителей могут быть используют уайт-спирит, нефрас, бензол, толуол, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, фреон-113.

В качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) для обезжиривания используют полезны алкилсульфанат, сульфанол, синтанол, синтамид.

Например, электрохимическое обезжиривание осуществляют в растворе состава, г/л: тринатрийфосфат - 40-50, гидроксид натрия - 20-40, сода кальцинированная - 10-50, сульфанол - 5-8, стекло жидкое натриевое - 3-5, при температуре 30-80°С и плотности тока 2-10 А/дм² с обработкой на катоде 0,5-10 минут и обработкой на аноде 0,5-3 минуты, или обезжиривание без тока в течение 15-20 минут.

Например, обезжиривание холодное в растворе состава, г/л: гидроксид натрия - 20-20, гидроксид калия - 20-25, композиция NA-50 - 12-18, NA-51 - 10-15, диоктадецилдиметиламмоний хлорид - 3-5, при катодной плотности тока 3-4 А/дм² и анодной плотности тока 2-3 А/дм². Обработка на катоде 5-10 минут, на аноде 2-3 минуты.

Травление осуществляют водными растворами серной кислоты, соляной кислоты, фосфорной кислоты, азотной кислоты, фтороводородной кислоты или их смесь, а также электролитами электрохимического травления, например, в растворе соляной кислоты 100-200 г/л в течение 1-5 минут.

Анодное декапирование осуществляют в электролите, содержащем источник ионов осаждаемого металла, или электролите декапирования.

Декапирование (активация) представляет собой удаление тончайших окисных пленок с обрабатываемой поверхности изделия, которые образуются во время обезжиривания и промывки, а также обнажение структуры металла. Для декапирования могут быть полезны серная кислота, соляная кислота, цианид калия, цианид натрия.

Например, при хромировании обработку ведут в основном электролите в течение 0,5-1 минуту с силой тока 300-370 А, плотность тока 20-25 А/дм², или химическом растворе г/л: фтороводородная кислота (40%) - 15-20, азотная кислота (65%) - 40-50, вода - 25-30, при температуре 18-25°С в течение 1,5-2,0 минут.

При осаждении никеля и железа декапирование проводят электролитах декапирования.

Например, состав для никелевого декапирования, г\л: сернокислый никель - 250-300, хлористый натрий - 10-20, хромовый ангидрид - 0,01-0,1, хлористый или сернокислый цинк - 10-20.

Металлы: медь, вольфрам, титан, а также неметаллические материалы не являются катализаторами реакции окисления восстановителя, поэтому для придания каталитических свойств поверхности изделия ее подвергают обработке, включающей две последовательные стадии сенсибилизацию и активирование.

Сенсибилизацию (повышение чувствительности) осуществляют растворами солей металлов, выбранных из группы: Sn²⁺, Fe²⁺, Ti³⁺, Ge²⁺, в качестве растворителя используют воду, кислоту, этанол или их смеси. Эффективный способ сенсибилизации заключается в обработке поверхности изделия раствором хлорида олова или хлоридом железа.

Например, сенсибилизацию осуществляют из раствора состава: хлорид олова - 50 г/л, соляная кислота - 10 мл/л; или хлорид железа - 55 г/л, фтороводородная кислота - 5 мл/л.

Активирование заключается в обработке растворами соединений каталитически активных металлов, выбранных из группы: палладий, платина, серебро, родий, в качестве растворителя используют воду, кислоту, аммиак, гидроксид натрия или их смеси. Распространение получили растворы, содержащие хлорид палладия или хлорид родия.

Например, активирование осуществляют из раствора состава: хлорид палладия - 0,25 г/л, соляная кислота - 10 мл/л; или хлорид родия - 0,1 г/л, соляная кислота - 8 мл/л.

Сушка изделия осуществляется в воздушной среде за счет обдува горячим воздухом температурой 20-70°С в течение от 10 минут до 1 часа. При необходимости изделие обрабатывается механическим способом, выбранным из группы: шлифование, полирование, пескоструйная обработка шлифовальным порошком или их различные сочетания. Термическая обработка включает отжиг изделия в воздушной среде или вакууме при температуре 50-850°С в течение от 10 минут до 3 часов. Термическая обработка включает также закалку током высокой частоты поверхностного слоя металлического изделия на глубину 0,1-1 мм до достижения твердости, например, 45-50 HRC. Следует отметить из уровня техники известно, что сплав представляет собой микроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.

В качестве способа получения сплава может быть использовано химическое или электрохимическое осаждение из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого вещества выбранного из группы, содержащей железо, никель, хром, цинк, свинец, олово, сурьма, кадмий, титан, вольфрам, висмут, ниобий, цирконий, рений, гафний, иттрий, ванадий, молибден, бериллий, марганец, магний, кобальт, медь, золото, серебро, платина, палладий, родий, фосфор, бор или их сочетания и дисперсную систему, состоящую из смеси: жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, причем в качестве дисперсной среды используют воду, в качестве твердой дисперсной фазы используют смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащей углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание, при этом углерод выбирают из группы, содержащей графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание, силицид выбирают из группы, содержащей силицид марганца, силицид хрома, силицид железа, силицид магния, силицид цинка, дисилицид молибдена, дисилицид вольфрама, дисилицид титана, дисилицид тантала или их сочетание, карбид выбирают из группы, содержащей карбид титана, карбид кремния, карбид бора, карбид циркония, карбид гафния, карбид ниобия, карбид ванадия, карбид хрома, карбид никеля, карбид тантала, карбид тантала-гафния, карбид вольфрама, карбид молибдена или их сочетание, нитрид выбирают из группы, содержащей нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид ванадия, нитрид ниобия, нитрид тантала, нитрид углерода-бора, нитрид циркония или их сочетание, карбонитрид выбирают из группы, содержащей карбонитрид гафния, карбонитрид титана, карбонитрид циркония и их сочетание, борид выбирают из группы, содержащей диборид тантала, диборид вольфрама, диборид бериллия, диборид магния, диборид ванадия, диборид молибдена, диборид титана, диборид циркония, диборид хрома, диборид гафния, диборид ниобия и их сочетание, оксид выбирают из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, оксид графена, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа, оксид хрома, оксид никеля, оксид цинка, оксид кобальта, оксид иттрия, оксид неодима, оксид ниобия, оксид тербия, оксид висмута, оксид кадмия, оксид магния, оксид марганца, оксид молибдена, оксид бериллия, оксид вольфрама или их сочетание, или сочетания веществ из указанных групп.

Исходя из выше изложенного следует, что слой металл-дисперсного покрытия может представлять собой сплав (гальванический) содержащий металл (один или несколько), фосфор, бор и смесь диспергированных частиц вещества (ДЧВ) из указанной группы, например, сплав никель-фосфор-ДЧВ (СУАВ-алмаз-карбид вольфрама-нитрид бора-оксид никеля), или сплав никель-хром-ДЧВ (СУАВ-карбин-пирографит), или сплав никель-хром-ванадий-ДЧВ (СУАВ-карбид бора-нитрид титана).

Например, слой композиционного покрытия никель-фосфор-ДЧВ осаждают посредством химического осаждения никеля на изделия из титановых сплавов осуществляют из раствора состава, г/л: никель сернокислый или никель хлористый - 20-30; СУАВ - 1-5; алмаз - 2-3; карбин - 1-2; восстановленный оксид графена - 0,5-1; карбид титана - 2-3; нитрид бора - 1-2; оксид никеля - 0,5-1; карбид бора - 1-2; натрий уксуснокислый - 10-15; гипофосфит натрия - 23-30; тиомочевина - 0,001-0,003; фосфорная кислота - 15-20, при Рн = 4,3-5,0, температуре 85-95°С, плотности загрузки 1-2 дм²/л, в течение 2-10 минут. Раствор гипофосфита натрия вводится непосредственно перед никилированием. Раствор допускается использовать и корректировать до накопления фосфитов до 50-60 г\л.

Например, химическое осаждение сплава никель-хром-ванадий-висмут-бор-ДЧВ, также может осуществляться из раствора состава, г/л: хлорид никеля - 15-25; хлорид хрома - 10-15; хлорид ванадия - 3-5; хлорид висмута - 2-5; фторид калия 2,5-10; борная кислота - 25-35; СУАВ - 2-5; графен - 0,5-1; углеродные нанотрубки - 0,5-1; нитрид углерода-бора - 2-3; оксид хрома - 1-2; диборид ванадия - 0,2-0,5; карбид хрома - 2-3, при Рн = 2,8-3,2 - доводится серной или соляной кислотой, температуре 18-25°С, в течение 4-10 минут.

Например, слой композиционного металл-дисперсного покрытия осаждают посредством электрохимического осаждения сплава никель-железо-титан-ниобий-бериллий-бор-ДЧВ покрытия на изделия из стали (ХН80ТБЮ, ХН77ТЮРУ-ВД) осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат никеля - 150-250; сульфат титана - 35-50; хлорид никеля - 25-60; хлорид железа - 15-30; хлорид ниобия - 5-10; хлорид бериллия - 3-7; борная кислота - 30-50; 1,4 бутандиол - 0,15-0,2; сахарин - 1-1,5; СУАВ - 3-5; пирографит - 3-5; карбид вольфрама - 3-5; карбонитрид титана - 2-3; оксид иттрия - 0,2-0,5; оксид графена - 0,1-0,15; оксид алюминия - 1-2; диборид титана - 0,5-1; диоксид циркония - 1-2, плотность тока - 4-12 А/дм², при температуре 70-80°С, Рн = 2-3.

Например, слой композиционного металл-дисперсного покрытия осаждают посредством электрохимического осаждения сплава никель-магний-молибден-иттрий-ДЧВ покрытия на изделия из титановых сплавов осуществляют из раствора состава, г/л: сульфат никеля - 140-150; сульфат натрия - 40-50; сульфат магния -20-25; молибдат натрия - 5-10; сульфат иттрия - 1-3; СУАВ - 1-3; алмаз - 1-2; фуллерен - 0,1-03; астрален - 0,5-1; нитрид циркония - 1-2; диоксид циркония - 2-3; диборид циркония - 1-2; диоксид кремния 1-3, натрий хлористый - 5-10; натрий фтористый - 2-3; лимонная кислота - 20-25, при температуре 70-85°С, плотность тока - до 20 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава никель-кобальт-цирконий-марганец-ДЧВ покрытия, также может осуществляться из электролита состава, г/л: сульфат никеля - 10-30; хлорид кобальта -10-30; хлорид циркония - 20-25; сульфат марганца - 5-10; аммоний щавелевокислый - 30-50; щавелевая кислота - 0,8-1,0; натрий фтористый - 3-15; СУАВ - 3-5; карбин - 0,5-1; карбид бора - 3-5; карбид тантала-гафния - 0,5-1; нитрид титана - 2-3; диборид титана - 1-2, диоксид титана - 2-3, при температуре 20-60°С, Рн = 4-8, плотность тока - до 20 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава никель-хром-вольфрам-кобальт-бор-ДЧВ покрытия осуществляют из борфтористого электролита состава, г/л: борфтористый никель - 200-300; хлорид никеля хлористый - 10-15; хлорид хрома - 70-90; хлорид вольфрама - 20-30; хлорид кобальта - 10-15; борная кислота - 10-15; алмаз - 1-5; лонсдейлит - 0,1-0,2; углеродные нанотрубки - 0,5-1; карбид кремния - 3-5; при температуре 45-55°С, Рн = 3-3,5, плотность тока - до 20 А/дм², выход по току 95-98%.

