Способ металлизации алмазного порошка Советский патент 1993 года по МПК B22F1/02 

Изобретение относится к покрытиям неметаллических материалов металлами, а именно, к способам металлизации алмазных порошков медью, кобальтом и никелем, и с последующим их использованием в качестве исходных продуктов для создания композиционных материалов..

Целью изобретения является получение Однородного металлического покрытия на поверхности мелкодисперсных алмазных порошков и снижение температуры металлизации,

Сущность заявляемого способа состоит в том, что водную суспензию алмазов смешивают с раствором формиата металла, смесь нагревают при 473-493 К в течение 4-6 ч, а затем в нейтральной атмосфере до температуры 723-773 К с выдержкой в течение 2-4 ч.

Кроме формиатов меди, кобальта или никеля можно использовать соли, образующие металл и газообразные продукты, например цитраты и т.д. Возможность образования металла при термолизе такой соли и определяет выбор наносимых мета- лов. Таким путем можно формировать по1 крытия из таких малоактивных металлов,

как серебро, медь, железо, кобальт и никель в различных соотношениях.

Первая стадия нагревания предназначена для удаления воды из смеси. Если смесь греть при температуре ниже 473 К, то в смеси останется формиат металла с кри- сталлизаЦионной водой, а если греть при более высокой, чем 493 К, то формиат будет разлагаться с воспламенением на воздухе образовавшегося металла.

Поскольку образовавшиеся металлы при разложении таких сблей находятся в ультрадисперсном состоянии, то на воздухе они интенсивно окисляются, иногда с воспламенением. Для устранения такого нежелательного явления фаза металла дезактивируется нагреванием при температуре 673-773 К в инертной среде. Использование восстановительной среды (водород) нецелесообразно, поскольку металлы вы- держанные в атмосфере водорода воспламеняются при комнатной температуре. Согласно данным рентгеновского анализа при нагревании смесей суспензии алмаза с формиатом металла (Си, Со, Ni), образуется исключительно фаза металла и алмаз. Если атмосфера, в которой проводилось разлоtf

Ё

00

К со

00

жение; содержала кислород, то в этом случае образуется металл, содержащий примесь оксида.

Для металлизации ультрадисперсных алмазов согласно заявляемому способу используют формиаты никеля, меди или кобальта.

При проведении термического анализа полученных образцов установлено, что при нагревании происходит сначала окисление металла, а затем окисляется алмаз. Таким образом, частицы алмаза покрыты металлом снаружи. Так например, композит никель-алмаз начинает окисляться при температуре около 873 К. Частицы полученного порошка имеют размер порядка 5 мкм и представляют собой достаточно узкую фракцию. Такое состояние полученных композитов делает их перспективными для получения компактных материалов с высокой степенью гомогенности и для нанесения всякого рода покрытий (газо- или плазмо- термических). Методами электронной микроскопии установлено, что в полученных образцах имеет место однородное распределение металлов на поверхности алмаза.

Пример 1. Берут 200 мл .водной суспензии ультрадисперсных алмазов, содержащую 9 г алмазов, добавляют 400 мл раствора формиата никеля, содержащего 28,32 г соли, гомогенизируют обработкой ультразвуком с частотой 44 кГц в течение 10 мин, высушивают при температуре473 10 К в течение 4 ч, помещают э фарфоровую лодбчку, которую устанавливают в трубчатую печь, подают инертный газ со скоростью 20 мл/мин и нагревают 2 ч до

и

температуры 723 К+ - 10 К и выдерживают в течение 2 ч. Затем охлаждают в токе .инертного газа до комнатной температуры. Ре.нт- генофазовый анализ показал наличие 5 только металлического никеля, а химический дал следующие результаты никель - 50,4 вес.%, углерод (алмаз)-49.6%. Образовавшийся порошок имеет дисперсность от 0,1 до 2 мкм. Выход продукта составил Ю 99,8%.

Остальные примеры приведены в таблице..

На настоящее время в лабораторных условиях наработано около 2 кг порошков металл-алмаз. Ведутся исследования по использованию этих продуктов для компёк- тирования и получения покрытий.

Формула изобретения

1. Способ металлизации алмазного порошка, включающий нагревание алмазного порошка с соединениями металлов в инертной атмосфере, отличающийся тем, что. с целью повышения однородности металлического покрытия на поверхности алмазного порошка и снижения температуры металлизации, в качестве соединения ме: талла используют фррмиат металла, перед нагреванием раствор формиата металла смешивают с водной суспензией алмазного порошка, а нагревание смеси осуществляют сначала при температуре 473-493 К в течение 2-4 ч, а затем ведут нагрев до температуры 723-773 К в инертной атмосфере.

2. Способ по п.1,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве формиатов металлов используют формиаты меди, никеля или кобальта.

15

20

25

30

35

Продолжение таблицы

Использование: создание компбзици- онных материалов, Сущность изобретения: водную суспензию алмазного порошка смешивают с раствором формиата металла, смесь нагревают при 473-493 К в течение 4-6 ч, а затем в нейтральной атмосфере до температуры 723-773 К с выдержкой в течение 2-4 ч. В качестве формиатов металлов используют формиаты меди, Никеля или кобальта в различных сочетаниях. 1 табл.