Например, электрохимическое осаждение сплава никель-железо-цирконий-иттрий-ДЧВ покрытия осуществляют из кремнефтористоводородного электролита состава, г/л: кремнефтористый никель - 300-500; хлорид никеля - 25-50; хлорид железа - 30-40; хлорид циркония - 40-50; хлорид иттрия 5-10; фтороводородная кислота - 20-30; графит - 2-5, оксид алюминия - 3-5; пирографит - 2-3; нитрид циркония - 1-2, карбонитрид циркония - 1-2; диборид магния - 1-2; оксид железа - 0,5-1; карбид никеля - 2-3, при температуре 20-50°С, Рн = 0,5-1, плотность тока -до 15 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава никель-титан-гафний-ДЧВ покрытия осуществляют из сульфаминового электролита состава, г/л: сульфаминовокислый никель - 240-270; сульфат титана - 10-30; сульфат гафния - 5-10; сульфаминовая кислота - 15-20; графит - 1-6; оксид иттрия - 1-2; оксид алюминия - 2-4; карбонитрид титана - 2-3; карбонитрид гафния -0,1-0,5; диборид гафния - 0,5-07; хлорид натрия 2-3 мл/л; паратолуолсульфамид - 1,5-2; моющее средство Прогресс - 2-3 мл/л, при температуре 40-45°С, Рн = 3-4,5, плотность тока до 20 А/дм².

Например, технологический процесс химического или электрохимического осаждения металл-дисперсного покрытия на изделия из титановых сплавов включает в себя:

1. Монтаж изделия на приспособление.

2. Обезжиривание в органическом растворителе. Сушка на воздухе до полного удаления паров растворителя.

3. Обезжиривание электрохимическое или химическое. Холодная промывка, горячая промывка, сушка.

4. Отжиг изделия при температуре 400-850°С в течение 40-60 минут.

5. Пескоструйная обработка шлифовальным порошком.

6. Изолирование поверхности изделия, не подлежащее покрытию с использованием гальванотехнической ленты SC-1 или изоляционного лака.

7. Обезжиривание электрохимическое или химическое (п. 3).

8. Декапирование химическое в растворе кислот. Промывка в холодной проточной воде, промывка в дистиллированной воде.

9. Химическое или электрохимическое осаждение металл-дисперсного покрытия из раствора или электролита соответственно.

10. Промывка в холодной проточной воде, промывка в горячей проточной воде, промывка в горячей дистиллированной воде или деионизованной воде при температуре 65-70°С.

11. Сушка сжатым воздухом до удаления следов влаги.

12. Отжиг изделия при температуре 200-450°С в течение 1,5-2 часов.

Например, слой композиционного металл-дисперсного покрытия осаждают посредством химического или электрохимического осаждения хром-ДЧВ покрытия на изделия из стали, меди и их сплавов, титановых сплавов.

Например, технологический процесс химического или электрохимического осаждения металл-дисперсного покрытия на изделия из стали, меди и их сплавов, титановых сплавов включает в себя:

1. Обезжиривание органическими растворителями: растворитель 646, ацетон. Операция проводится при необходимости (при сильных загрязнениях). Протирка ветошью до полного удаления жировых загрязнений. При сильных загрязнениях поверхности допускается проводить очистку в ультразвуковой ванне с щелочным раствором.

2. Изолирование поверхности изделия, не подлежащее покрытию с использованием гальванотехнической ленты SC-1 или изоляционного лака.

3. Монтаж изделия на приспособление.

4. Обезжиривание электрохимическое составом, г/л: гидроксид натрия - 10-30, композиция Chemeta Na-66 - 10-15, или композиция Chemeta Na-60 - 100-150 мл/л, при температуре 30-50°С, плотности тока 2-10 А/дм² в течение 10-15 минут.

5. Промывка проточной горячей водой с температурой 50-60°С в течение 0,3-1 минуты. Скорость протока воды устанавливается с учетом 2^х кратной замены ванны за смену. При недостаточном качестве промывки предусматривается дополнительная оросительная система.

6. Промывка проточной холодной водой с температурой 20-22°С в течение 0,5-1 минуты. Скорость протока воды устанавливается с учетом 2^х кратной замены ванны за смену.

7. Травление химическими составами, выбранными из группы:

Состав 1: азотная кислота плотностью 1,41 г/см³ - 50 об. %, серная кислота плотностью 1,84 г\см³ - 50 об. %, хлористый натрий - 5-10 г/л, при температуре менее 25°С в течение до 0,2 минут.

Состав 2: уксусная кислота - 260-265 г/л, ортофосфорная кислота - 830-850 г/л, тиомочевина - 0,2-0,3 г/л при температуре 15-25°С в течение до 0,5-1,5 минут.

Состав 3: соляная кислота плотностью 1,19 г/см³ - 250-300 г/л, композиция Muriatikols - 5-12 г/л при температуре 15-25°С в течение до 0,5-1,5 минут. Составы 1,2 применяются для деталей из меди и сплавов с окалиной. Состав 3 применяются для сталей и сплавов.

8. Промывка проточной холодной водой при температуре 20-22°С в течение 0,5-1 минуты. Скорость протока воды устанавливается с учетом 2^х кратной замены ванны за смену.

9. Осветление химическим составом, г/л: хромовый ангидрид - 70-120, серная кислота - 5-30, хлористый натрий - 3-5, при температуре 10-25°С в течение 5-10 с. для стали и 2-5 с. для меди. В процессе осветления детали встряхиваются. При потере работоспособности раствор осветления заменяется. Осветление проводится при необходимости.

10. Промывка проточной холодной водой при температуре 20-22°С в течение 0,5-1 минуты, скорость потока воды устанавливается с учетом 2^х кратной замены воды за смену.

11. Декапирование в соляной кислоте плотностью 1,19 г/см³ - 150-200 г/л при температуре 15-25°С в течение 0,5-1 минуты.

12. Промывка проточной холодной водой при температуре 20-22°С в течение 0,25-0,5 минуты, скорость потока воды устанавливается с учетом 2^х кратной замены воды за смену.

13. Химическое или электрохимическое осаждение металл-дисперсного покрытия.

Например, химическое осаждение хром-ДЧВ покрытия осуществляется из раствора состава г/л: хромил фтористый - 12-14; натрий лимоннокислый - 5-8; кислота лимонная - 10; СУАВ - 1-3; графит - 1-3; пирографит - 1-2; углеродные нанотрубки - 1-2; силицид хрома - 1-2; диборид хрома - 0,5-1; оксид тербия - 0,1-0,2, гипофосфит натрия -5-7, при температуре 85-90°С, Рн 8-11, скорости осаждения 1-2,5 мкм/ч,

Например, химическое осаждение хром-никель-магний-ДЧВ покрытия осуществляется из раствора состава г/л: ацетат хрома - 25-30; ацетат никеля - 15-20; натрий гликолевокислый - 35-40; ацетат натрия - 18-25; цитрат магния - 10-15; натрий лимоннокислый - 35-40; кислота уксусная - 12-15; гидроксид натрия - 12-15; СУАВ - 1-5; алмаз - 1-3; пирографит - 1-2; карбид вольфрама - 2-4; восстановленный оксид графена - 0,5-1; диборид магния - 1-2; оксид магния - 1-2; силицид магния - 1-2, гипофосфит натрия - 14-15, при температуре 85-90°С, Рн 4-6, скорости осаждения 2-2,5 мкм/ч,

Например, химическое осаждение хром-никель-ДЧВ покрытия осуществляется из раствора состава г/л: фторид хрома - 5-10; хлорид хрома - 5-10; хлорид никеля - 5-10; пирофосфат натрия - 75-100; СУАВ - 1-7; восстановленный оксид графена - 0,5-1; астрален - 0,5-1; графен - 0,25-0,4; оксид бора - 0,5-1; цитрат натрия - 25-30, при температуре 98-100°С, Рн 8-11, скорости осаждения 0,15-0,25 мкм/ч,

Например, электрохимическое осаждение блестящего хром-дисперсного покрытия (Хбл), твердого хром-дисперсного покрытия (Хтв.), износостойкого хромо-дисперсного покрытия (Хизн.) при скорости осаждения 0,28-0,31 мкм/мин. осуществляется из электролита состава г/л:

Состав 1: хромовый ангидрид - 230-280 г/л, серная кислота - 2-4 г/л; трехвалентный хром - 2-3 г/л; СУАВ - 1-7; графен - 0,25-0,4 г/л; карбид ванадия - 1-2 г/л; оксид висмута - 0,5-1 г/л; блескообразующая добавка ЦКН-41 - 5-10 мл/л.

Состав 2: хромовый ангидрид - 230-250 г/л; серная кислота - 2-4 г/л; трехвалентный хром - 2-3 г/л; СУАВ - 1-7 г/л; карбид вольфрама - 2-4 г/л; дисилицид вольфрама - 1-2 г/л; нитрид кремния - 0,5-1 г/л; пирографит - 1-2 г/л.

Состав 3: хромовый ангидрид 230-250 г/л, серная кислота - 2-4 г/л, трехвалентный хром - 2-3 г/л, СУАВ- 4-7 г/л; астрален - 0,15-0,2; карбонитрид титана - 2-4 г/л; диборид вольфрама - 1-2 г/л; оксид бериллия - 1-2.

По обозначению Хбл., Состав 1- катодная плотность тока 30-70 А/дм², температура 55(+-) 2°С.

По обозначению Хтв., Состав 1,2 - катодная плотность тока 50-100 А/дм², температура 45(+-) 2°С.

По обозначению Хизн., Состав 1,2,3- - катодная плотность тока 40-70 А/дм², температура 55(+-) 2°С. Детали из меди и медных сплавов завешиваются под рабочим током. Анодное декапирование не производится. Для стальных деталей производится анодное декапирование при толщине хромового покрытия 0,025-0,15 мкм, продолжительностью 5-200 с. После декапирования стальных деталей хромирование следует начинать с возрастания тока, в течение 1-2 минут плотность тока должна превышать в 1,5-2 раза номинальную, затем плотность тока снижают в течение 1-1,5 минут до номинальной величины.

14. Первое улавливание осуществляется в ванне улавливания в течение 0,5-1 минуты. Раствор ванны используется для восполнения электролита хромирования.

15. Второе улавливание осуществляется в ванне улавливания в течение 0,5-1 минуты. Раствор ванны используется для восполнения раствора первой ванны улавливания.

16. Промывка проточной холодной водой с температурой 20-22°С в течение 7-15 минуты. Скорость протока воды устанавливается с учетом 4^х кратной замены ванны за смену. При недостаточном качестве промывки предусматривается дополнительная оросительная система.

17. Сушка изделия осуществляется в сушильном шкафу при температуре 50-70°C с обдувом теплым воздухом.

Например, электрохимическое осаждение сплава железо-молибден-кадмий-ванадий-ДЧВ покрытия на алюминий и его сплавы осуществляют из электролита состава, г/л: хлорид железа - 200-300; хлорид марганца - 40-50; хлорид кадмия - 10-20; хлорид ванадия - 5-10; молибдат натрия - 5-10; СУАВ - 1-2; алмаз - 1-2; фуллерен - 0,1-0,2; карбин - 0,1-0,25; лонсдейлит -0,1-0,2; силицид железа - 1-2; дисилицид молибдена - 0,5-1; карбид молибдена - 2-3; нитрид ванадия - 0,5-1; диборид молибдена - 0,5-1; оксид кадмия 1-2; оксид молибдена - 1-1,5; соляная кислота - 0,5-1, при температуре 60-80°С, плотность тока - 30-50 А/дм², выход по току 90-95%.

Например, электрохимическое осаждение сплава железо-медь-ниобий-бор-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: хлорид железа - 25-30; хлорид меди - 10-15; хлорид ниобия - 8-10; борная кислота - 25-35; СУАВ - 2-5; графит - 2-4; графен - 0,8-1; углеродные нанотрубки - 1-2; диоксид кремния - 3-5; карбид кремния - 3-4; оксид ниобия - 0,5-1; оксид алюминия 0,5-1; оксид иттрия - 0,8-1, при температуре 20-50°С, Рн = 0,5-1, плотность тока до 15 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава кобальт-хром-молибден-ниобий-фосфор-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат кобальта - 300-450; сульфат хрома - 40-60; молибдат натрия 10-20; триоксид-дисульфат диниобия - 3-5; фосфорная кислота - 40-45; хлорид натрия - 15-20; СУАВ - 1-5; восстановленный оксид графена - 0,25-0,75; углеродные нанотрубки - 0,25-0,75; карбид ниобия - 0,3-0,4; нитрид ниобия -0,25-0,35; диборид ниобия - 0,3-0,5; оксид неодима - 0,1-0,25, при температуре 40-45°С, Рн 5,2-5,8, плотность тока - 4-6 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава кобальт-хром-молибден-бериллий-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат кобальта - 280-300; муравьиная кислота - 64-66; муравьинокислый натрий - 39-42; сульфат натрия - 70-75; сульфат аммония - 3-4; сульфат хрома - 40-60; молибдат натрия 10-20; сульфат бериллия - 10-20; СУАВ - 1-5; восстановленный оксид графена - 0,25-0,75; углеродные нанотрубки - 0,25-0,75; оксид алюминия - 2-3; диборид бериллия - 1-2; оксид бериллия 0,5-1; карбид тантала - 0,25-0,75, при температуре 95-100°С, Рн 2,0-2,5, плотность тока - 100-250 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава титан-ванадий-марганец-ниобий-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: титанат натрия - 70-75; сульфат ванадия - 10-20; триоксид-дисульфатдиниобия - 5-10; сульфат марганца - 10-20; уксуснокислый натрий - 25-30; гидроксид натрия - 30-35; СУАВ - 1-5; карбид титана 2-3; карбонитрид титана - 1-2; оксид алюминия - 1-2; оксид марганца - 1-2; диборид титана - 1-2; дисилицид титана - 1-2; силицид марганца - 1-2; нитрид тантала - 0,25-0,5, при температуре 30-70°С, плотность тока - 1-5 А/дм², выход по току 15-25%.

Из водных растворов титан осаждается на такие металлы как медь, железо, никель, платина, палладий, при этом наблюдается диффузия тонкого титанового покрытия в металл при отжиге до 700°С. Например, при покрытии меди титаном на поверхности меди содержится 21-25% Ti и 75-79% Cu.

Например, сплав никель-титан (до 6%)-висмут-бор-ДЧВ получают электрохимическим осаждением из электролита состава, г/л: хлорид никеля - 100; титан в виде металла - 1-5; хлорид висмута - 30-40; кислота борная -450-500; гликоль - 60-70; СУАВ - 3-5 алмаз - 1-2; карбин - 0,5-1; углеродные нанотрубки - 0,5-1; карбид бора -1-3; карбид гафния - 0,25-0,75; дисилицид титана - 1-2; дисилицид тантала - 0,5-1; лаурилсульфат - 45-50 мл/л; этиловый спирт - 50 мл/л, при температуре 15-25°С, плотность тока -5-10 А/дм², выход по току 40-50%.

Например, сплав кобальт-титан (до 10%)-гафний-фосфор-ДЧВ получают электрохимическим осаждением из электролита состава, г/л: аммоний (бикарбонат) - 100-110; титан в виде металла - 10-15; кобальт в виде металла - 28-30; сульфат гафния - 3-5; кислота плавиковая - 250-270; кислота ортофосфорная - 100-120; клей глютиновый - 1-2; СУАВ - 5-7; карбид бора - 2-5; оксид иттрия -1-2; нитрид углерода-бора - 0,5-1; оксид кобальта - 0,5-1; диборид гафния - 0,5-1; карбонитрид гафния - 0,1-0,5; нитрид бора - 1-2; нитрид титана - 2-3; диоксид титана - 1-3, при температуре 30-40°С, плотность тока - 2,5-3,5 А/дм², выход по току 10-30%.

Например, сплав железо-титан (до 2%)-хром-цирконий-ДЧВ получают электрохимическим осаждением из электролита состава, г/л: сульфат железа - 50-60; хлорид железа - 50-60; титан щавелевокислый - 15-20; аммоний сернокислый - 80-100; хлорид хрома - 15-20; хлорид циркония - 10-20; гидроксид аммония - 0,8-1,1; СУАВ - 2-6; графен - 0,1-0,15; карбид титана - 3-8; карбонитрид циркония - 2-4; карбид циркония - 2-3; карбид кремния - 2-3; силицид хрома - 1-2; карбонитрид циркония - 1-2; диборид циркония - 1-2; оксид хрома - 0,5-1; оксид алюминия - 0,5-1, при температуре 20-30°С, плотность тока - 5-30 А/дм².

Например, химическое осаждение сплава медь-никель-цинк-ДЧВ покрытия на стекло или стеклопластик осуществляют из раствора состава, г\л: сульфат меди - 5-7; сульфат никеля - 5-7; сульфат цинка 5-7; СУАВ - 5-7; углеродные нанотрубки - 0,5-0,9; карбид кремния - 1-2; нитрид титана - 1-2; силицит цинка - 1-2; карбид никеля - 2-3; нитрид - ванадия 0,5-1; сегнетова соль - 22; гидроксид натрия - 4,5; карбонат натрия - 2; формальдегид (40%) - 26 мл/л, при температуре 20-30°С, Рн 12,1-12,2 в течении 10-30 минут.

Например, химическое осаждение сплава медь-серебро-ДЧВ покрытия на металл или сплавы металлов осуществляют из раствора состава, г\л: сульфат меди - 10-15; хлорид серебра - 5-7; серная кислота - 8-10; СУАВ - 2-5; восстановленный оксид графена - 0,25-0,5; диоксид циркония - 1-2; оксид иттрия - 0,8-1; оксид ниодима - 0,1-03; диборид ниобия - 0,3-0,5, при температуре 15-25°С, скорость осаждения 10 мкм/ч;

Например, химическое осаждение медь-ДЧВ покрытия на металлы или сплавы металлов осуществляются из раствора состава, г\л: виннокислый калий - 150; сульфат меди - 30, гидроксид натрия - 80; СУАВ - 2-8; алмаз - 1-2; карбин - 0,5-1; графит - 3-5; графен - 0,4-0,6; углеродные нанотрубки - 1-2; при температуре 15-25°С, скорость осаждения 11 мкм/ч;

Например, электрохимическое осаждение сплава медь-никель-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат меди - 120-180; сульфат никеля - 40-60; серная кислота - 50-70; алмаз - 3-5; карбид вольфрама 2-4; оксид иттрия - 05-1; оксид алюминия - 05-1; оксид графена 0,1-0,15; оксид никеля - 0,5-1; карбид тантала - 0,25-0,4, при температуре 25-45°С, плотность тока 1-6 А/дм²;

Например, электрохимическое осаждение вольфрам-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: вольфрамовый ангидрид - 120-125; СУАВ - 3-7; карбид вольфрама -2-4; карбид бора - 2-3; оксид иттрия -0,1-0,25; дисилицид вольфрама - 1-2; нитрид кремния - 0,5-1; диборид вольфрама - 1-2; оксид вольфрама - 0,5-1, карбонат натрия - 300-350, при температуре 95-100°С, Рн 3-13, плотность тока 5-10 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава вольфрам-никель-ДЧВ покрытия осуществляют электрохимическим осаждением из электролита состава, г/л: сульфат никеля - 20-25; вольфрамат натрия - 50-60; цитрат натрия - 60-70; СУАВ - 2-7; фуллерен - 0,1-0,2; карбин - 0,25-0,5, оксид вольфрама - 1-2; дисилицид тантала - 0,5-1; карбид тантал-гафния - 0,5-1, гидроксид аммония - до Рн 6-9, при температуре 65-75°С, плотность тока -1-5 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение висмут-ванадий-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат висмута - 20-30; сульфат ванадия - 10-15; аммоний лимоннокислый - 20-25; гидроксид аммония - 0,3-0,9; трилон Б - 150-170; восстановленный оксид графена - 0,5-1; углеродные нанотрубки - 1-2; карбид ванадия - 1-2; нитрид ниобия 0,25-0,5; диборид ванадия - 0,2-0,5; оксид висмута - 0,5-0,75, клей глютиновый - 2,5-3,0, при температуре 20-25°С, Рн 8,5-9,0 плотность тока - 0,5-1,5 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение цинк-кадмий-марганец-ДЧВ покрытия осуществляют из кислого электролита состава, г/л: сульфат цинка - 100-200; сульфат кадмия -100-120; сульфат марганца -60-80; сульфат натрия - 50-100; СУАВ - 1-7; силицид цинка - 1-2; оксид цинка - 0,5-1; силицид марганца - 1-2; карбид хрома -2-3; оксид марганца - 1-2; оксид кадмия - 1-2, серная кислота - 0,3-0,5; сернокислый алюминий - 20-30; при температуре 60-80°С, плотность тока - 30-50 А/дм², выход по току 90-95%.

Например, электрохимическое осаждение свинец-олово-цинк-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат свинца - 70-80; сульфат олова - 40-60; сульфат цинка - 30-40; гидроксид натрия - 100-150; графит 2-5; алмаз 1-3; лонсдейлит - 0,1-0,2; углеродныне нанотрубки - 1-2; карбид ниобия - 0,5-0,8; диборид хрома - 0,5-1; оксид бора - 1-2; оксид цинка - 0,5-1 сегнетова соль - 40-50; канифоль - 4-5, при этом канифоль кипятят в растворе каустической соды и потом добавляют в электролит. Осаждение осуществляют при температуре 60-70°С, плотность тока - 1-2 А/дм², выход по току 95%.

Например, электрохимическое осаждение свинец-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: ортофтористоводородный свинец - 125-200; гидроксид натрий - 180-200; графит - 2-5; пирографит 2-5; СУАВ - 2-3; карбид кремния - 2-4; карбид молибдена - 1-2; нитрид углерода бора - 0,25-0,5; борфтористоводородная кислота - 40-60; глютиновый клей - 0,5-1, при температуре 15-25°С, плотность тока - 1-2 А/дм², выход по току 90%.

Например, электрохимическое осаждение сурьма-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сурьмянововиннокислый калий - 50-70; сегнетова соль - 3-5; углеродные нанотрубки - 1-2; астрален - 0,15-0,5; силицид железа - 1-2; силицид магния - 2-3; нитрид тантала - 0,5-1; оксид магния - 1-2, соляная кислота - 3-5; формалин - 0,5-1 мл/л, при температуре 20-25°С, Рн 1,75-1,9, плотность тока - 0,5-2 А/дм², выход по току 95-98%.

Например, электрохимическое осаждение кадмий-вольфрам-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат кадмия - 40-60; вольфрамат натрия - 50-60; цитрат натрия - 60-70; серная кислота - 40-60; СУАВ - 3-7; пирографит - 3-5; карбид гафния - 0,25-1; дисилицид молибдена - 1-2; нитрид бора - 1-2; диоксид кремния - 2-3 оксид тербия -0,1-0,2, при температуре 15-30°С, плотность тока - 1-3 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение кадмий-цирконий-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: оксид кадмия - 25-40; цианид натрия - 80-130; гидроксид натрия - 20-30; сульфат циркония - 15-20; сульфат никеля - 1-1,5; сульфат натрия - 40-60; графит - 2-5; углеродные нанотрубки - 1-2; астрален - 0,5-1; дисилицид титана - 1-2; карбид циркония - 2-3; нитрид бора - 1-2; карбонитрид циркония - 1-2; диборид тантала - 0,5-1; оксид кобальта - 0,5-1, декстрин - 2-5, при температуре 20-30°С, плотность тока - 1 -2 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение кадмий-никель-бор-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: оксид кадмия - 30-40; цианид натрия - 80-130; сульфат аммония - 250-300; сульфат никеля - 15-20; борная кислота - 30-40; графит - 2-5; пирографит - 2-3; восстановленный оксид графена - 0,5-1; фуллерен - 0,2-0,4; дисилицид молибдена 0,5-1; карбид никеля - 2-3; нитрид бора - 1-2; диборид молибдена -0,5-1; диоксид кремния - 2-3; оксид железа - 0,5-1, клей глютиновый - 2, при температуре 18-25°С, Рн 5-6,8, плотность тока - 0,7-1 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение кобальт-вольфрам-бор-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат кобальта -350-500; дисульфид вольфрама - 150-200, борная кислота - 40-45; хлорид натрия - 15-20; восстановленный оксид графена - 0,5-1; алмаз - 2-3; лонсдейлит 0,1-0,2; графен - 0,6-0,8; астрален 0,2- 0,4; углеродные нанотрубки - 1-2; дисилицид вольфрама 1-2; карбид тантала - 0,5-1; нитрид углерода-бора - 0,5-1; диборид магния - 1-2; оксид кобальта -0,5-1, при температуре 40-45°С, Рн 5,2-5,8, плотность тока - 4-6 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение кобальт-сурьма-олово-фосфор-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: сульфат кобальта - 280-300; сульфат сурьмы -50-80; хлорид олова -15-20; фосфорная кислота - 100-140; муравьинокислый натрий - 39-42; пирографит - 2-5; углеродные нанотрубки - 1-2; графит - 1-2; восстановленный оксид графена - 0,5-1; карбид хрома - 2-3; нитрид кремния - 0,5-1; карбонитрид гафния - 0,1-0,5; диборид бериллия - 1-2; оксид молибдена - 1-2, сульфат натрия - 70-75; сульфат аммония - 3-4, при температуре 95-100°С, Рн 2,0-2,5, плотность тока - 100-250 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение серебро-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: хлорид серебра - 25-30; калий железосинеродистый - 70-100; гидроксид калия - 0,2-0,8; углекислый калий - 15-20; трилон Б - 60-120; СУАВ - 2-4; алмаз - 1-2; углеродные нанотрубки - 0,75-1; дисилицит тантала - 0,25-0,5; карбид гафния - 0,25-0,5; нитрид углерода-бора - 0,25-0,5; карбонитрид гафния - 0,1-0,24, при температуре 20-25°С, Рн 1-1,5 плотность тока - 0,5-2 А/дм.

Например, электрохимическое осаждение сплава серебро-палладий-медь-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: хлорид серебра - 25-30;: хлорид палладия - 5-7; сульфат меди - 5-7; калий железосинеродистый - 70-100; гидроксид калия - 0,2-0,8; углекислый калий - 15-20; трилон Б - 60-120; СУАВ - 2-5; пирографит - 1-2; углеродные нанотрубки - 0,5-1; нитрид циркония 1-2; дисилицид титана - 1-2; карбид молибдена - 1-2; нитрид бора - 1-2; оксид графена - 0,1-0,15; диборид молибдена - 0,5-0,75, при температуре 20-25°С, Рн 1-1,5 плотность тока - 0,5-2 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение золото-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: дицианоурат калия - 8-10; кислота лимонная - 30-40; углекислый калий - 15-20; СУАВ - 2-5; карбин - 0,5-1; фуллерен - 0,1-0,2; углеродные нанотрубки - 1-2; карбид ванадия - 0,25-0,5; оксид тербия - 0,1-0,2, при температуре 20-25°С, Рн 0,5-1,0 плотность тока - 0,5-1,5 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава золото-палладий-медь-серебро-ДЧВ покрытия осуществляется из электролита состава, г/л: дицианоурат калия - 8-10; хлорид палладия- 5-7; сульфат меди - 5-7; хлорид серебра - 5-7; кислота лимонная - 20-30; углекислый калий - 15-20; СУАВ -2-3; фуллерен - 0,1-0,2; карбин - 0,25-0,5; силицид марганца - 0,5-1; карбид циркония - 1-2; нитрид титана - 1-2; карбонитрид титана - 1-2; диборид титана - 0,5-1; диоксид кремния - 1-2, при температуре 20-25°С, Рн 1-1,5 плотность тока - 0,1-2 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение платина-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: диаминонитрат платины - 6-9; нитрат аммония - 50-70; гидроксид аммония - 0,3-0,9; нитрат натрия - 10-15; СУАВ - 2-5; фуллерен - 0,2-0,4; восстановленный оксид графена - 0,25-0,5; углеродные нанотрубки 0,25-0,75; силицид хрома - 1-2; карбид ниобия - 0,25-0,5; нитрид кремния - 0,5-0,6; оксид бора - 0,2-0,5, при температуре 50-60°С, Рн 0,1-0,5, плотность тока - 0,5-1,5 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава платина-родий-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: диаминонитрат платины- 6-12; нитрат аммония - 50-70; гидроксид аммония - 0,3-0,9; родий в пересчете на металл - 0,1-0,25; нитрат натрия 8-12; СУАВ - 2-4; восстановленный оксид графена - 0,5-1; углеродные нанотрубки 0,5-1; силицид магния - 1-2; карбид тантала-гафния - 0,5-1; нитрид ниобия - 0,25-0,5; диборид ниобия - 0,3-0,5; диоксид титана - 1-2, при температуре 50-60°С, Рн 0,1-0,5 плотность тока - 0,5-1,5 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение родий-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: фосфат родия - 1-2; фосфорная кислота 50-60; СУАВ - 1-2; астрален - 1-2; углеродные нанотрубки - 1-2; силицид железа - 1-2; карбид кремния - 2-3; нитрид циркония - 1-2; карбонитрид циркония - 1-2; оксид ниобия - 0,5-1, при температуре 18-20°С, плотность тока - 0,5-1,5 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава родий-платина-медь-фосфор-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: фосфат родия - 1-2; фосфорная кислота - 50-60; диаминонитрат платины- 6-12; нитрат аммония - 50-70; гидроксид аммония - 0,3-0,9; сульфат меди - 30; СУАВ - 2-3; восстановленный оксид графена - 0,5-1; углеродные нанотрубки - 1-2; силицид цинка -1-2; карбид титана - 2-3; нитрид ванадия - 0,5-1; оксид хрома - 1-2, при температуре 18-20°С, плотность тока - 0,5-1,5 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение палладий-ДЧВ покрытия осуществляют из электролита состава, г/л: хлорид палладия - 4-7; аммоний хлористый - 15-25; натрий азотнокислый - 25-35; аммоний сульфаминовокислый - 10-15; аммиак водный - 7-14; графит - 1-2; СУАВ - 1-5; восстановленный оксид графена - 0,25-0,75; углеродные нанотрубки - 0,25-0,75; карбид ванадия 0,5-1; нитрид тантала - 0,25-0,5; диоксид кремния -2-3, при температуре 25-30°С, Рн 7,5-8,5 плотность тока - 0,5-1,0 А/дм².

Например, электрохимическое осаждение сплава палладий-платина-медь-ДЧВ покрытия осуществляется из электролита состава, г/л: хлорид палладия-4-7; хлорид платины - 3-5; сульфат меди - 3-5; аммоний хлористый - 15-25; натрий азотнокислый - 25-35; аммоний сульфаминовокислый - 10-15; аммиак водный - 7-14; СУАВ - 3-5; алмаз - 1-2; углеродные нанотрубки -0,25-0,75; карбид молибдена - 1-3; нитрид бора - 1-2; диоксид кремния 2-3, при температуре 25-30°С, Рн 7,5-8,5 плотность тока - 0,5-1,0 А/дм²

В технологических процессах химического и электрохимического осаждения металл-алмазных покрытий используются ванны, оборудованные специальными системами: нагрева, охлаждения, вентиляции, орошения, перемешивания, барботажа, ультразвукового воздействия, гидродинамического воздействия струей жидкости с высоким скоростным напором и другие.

Решение данной задачи достигается тем, что дисперсная система для химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, композиционного металл-дисперсного покрытия отличающаяся тем, что она состоит из смеси: жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора в количестве 0,01-12 г/л дисперсной системы, причем, где в качестве дисперсной среды использована вода, а в качестве твердой дисперсной фазы использованы диспергированные частицы вещества в концентрации 0,05-300 г/л дисперсной системы, при этом размер диспергированных частиц составляет от 1 до 300 нм, и они представляют собой смесь, как минимум двух веществ в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащей углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание, при этом углерод выбран из группы, содержащей графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание, силицид выбран из группы, содержащей силицид марганца, силицид хрома, силицид железа, силицид магния, силицид цинка, дисилицид молибдена, дисилицид вольфрама, дисилицид титана, дисилицид тантала или их сочетание, карбид выбран из группы, содержащей карбид титана, карбид кремния, карбид бора, карбид циркония, карбид гафния, карбид ниобия, карбид ванадия, карбид хрома, карбид никеля, карбид тантала, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид тантала-гафния или их сочетание, нитрид выбран из группы, содержащей нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид ванадия, нитрид ниобия, нитрид тантала, нитрид углерода-бора, нитрид циркония или их сочетание, карбонитрид выбран из группы, содержащей карбонитрид гафния, карбонитрид титана, карбонитрид циркония или их сочетание, борид выбран из группы, содержащей диборид тантала, диборид вольфрама, диборид бериллия, диборид магния, диборид ванадия, диборид молибдена, диборид титана, диборид циркония, диборид хрома, диборид гафния, диборид ниобия и их сочетание, оксид выбран из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, оксид графена, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа, оксид хрома, оксид никеля, оксид цинка, оксид кобальта, оксид иттрия, оксид неодима, оксид ниобия, оксид тербия, оксид висмута, оксид кадмия, оксид магния, оксид марганца, оксид молибдена, оксид бериллия, оксид вольфрама или их сочетание, при этом качестве стабилизатора использован низкомолекулярный электролит, коллоидное ПАВ, при этом низкомолекулярный электролит выбран из группы, содержащий неорганический электролит, органический электролит, в качестве неорганического электролита выбраны кислоты из группы, содержащей серную кислоту, соляную кислоту, борную кислоту, фтороводородную кислоту, ортофосфорную кислоту, хромовую кислоту, цианистоводородную кислоту, угольную кислоту, азотистую кислоту, сероводородную кислоту, или их смесь, или из группы гидроксидов, содержащей гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония или их смесь, органические электролиты выбраны из группы кислот, содержащей уксусную кислоту, муравьиную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, акриловую кислоту, метакриловую кислоту или их смесь, при этом коллоидное ПАВ выбрано из группы, содержащей неионогенное ПАВ, ионогенное ПАВ, при этом ионогенное ПАВ выбрано из группы содержащей анионное ПАВ, катионное ПАВ, амфотерное ПАВ, в качестве неионогенного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей этоксилаты спиртов, алканоламиды жирных кислот, глицирил лаурат, оксиэтилированные спирты, оксиэтилированные алкилфенолы, моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля или их смесь, в качестве анионного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей капринат натрия, додеканоат натрия, миристинат натрия, олеат натрия, олеат калия стеарат калия, лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат калия, тетрадецилсульфат натрия, 4-додецилбензосульфонат или их смесь, в качестве катионного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей диоктадецилдиметиламмоний хлорид, триметилкокоаммоний хлорид, олеилтриметиламмоний хлорид, диметилкокобензиламмоний хлорид, алкилтриметиламмоний хлорид, диметилдодецилбензиламмоний хлорид или их смесь, в качестве амфотерного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей кокамидопропилбетаин, амидобетаин, алкилдиметилкарбоксибетаин, алкилсульфобетаин или в качестве стабилизатора использовано сочетание веществ из указанных групп.

Диспергирование представляет собой тонкое измельчение твердых тел, то есть направленное преобразование в сторону уменьшения размера дисперсных частиц. Количественной характеристикой дисперсности (раздробленности, измельчения) является степень дисперсности (степень раздробленности или измельчения), то есть величина обратная размеру дисперсных частиц.

Дисперсные частицы размером: 1-10 нм являются ультрадисперсными частицами; 10-100 нм (1 мкм) являются высоко дисперсными частицами; 1-100 мкм являются грубодисперсными частицами. Методы получения наноразмерных частиц выбраны из группы, содержащей механическое диспергирование в планетарных, шаровых, вибрационных и других мельницах, ультразвуковое диспергирование в жидкой среде на основе эффекта кавитации, механохимическое диспергирование, электрическое диспергирование, конденсация наночастиц, детонационный синтез наноалмазов, кавитационный синтез наноалмазов, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), золь-гель синтез (ЗГС).

Например, состав дисперсной системы, г/л: жидкая дисперсная среда в виде воды - 1000 г; твердая дисперсная фаза в виде: СУАВ - 3-5, алмаз - 1-2, углеродные нанотрубки - 0,25-0,75; стабилизатор в виде: гидроксид аммония - 0,3-1,1, лаурилсульфат натрия - 0,9-1,5; кокамидопропилбетаин - 1-1,5; этоксилаты спиртов - 2-3.

Например, состав дисперсной системы, г/л: жидкая дисперсная среда в виде воды - 1000 г; твердая дисперсная фаза в виде: СУАВ - 1-5, восстановленный оксид графена - 0,25-0,75, углеродные нанотрубки - 0,25-0,75; стабилизатор в виде: лимонная кислота - 2-2,5, диоктадецилдиметиламмоний хлорид - 0,5-1; амидобетаин - 1-1,5; алканоламиды жирных кислот - 2-3.

Например, состав дисперсной системы, г/л: жидкая дисперсная среда в виде воды - 1000 г; твердая дисперсная фаза в виде: СУАВ - 2-3, восстановленный оксид графена - 0,5-1, углеродные нанотрубки - 1-2; стабилизатор в виде: гидроксид калия - 0,2-0,8, олеата натрия 0,01-0,1, 4-додецилбензосульфонат - 0,9-1,5, диоктадецилдиметиламмоний хлорид 0,25-0,3; алкилдиметилкарбоксибетаин - 0,8-1,2; глицирил лаурат - 1-2.

Например, состав дисперсной системы, г/л: жидкая дисперсная среда в виде воды - 1000 г; твердая дисперсная фаза в виде: СУАВ - 1-2, астрален -1-2, углеродные нанотрубки - 1-2; стабилизатор в виде: борная кислота - 2-4, олеат калия - 0,8-1,0, триметилкокоаммоний хлорид - 0,3-0,5; алкилсульфобетаин - 1,5-2; оксиэтилированные спирты - 2-3.

Например, состав дисперсной системы, г/л: жидкая дисперсная среда в виде воды - 1000 г; твердая дисперсная фаза в виде: СУАВ - 0,05, восстановленный оксид графена - 0,15-0,3, углеродные нанотрубки 0,1-0,2; стабилизатор в виде: гидроксид натрия - 0,01-0,1, диметилдодецилбензиламмоний хлорид - 0,01-0,05; кокамидопропилбетаин - 1-1,5; оксиэтилированные алкилфенолы - 1-1,5.

Например, состав дисперсной системы, г/л: жидкая дисперсная среда в виде воды - 1000 г; твердая дисперсная фаза в виде: СУАВ - 100-150; фуллерен - 20-40; восстановленный оксид графена - 35-60; углеродные нанотрубки 25-50; стабилизатор в виде: соляная кислота - 6-7, олеат калия - 1-1,5, диметилкокобензиламмоний хлорид - 1-1,5; амидобетаин - 1-1,5; моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля - 1-2.

Например, состав дисперсной системы, г/л: жидкая дисперсная среда в виде воды - 1000 г; твердая дисперсная фаза в виде: СУАВ - 75-100; фуллерен - 10-20; карбин - 25-50; стабилизатор в виде: серная кислота - 3-5, тетрадецилсульфат натрия - 0,9-1,2, олеилтриметиламмоний хлорид - 0,5-0,8; алкилсульфобетаин - 1,5-2; глицирил лаурат - 1-2.

Решение данной задачи достигается способом получения дисперсной системы, характеризующийся тем, что проводят диспергирование вещества из указанных групп до размеров диспергированных частиц 1-300 нм, при этом диспергированныые частицы представляют собой смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащий углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание, при этом углерод выбран из группы, содержащий графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание, силицид выбран из группы, содержащей силицид марганца, силицид хрома, силицид железа, силицид магния, силицид цинка, дисилицид молибдена, дисилицид вольфрама, дисилицид титана, дисилицид тантала или их сочетание, карбид выбран из группы, содержащей карбид титана, карбид кремния, карбид бора, карбид циркония, карбид гафния, карбид ниобия, карбид ванадия, карбид хрома, карбид никеля, карбид тантала, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид тантала-гафния или их сочетание, нитрид выбран из группы, содержащей нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид ванадия, нитрид ниобия, нитрид тантала, нитрид углерода-бора, нитрид циркония или их сочетания, карбонитрид выбран из группы, содержащей карбонитрид гафния, карбонитрид титана, карбонитрид циркония или их сочетания, борид выбран из группы, содержащей диборид тантала, диборид вольфрама, диборид бериллия, диборид магния, диборид ванадия, диборид молибдена, диборид титана, диборид циркония, диборид хрома, диборид гафния, диборид ниобия и их сочетание, оксид выбран из группы, содержащий диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, оксид графена, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа, оксид хрома, оксид никеля, оксид цинка, оксид кобальта, оксид иттрия, оксид неодима, оксид ниобия, оксид тербия, оксид висмута, оксид кадмия, оксид магния, оксид марганца, оксид молибдена, оксид бериллия, оксид вольфрама или их сочетание, проводят отжиг в инертной среде или вакууме порошка твердой дисперсной фазы, представляющей собой смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц из указанной группы, смешивание упомянутой смеси с водным раствором, содержащим вещество, выбранное из группы, включающей гипопосфит натрия, гипопосфит кальция, борогидрид, боразол, гидразинборан, а также ионы металлов в низшей степени окисления Fe²⁺, Sn²⁺, Ti³⁺, Cr²⁺, Mn²⁺, Ce²⁺, Cu⁺ или их смесь, или из группы, включающей азотную кислоту, соляную кислоту, серную кислоту, фтороводородную кислоту или их смесь, или из группы, включающей гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония, гидроксид олова или их смесь, или с водными растворами, содержащими вещества из указанных групп, и обработку веществами из указанных групп при температуре 20-850°С, давлении 0,1-8 МПа, ультразвуковом воздействии с частотой 22-42 кГц, вакууме 1,3*10^-1 - 1,3*10^-4 Па, в течение от 5 мин до 4 ч, отделение полученного продукта в виде смеси диспергированных частиц вещества из указанной группы от отработанных веществ, а затем осуществляют отмывание продукта дистиллированной или деионизированной водой при использовании гидродинамической обработки струей воды с давлением 8-15 Мпа и проводят ультразвуковую обработку, добавление жидкой дисперсной среды в виде воды и стабилизатора до достижения дисперсной системой рН 4,5-7,1.

При гидродинамической обработке динамическое воздействие на поверхность частиц, представляющих собой смесь дисперсных частиц вещества из указанной группы, осуществляется за счет подачи воды с высоким давлением и расходом, через гидравлические сопла, обеспечивающие высокий скоростной напор водяной струи.

Ультразвуковая обработка заключается в совместном воздействии различных эффектов, возникающих в жидкости под действием мощных ультразвуковых колебаний. Эти эффекты: кавитация, акустические течения, звуковое давление, звукокапиллярный эффект, из которых кавитация играет решающую роль. Кавитационные пузырьки, пульсируя и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их, создавая известный эффект кавитационной эрозии.

Например, технологический процесс способа получения дисперсной системы включает в себя:

1. Отжиг смеси дисперсных частиц вещества из указанной группы, например, состава мас. %: СУАВ - 30, алмаз - 20, карбин - 5, лонедейлит - 2; карбонитрид тантала-гафния - 8; диоксид кремния - 10; пирографит - 15, карбид вольфрама - 10, в среде инертных газов, выбранных из группы: аргон, неон, ксенон, криптон или их смесь. Отжиг осуществляется при температуре 400-850°С в течение 5-20 минут;

2. Обработка водным раствором восстановителя, например, состава, мас. %: борогидрид - 20, гидразинборан - 10, гипофосфит натрия - 20, сульфат гидразина - 10, окись титана - 10, сульфат олова - 5, хлорид германия - 5, вода -20. Обработка осуществляется в ультразвуковой ванне при температуре 70-90°С в течение 5-20 минут;

3. Промывка проточной холодной водой с температурой 20-22°С в течение 5-15 минуты. Скорость протока воды устанавливается с учетом 4^х кратной замены ванны за смену. При недостаточном качестве промывки предусматривается дополнительная оросительная система;

4. Обработка водным раствором, например, гидроксида аммония концентрации 10-40 мас. %. Обработка осуществляется в ультразвуковой ванне при температуре 45-60°С в течение 5-30 минут;

5. Промывка проточной холодной водой с температурой 20-22°С в течение 5-15 минуты. Скорость протока воды устанавливается с учетом 4^х кратной замены ванны за смену;

6. Отделение смеси дисперсных частиц вещества и сушка в вакууме 1,3*10^-1 Па при температуре 70-80°С в течение 1 часа;

7. Обработка в химическом реакторе водным раствором, например, состава, мас. %: азотная кислота - 57-62, фтороводородная кислота - 25-35 при температуре 200°С, давлении 8 МПа, в течение 7-10 минут.

8. Промывка проточной холодной водой в ультразвуковой ванне с температурой 20-22°С в течение 5-7 минут.

9. Обработка, например, водным раствором соляной кислоты концентрации 15-40 мас. %. Обработка осуществляется при температуре реакционной смеси в течение 40-50 минут.

10. Промывка дистиллированной холодной водой в ванне для гидродинамической обработки с давлением 12 Мпа, температурой 20-22°С в течение 5-7 минут.

11. Промывка дистиллированной холодной водой в ванне для ультразвуковой обработки с температурой 20-22°С в течение 5-7 минут.

12. Отделение полученного продукта в виде смеси дисперсных частиц вещества и добавка жидкой дисперсной среды и стабилизатора до достижения дисперсной системой рН 4,5-7,1.

Например, по представленным решениям было получено двухслойное композиционное металл-дисперсное покрытие на основе сплава никель-серебро-ДЧВ и сплава золото-палладий-медь-серебро-ДЧВ с диспергированным в них частицами вещества из указанной группы, изделия из титанового сплава ВТ-9 (Фиг. 5).

Первый слой сплав никель-серебро-ДЧВ покрытия, посредством электрохимического осаждения из раствора состава, г/л: хлорид никеля - 20-30; хлорид серебра - 25-30; калий железосинеродистый - 70-100; гидроксид калия - 0,2-0,8; углекислый калий - 15-20; трилон Б - 60-120; СУАВ - 1-5; алмаз - 1-3; углеродные нанотрубки - 0,5-1; карбид бора - 1-2; нитрид бора - 1-2; карбонитрид титана - 1-2; оксид иттрия - 0,25-0,8, при температуре 20-25°С, Рн 1-1,5 плотность тока - 0,5-2 А/дм².

Второй слой сплава золото-палладий-медь-серебро-ДЧВ покрытия посредством электрохимического осаждения из электролита состава, г/л:

г/л: дицианоурат калия - 8-10; хлорид палладия - 5-7; хлорид меди - 5-7; хлорид серебра - 5-7; кислота лимонная - 20-30; углекислый калий - 15-20; СУАВ - 2-7; фуллерен - 0,1-0,2; карбин - 0,25-0,5; карбид титана - 2-3; нитрид титана - 1-2; карбонитрид титана - 1-2; диоксид циркония - 1-2 при температуре 20-25°С, Рн 1-1,5, плотность тока - 0,1-2 А/дм².

Результаты показали, что:

1. Толщина покрытия никель-серебро-ДЧВ составляет 8-12 мкм.

2. Толщина покрытия золото-палладий-медь-серебро-ДЧВ составляет 8-12 мкм.

3. Микротвердость титанового сплава ВТ-9 изделия составляет 338-352 НВ, слоя никель-серебро-ДЧВ покрытия 450-480 НВ, слоя золото-палладий-медь-серебро-ДЧВ покрытия 490-510 НВ.

Например, по представленным решениям было получено двухслойное композиционное металл-дисперсное покрытие на основе сплава никель-ДЧВ и золото-палладий-медь-серебро-ДЧВ с диспергированным в них частицами вещества из указанной группы, изделия из титанового сплава ВТ-6 (Фиг. 6).

Первый слой композиционного покрытия никель-ДЧВ осаждают посредством химического осаждения никеля на изделия осуществляют из раствора состава, г/л: сульфат никеля или хлорид никеля - 20-30; СУАВ - 1-7; алмаз - 2-3; карбин - 1-2; восстановленный оксид графена - 0,5-1; карбид титана - 2-3; нитрид бора - 1-2; нитрид углерода-бора - 0,25-0,5; карбонитрид циркония - 1-2; оксид алюминия - 0,5-0,8, натрий уксуснокислый - 10-15; гипофосфит натрия - 23-30; тиомочевина - 0,001-0,003; кислота уксусная - 5-10, при Рн = 4,3-5,0, температуре 85-95°С, плотности загрузки 1-2 дм²/л, в течение 2-10 минут. Раствор гипофосфита натрия вводится непосредственно перед никилированием.

Второй слой композиционного покрытия хром-ДЧВ посредством электрохимического осаждения хрома осуществляют из электролита состава, г/л: хромовый ангидрид 230-250; серная кислота - 2-4; трехвалентный хром - 2-3; СУАВ - 2-7; астрален - 0,15-0,2; карбид кремния - 0,5-1; карбонитрид титана - 1-2; нитрид бора - 0,5-1; диоксид циркония - 0,5-1; оксид иттрия 0,1-0,25, катодная плотность тока 50-100 А\дм², температура 45(+-) 2°С.

Результаты исследования показали, что: микротвердость материала изделия из титанового сплава ВТ-6 составляет 280-335 НВ, слоя никель-ДЧВ покрытия 520-550 НВ, хром-ДЧВ покрытия 790-860 НВ.

Например, по представленным решениям было получено однослойное композиционное металл-дисперсное покрытие на основе сплава кобальт-хром-молибден-ДЧВ покрытия на изделие из нержавеющей стали 12Х18Н10Т (Фиг. 7) посредством электрохимического осаждения из электролита состава, г/л: сульфат кобальта - 300-450; сульфат хрома - 40-60; молибдат натрия 10-20; гликолевая кислота - 40-45; хлорид натрия - 15-20; СУАВ - 1-5; восстановленный оксид графена - 0,25-0,75; углеродные нанотрубки - 0,25-0,75, карбид бора - 0,5-1; карбид вольфрама - 0,5-1; нитрид циркония - 1-2; карбонитрид циркония - 0,5-1; оксид алюминия - 1-2, при температуре 40-45°С, Рн 5,2-5,8, плотность тока - 4-6 А/дм².

Результаты исследования показали, что: микротвердость изделия из нержавеющей стали 12Х18Н10Т составляет 175-179 НВ, а слоя кобальт-хром-молибден-ДЧВ покрытия 840-980 НВ.

Например, по представленным решениям было получено трехслойное композиционное металл-дисперсное покрытие на основе сплавов: медь-никель-ДЧВ; никель-хром-ДЧВ; хром-молибден-ДЧВ, с диспергированным в них частицами вещества из указанной группы, изделия из титанового сплава ВТ-9 (Фиг. 8).

Первый слой композиционного покрытия медь-никель-ДЧВ осаждают посредством химического осаждения на изделия из титанового сплава ВТ-9 осуществляют из раствора состава, г/л: сульфат меди или хлорид меди - 30-40; сульфат никеля или хлорид никеля - 20-30; СУАВ - 2-3; алмаз - 2-3; графит -1-2; графен - 0,5-1; углеродные нанотрубки - 2-3; нитрид бора - 1-2; нитрид ниобия - 0,25-0,5; карбид кремния - 0,5-0,7; оксид алюминия - 0,5-0,8, натрий уксуснокислый - 10-15; гипофосфит натрия - 23-30; тиомочевина - 0,001-0,003; кислота уксусная - 5-10, при Рн = 4,3-5,0, температуре 85-95°С, плотности загрузки 1-2 дм²/л, в течение 4-12 минут.

Второй слой композиционного покрытия хром-никель-ДЧВ посредством электрохимического осаждения осуществляют из электролита состава, г/л: хромовый ангидрид 230-250; сульфат никеля - 110-120; серная кислота - 2-4; трехвалентный хром - 2-3; СУАВ- 2-4; алмаз - 1-2; углеродные нанотрубки - 1-2; астрален - 0,15-0,2, карбид кремния - 0,5-1; карбонитрид титана - 1-2, нитрид бора - 0,5-1; нитрид тантала - 0,25-0,5; диоксид циркония - 0,5-1; оксид иттрия 0,1-0,25 катодная плотность тока 50-90 А\дм², температура 45(+-) 2°С.

Третий слой композиционного покрытия хром-молибден-ДЧВ посредством электрохимического осаждения осуществляют из электролита состава, г/л: хромовый ангидрид 180-200; молибдат натрия - 15-30; серная кислота - 2-4; трехвалентный хром - 2-3; СУАВ - 2-4; алмаз - 1-2; углеродные нанотрубки - 1-2; астрален - 0,15-0,2, карбид гафния - 0,5-1; карбонитрид гафния - 0,1-0,5; нитрид бора - 0,5-1; нитрид тантала - 0,25-0,5; диоксид кремния - 0,5-1; дисилицид молибдена - 0,5-1; оксид ниобия 0,1-0,25 катодная плотность тока 50-90 А\дм², температура 45(+-) 2°С.

Результаты показали, что:

1. Толщина покрытия медь-никель-ДЧВ составляет 9-12 мкм.

2. Толщина покрытия хром-никель-ДЧВ составляет 15-17 мкм.

3. Толщина покрытия хром-молибден-ДЧВ составляет 13-15 мкм.

4. Микротвердость титанового сплава ВТ-9 изделия составляет 338-352НВ, слоя медь-никель-ДЧВ покрытия 510-530 НВ, слоя хром-никель-ДЧВ покрытия 540-550 НВ, слоя хром-молибден-ДЧВ покрытия 970-990 НВ.

Композиционные металл-дисперсные покрытия, в сравнении с обычными хромоникелевыми покрытиями, позволяют увеличивать: коррозионную стойкость в 8…9 раз, износостойкость в 2…5 раз, микротвердость в 1,5…2 раза, срок службы в 3…6 раз, когезионную прочность в 1,1…1,9 раз, пластичность в 2…5 раз, теплопроводность в 2…3 раза, огнестойкость и термостойкость 3…4 раза, рабочую температуру до 2000°С, а также снижение коэффициента сухого трения до 0,09.

Например, использование дисилицида молибдена, дисилицида вольфрама, дисилицида титана, дисилицида тантала позволяет получать огнеупорные, жаростойкие и химически стойкие композиционные металл-дисперсные покрытия (КМДП).

Например, использование твердых веществ, ГПа: алмаз (70-100), лонсдейлит (100-150), фуллерен (150-250), нитрид бора (108-114), нитрид углерода-бора (76), карбид бора (49), карбид титана (20-30), ккарбид вольфрама (13-22) позволяет получать микротвердые КМДП.

Например, использование теплопроводных веществ, Вт/мК: медь (401), нитрид бора (180-400), карбид кремния (490), серебро (430), графит (278-2435), алмаз (1000-2600), графен (4400-5800), углеродные нанотрубки (4800-6600) позволяют получать КМДП для использования в теплонапряженных изделиях, лопатках газотурбинных двигателей, а также соплах и камерах сгорания ракетных двигателей.

Например, использование теплоизоляционных веществ, Вт/мК: оксид цинка (54), свинец (35), нержавеющая сталь (15), стекло (1-1,15), оксид кремния (0,00267-0,00325) позволяют получать КМДП для защиты от высокоинтенсивных тепловых потоков.

Например, использование огнестойких и термостойких веществ, температура плавления, °С: силицид ниобия (1400), никель (1453), хром (1856), титан (1943), молибден (2620), вольфрам (3695), тантал (3880), карбид бора (2350), карбид кремния (2730), карбид вольфрама (2780), карбид титана (3260), карбид тантала (3768), карбид гафния (3959), карбид тантала-гафния (3927), карбонитрид гафния (4142), а также окись металла, борид, нитрид позволяет получать КМДП длительно работающие в области повышенных температур.

Например, использование упрочняющих веществ, Н м/кг: Карбин 6,0-7,5 10⁷, алмаз 2,5-6,5 10⁷, графен 4,7-5,5 10⁷, углеродные нанотрубки 4,3-5,0 10⁷ позволяют получать КМДП с повышенной прочностью.

Например, использование радиопоглощающих веществ: железо, никель, неодим, ниобий, углерод, аллотропные формы углерода, оксиды металлов, карбиды металлов, нитриды металлов позволяет получать КМДП (сплав железо-медь-ниобий-бор-ДЧВ,) с пониженной радиолокационной заметностью.

Например, использование карбида вольфрама, диборида фольфрама, оксида вольфрама, оксид висмута, оксид неодима позволяет получать КМДП для защиты от ионизирующих излучений.

Например, использование бора, нитрида бора, карбида бора, бериллий, графит, кадмий, гафний позволяет получать КМДП для защиты от нейтронного излучения.

Экспериментальные испытания убедительно подтвердили, что все поставленные задачи успешно решены. Следует отметить, что металлы и диспергированные частицы вещества указанных групп являются наиболее технологичными, взаимозаменяемыми и предпочтительными в применении. Поэтому применение любого металла и диспергированных частиц вещества из указанных группы или их сочетаний будет обеспечивать указанный технический результат. Однако возможно применение и других металлов, подходящих в условиях реализации данного изобретения.

Литература

1. Способ получения электрохимического серебряного покрытия, RU №2599471, 10.10.2016 г.

2. Способ получения электрохимического серебро-наноуглерод-алмазного покрытия, RU №2599473, 10.10.2016 г.

3. Способ получения электрохимического хром-алмазного покрытия RU №2585608, опубликовано 27.05.2016 г.

4. Композиционное металл-алмазное покрытие, способ его получения, алмазосодержащая добавка электролита и способ ее получения, RU №2699699, опубликовано 09.09.2019 г.

5. Композиционное металл-алмазное покрытие, способ его получения, дисперсная система для осаждения композиционного металл-алмазного покрытия и способ ее получения, RU №2706931, опубликовано 21.11.2019 г.

Изобретение относится к получению композиционного металл-дисперсного покрытия (КМДП), а также к дисперсной системе и ее получению и может быть использовано в транспортной промышленности, атомной, военной, авиационной и космической областях. Способ получения упомянутого покрытия включает осаждение, как минимум, одного слоя металлической пленки, выполненного в виде части поверхности, геометрических фигур, полос, сетки, посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого вещества и дисперсную систему. До и после осаждения каждого из слоев проводят обработку поверхности промывкой водой, сушкой, обработкой химическими веществами, механической обработкой, термической обработкой или несколькими из них. Дисперсная система состоит из смеси жидкой дисперсной среды в виде воды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора. В качестве твердой дисперсной фазы используют смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащей углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание. Углерод выбирают из группы, содержащей графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание. Обеспечивается получение КМДП с более высокими эксплуатационно-техническими характеристиками за счет повышения коррозионной стойкости, твердости, прочности, термостойкости, огнестойкости, химической стойкости, износостойкости, адгезии, снижения коэффициента трения, изменения коэффициента теплопроводности и уменьшения площади нанесения покрытия. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ получения композиционного металл-дисперсного покрытия, включающий осаждение металла и твердой дисперсной фазы в виде металлической пленки, отличающийся тем, что на поверхность изделия осаждают, как минимум, один слой, нанесенный на часть поверхности изделия, или слой в виде геометрических фигур, полос или сетки, посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого вещества, выбранный из группы, содержащей железо, никель, хром, цинк, свинец, олово, сурьма, кадмий, титан, вольфрам, висмут, ниобий, цирконий, гафний, иттрий, ванадий, молибден, бериллий, марганец, магний, кобальт, медь, золото, серебро, платина, палладий, родий, фосфор, бор или их сочетания и дисперсную систему, состоящую из смеси: жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора, причем в качестве жидкой дисперсной среды используют воду, в качестве твердой дисперсной фазы используют смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащей углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание, при этом углерод выбирают из группы, содержащей графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание, силицид выбирают из группы, содержащей силицид марганца, силицид хрома, силицид железа, силицид магния, силицид цинка, дисилицид молибдена, дисилицид вольфрама, дисилицид титана, дисилицид тантала или их сочетание, карбид выбирают из группы, содержащей карбид титана, карбид кремния, карбид бора, карбид циркония, карбид гафния, карбид ниобия, карбид ванадия, карбид хрома, карбид никеля, карбид тантала, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид тантала-гафния или их сочетание, нитрид выбирают из группы, содержащей нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид ванадия, нитрид ниобия, нитрид тантала, нитрид углерода-бора, нитрид циркония или их сочетание, карбонитрид выбирают из группы, содержащей карбонитрид гафния, карбонитрид титана, карбонитрид циркония и их сочетание, борид выбирают из группы, содержащей диборид тантала, диборид вольфрама, диборид бериллия, диборид магния, диборид ванадия, диборид молибдена, диборид титана, диборид циркония, диборид хрома, диборид гафния, диборид ниобия и их сочетание, оксид выбирают из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, оксид графена, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа, оксид хрома, оксид никеля, оксид цинка, оксид кобальта, оксид иттрия, оксид неодима, оксид ниобия, оксид тербия, оксид висмута, оксид кадмия, оксид магния, оксид марганца, оксид молибдена, оксид бериллия, оксид вольфрама или сочетание веществ из указанных групп, а стабилизатор вводят в дисперсную систему в количестве 0,01-12 г/л дисперсной системы и выбирают из группы, содержащей низкомолекулярный электролит, коллоидное поверхностно-активное вещество или их сочетание, затем, при необходимости, осаждают как минимум один следующий слой посредством химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, содержащего источник ионов осаждаемого вещества, выбранный из указанной группы, и указанную дисперсную систему, причем при осаждении из раствора или электролита концентрация указанных диспергированных частиц вещества в дисперсной системе составляет от 0,05 до 30 г/л, а размер частиц составляет от 1 до 300 нм, при этом до и после осаждения каждого из слоев производят обработку поверхности промывкой водой, сушкой, обработкой химическими веществами путем обезжиривания, травления, анодного декапирования, сенсибилизации, активирования или несколькими из них, механической обработкой, термической обработкой или несколькими из них.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что химическое осаждение покрытия осуществляют методом вытеснения, методом гальванической пары, методом химического восстановления или сочетанием методов, при этом для химического или электрохимического осаждения используют водный раствор и электролит, содержащий вещества, выбранные из группы, содержащей неорганическую соль в виде сульфата, хлорида или цианида, неорганическое цианистое комплексное соединение, неорганическую или органическую кислоту, и, при необходимости, дополнительные ингредиенты, выбранные из группы, содержащей хромовый ангидрид, дихромат калия, дихромат натрия, дихромат аммония, бисульфат натрия, углекислый натрий, сернокислый натрий, гидроксид натрия, аммиак, гидроксид аммония, гидразин, сульфат гидразина, хлорид гидразиния, гидрокарбонат аммония, гипопосфит натрия, гипопосфит кальция, борогидрид, боразол, гидразинборан, а также ионы металлов в низшей степени окисления Fe²⁺, Sn²⁺, Ti³⁺, Cr²⁺, Mn²⁺, Ce²⁺, Cu⁺, титанат натрия, нитрат аммония, нитрат натрия, ацетат натрия, ацетат аммония, ацетат хрома, ацетат никеля, фторид хрома, фосфинат аммония, цитрат магния, цитрат натрия, сахарин, фтористый хромил, тиомочевину, сегнетову соль, гликоль, клей глютиновый, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, фталимид, фторид натрия, ванадиевую кислоту, берилливую кислоту, висмутовую кислоту, молибденовую кислоту, фенолфталеин, бутандиол, трихлорэтиламид, лаурилсульфат натрия, монофосфат цинка, нитрат цинка или их сочетания, при этом сульфаты выбирают из группы, содержащей сульфат натрия, сульфат цинка, сульфат меди, сульфат никеля, сульфат железа, сульфат хрома, сульфат марганца, сульфат магния, сульфат аммония, сульфат свинца (II, IV), дисульфид вольфрама, сульфат висмута (III), сульфат кобальта (II, III), сульфат сурьмы, сульфат титана (II, III, IV), сульфат ванадия (II, III), сульфат бериллия, сульфат родия (III), сульфат олова (II, IV), сульфат циркония (IV), триоксид-дисульфат диниобия, сульфат гафния, сульфат иттрия или их смесь, хлориды выбирают из группы, содержащей хлорид натрия, хлорид аммония, хлорид железа, хлорид никеля, хлорид хрома (II, III, IV), хлорид цинка, хлорид сурьмы (III, V), хлорид свинца (II, IV), хлорид вольфрама (II, III, IV, V, VI), хлорид висмута (I, II, III, IV), хлорид кобальта (II, III), хлорид магния (II), хлорид кадмия (II), хлорид марганца (II, IV), хлорид меди (I, II), хлорид золота (I, II, III), хлорид серебра, хлорид платины (II, IV), хлорид палладия, хлорид родия (III), хлорид ванадия (III), хлорид молибдена (II, III, IV), хлорид бериллия, хлорид олова (II, IV), хлорид ниобия (III, IV, V), хлорид циркония (II, III, IV), хлорид иттрия или их смесь, цианиды выбирают из группы, содержащей цианид натрия, цианид калия и цианид меди, неорганическое цианистое соединение выбирают из группы, содержащей дицианоаргентат калия и дицианоурат калия, в качестве неорганической или органической кислоты используют: серную кислоту, соляную соляную, хромовую кислоту, борную кислоту, фтороводородную кислоту, цианистоводородную кислоту, угольную кислоту, азотистую кислоту, сероводородную кислоту, хлорноватистую кислоту, фосфорноватистую кислоту, ортофосфорную кислоту, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, уксусную кислоту, муравьиную кислоту или их смесь.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что низкомолекулярный электролит выбирают из группы, содержащей неорганический электролит, органический электролит, при этом в качестве неорганического электролита выбирают кислоты из группы, содержащей серную кислоту, соляную кислоту, борную кислоту, фтороводородную кислоту, ортофосфорную кислоту, хромовую кислоту, цианистоводородную кислоту, угольную кислоту, азотистую кислоту, сероводородную кислоту или их смесь, или из группы гидроксидов, содержащей гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония или их смесь, органические электролиты выбирают из группы кислот, содержащей уксусную кислоту, муравьиную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, акриловую кислоту, метакриловую кислоту или их смесь, при этом коллоидное ПАВ выбирают из группы, содержащей неионогенное ПАВ и ионогенное ПАВ, при этом ионогенное ПАВ выбирают из группы, содержащей анионное ПАВ, катионное ПАВ, амфотерное ПАВ, в качестве неионогенного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей этоксилаты спиртов, алканоламиды жирных кислот, глицирил лаурат, оксиэтилированные спирты, оксиэтилированные алкилфенолы, моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля или их смесь, в качестве анионного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей капринат натрия, додеканоат натрия, миристинат натрия, олеат натрия, олеат калия стеарат калия, лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат калия, тетрадецилсульфат натрия, 4-додецилбензосульфонат или их смесь, в качестве катионного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей диоктадецилдиметиламмоний хлорид, триметилкокоаммоний хлорид, олеилтриметиламмоний хлорид, диметилкокобензиламмоний хлорид, алкилтриметиламмоний хлорид, диметилдодецилбензиламмоний хлорид или их смесь, в качестве амфотерного ПАВ выбирают вещество из группы, содержащей кокамидопропилбетаин, амидобетаин, алкилдиметилкарбоксибетаин, алкилсульфобетаин или сочетания веществ из указанных групп.

4. Способ п. 1, отличающийся тем, что обезжиривание осуществляют веществами, выбранными из группы, содержащей водный раствор гидроксида натрия, гидроксида калия или солей щелочных металлов, органические растворители, поверхностно-активные вещества, электролиты электрохимического обезжиривания, травление осуществляют водными растворами серной кислоты, соляной кислоты, фосфорной кислоты, азотной кислоты, фтороводородной кислоты или их смесью, а также электролитами электрохимического травления, анодное декапирование осуществляют в электролите, содержащем источник ионов осаждаемого металла, сенсибилизацию осуществляют растворами солей металлов, выбранных из группы: Sn²⁺, Fe²⁺, Ti³⁺, Ge²⁺, в качестве растворителя используют воду, кислоту, этанол или их смесь, активирование осуществляют растворами соединений каталитически активных металлов, выбранных из группы: палладий, платина, серебро, родий, рутений, осмий, иридий, в качестве растворителя используют воду, кислоту, аммиак, гидроксид натрия или их смесь.

5. Дисперсная система для химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита соответственно, композиционного металл-дисперсного покрытия, отличающаяся тем, что она состоит из смеси: жидкой дисперсной среды, твердой дисперсной фазы и стабилизатора в количестве 0,01-12 г/л дисперсной системы, причем в качестве жидкой дисперсной среды использована вода, а в качестве твердой дисперсной фазы использованы диспергированные частицы вещества в концентрации 0,05-300 г/л дисперсной системы, при этом размер диспергированных частиц составляет от 1 до 300 нм, и они представляют собой смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащей углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание, при этом углерод выбран из группы, содержащей графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание, силицид выбран из группы, содержащей силицид марганца, силицид хрома, силицид железа, силицид магния, силицид цинка, дисилицид молибдена, дисилицид вольфрама, дисилицид титана, дисилицид тантала или их сочетание, карбид выбран из группы, содержащей карбид титана, карбид кремния, карбид бора, карбид циркония, карбид гафния, карбид ниобия, карбид ванадия, карбид хрома, карбид никеля, карбид тантала, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид тантала-гафния или их сочетание, нитрид выбран из группы, содержащей нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид ванадия, нитрид ниобия, нитрид тантала, нитрид углерода-бора, нитрид циркония или их сочетание, карбонитрид выбран из группы, содержащей карбонитрид гафния, карбонитрид титана, карбонитрид циркония или их сочетание, борид выбран из группы, содержащей диборид тантала, диборид вольфрама, диборид бериллия, диборид магния, диборид ванадия, диборид молибдена, диборид титана, диборид циркония, диборид хрома, диборид гафния, диборид ниобия и их сочетание, оксид выбран из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, оксид графена, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа, оксид хрома, оксид никеля, оксид цинка, оксид кобальта, оксид иттрия, оксид неодима, оксид ниобия, оксид тербия, оксид висмута, оксид кадмия, оксид магния, оксид марганца, оксид молибдена, оксид бериллия, оксид вольфрама или их сочетание, при этом в качестве стабилизатора использован низкомолекулярный электролит, коллоидное ПАВ, при этом низкомолекулярный электролит выбран из группы, содержащей неорганический электролит, органический электролит, в качестве неорганического электролита выбраны кислоты из группы, содержащей серную кислоту, соляную кислоту, борную кислоту, фтороводородную кислоту, ортофосфорную кислоту, хромовую кислоту, цианистоводородную кислоту, угольную кислоту, азотистую кислоту, сероводородную кислоту или их смесь, или из группы гидроксидов, содержащей гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония или их смесь, органические электролиты выбраны из группы кислот, содержащей уксусную кислоту, муравьиную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, акриловую кислоту, метакриловую кислоту или их смесь, при этом коллоидное ПАВ выбрано из группы, содержащей неионогенное ПАВ, ионогенное ПАВ, при этом ионогенное ПАВ выбрано из группы, содержащей анионное ПАВ, катионное ПАВ, амфотерное ПАВ, в качестве неионогенного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей этоксилаты спиртов, алканоламиды жирных кислот, глицирил лаурат, оксиэтилированные спирты, оксиэтилированные алкилфенолы, моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля или их смесь, в качестве анионного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей капринат натрия, додеканоат натрия, миристинат натрия, олеат натрия, олеат калия стеарат калия, лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат калия, тетрадецилсульфат натрия, 4-додецилбензосульфонат или их смесь, в качестве катионного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей диоктадецилдиметиламмоний хлорид, триметилкокоаммоний хлорид, олеилтриметиламмоний хлорид, диметилкокобензиламмоний хлорид, алкилтриметиламмоний хлорид, диметилдодецилбензиламмоний хлорид или их смесь, в качестве амфотерного ПАВ выбрано вещество из группы, содержащей кокамидопропилбетаин, амидобетаин, алкилдиметилкарбоксибетаин, алкилсульфобетаин или в качестве стабилизатора использовано сочетание веществ из указанных групп.

6. Способ получения дисперсной системы по п. 5, характеризующийся тем, что проводят диспергирование вещества из указанных групп до размеров диспергированных частиц 1-300 нм, при этом диспергированные частицы представляют собой смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц, выбранных из группы, содержащей углерод, силицид, карбид, нитрид, карбонитрид, борид, оксид или их сочетание, при этом углерод выбран из группы, содержащей графит, пирографит, восстановленный оксид графена, алмаз, синтетическое углеродное алмазосодержащее вещество, графен, лонсдейлит, фуллерен, астрален, карбин, углеродные нанотрубки или их сочетание, силицид выбран из группы, содержащей силицид марганца, силицид хрома, силицид железа, силицид магния, силицид цинка, дисилицид молибдена, дисилицид вольфрама, дисилицид титана, дисилицид тантала или их сочетание, карбид выбран из группы, содержащей карбид титана, карбид кремния, карбид бора, карбид циркония, карбид гафния, карбид ниобия, карбид ванадия, карбид хрома, карбид никеля, карбид тантала, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид тантала-гафния или их сочетание, нитрид выбран из группы, содержащей нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид ванадия, нитрид ниобия, нитрид тантала, нитрид углерода-бора, нитрид циркония или их сочетания, карбонитрид выбран из группы, содержащей карбонитрид гафния, карбонитрид титана, карбонитрид циркония или их сочетания, борид выбран из группы, содержащей диборид тантала, диборид вольфрама, диборид бериллия, диборид магния, диборид ванадия, диборид молибдена, диборид титана, диборид циркония, диборид хрома, диборид гафния, диборид ниобия и их сочетание, оксид выбран из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид титана, оксид графена, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа, оксид хрома, оксид никеля, оксид цинка, оксид кобальта, оксид иттрия, оксид неодима, оксид ниобия, оксид тербия, оксид висмута, оксид кадмия, оксид магния, оксид марганца, оксид молибдена, оксид бериллия, оксид вольфрама или их сочетание, проводят отжиг в инертной среде или вакууме порошка твердой дисперсной фазы, представляющей собой смесь, как минимум двух веществ, в виде диспергированных частиц из указанной группы, смешивание упомянутой смеси с водным раствором, содержащим вещество, выбранное из группы, включающей гипопосфит натрия, гипопосфит кальция, борогидрид, боразол, гидразинборан, а также ионы металлов в низшей степени окисления Fe²⁺, Sn²⁺, Ti³⁺, Cr²⁺, Mn²⁺, Ce²⁺, Cu⁺ или их смесь, или из группы, включающей азотную кислоту, соляную кислоту, серную кислоту, фтороводородную кислоту или их смесь, или из группы, включающей гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония, гидроксид олова или их смесь, или с водными растворами, содержащими вещества из указанных групп, и обработку веществами из указанных групп при температуре 20-850°С, давлении 0,1-8 МПа, ультразвуковом воздействии с частотой 22-42 кГц, вакууме 1,3*10^-1 - 1,3*10^-4 Па, в течение от 5 мин до 4 ч, отделение полученного продукта в виде смеси диспергированных частиц вещества из указанной группы от отработанных веществ, а затем осуществляют отмывание продукта дистиллированной или деионизированной водой при использовании гидродинамической обработки струей воды с давлением 8-15 МПа и проводят ультразвуковую обработку, и добавление жидкой дисперсной среды в виде воды и стабилизатора до достижения дисперсной системой рН 4,5-7,1.