×
10.02.2016
216.014.c324

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА В ВИДЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ С НАНЕСЕННЫМИ НА НЕЕ МИКРОЧАСТИЦАМИ МЕДИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению медьсодержащего материала в виде металлической подложки с нанесенными на нее микрочастицами меди. Ведут электроосаждение на металлическую подложку монослоя икосаэдрических микрочастиц меди с размером от 5 мкм до 15 мкм, обладающих шестью осями симметрии пятого порядка, из электролита в виде сернокислого медного раствора при перенапряжении 30-150 мВ. Проводят отжиг металлической подложки с полученным монослоем микрочастиц меди в воздушной атмосфере при температуре 150-210°C и времени выдержки от 15 минут до 1,5 часов с образованием оксидного слоя на поверхности микрочастиц меди. Затем металлическую подложку размещают горизонтально в растворе, содержащем соляную кислоту, хлорид железа FeCl и дистиллированную воду, и проводят химическое травление полученных микрочастиц в течение 10-100 с при температуре 15-50°C с обеспечением образования развитой поверхности микрочастиц в виде внутренних полостей и/или гофрированного рельефа. Обеспечивается хорошая адгезия микрочастиц меди к подложке. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролитическому получению медных микрообъектов и материалов с развитой поверхностью, и может быть использовано в технологиях получения фильтров, катализаторов и сорбционных материалов, электродов для химических источников тока.

Известен способ получения никелевой волоконной электродной основы с развитой поверхностью для химических источников тока и химического катализа (патент RU №2475896 МПК: H01M 4/80, H01M 10/28, В82В 1/00, опуб.: 20.02.2013, патентообладатель(и): Морозов Михаил Валерьевич, Гильмутдинов Альберт Харисович). Предложенное изобретение относится к способу получения никелевой волоконной электродной основы с развитой поверхностью волокон, преимущественно для химических источников тока и катализаторов, в котором осуществляют синтез никелевых волокон в водном растворе, содержащем ионы никеля в присутствии щелочи, pH буфера, сурфактанта (поверхностно-активного вещества) и в присутствии неоднородного магнитного поля величиной 0,01 до 1 Тл. Восстановление ионов никеля восстанавливающим агентом проводят при температуре от 70 до 160°C в течение периода времени от 0,5 мин до 3 ч, при этом соотношение вводимого поверхностно-активного вещества (ПАВ) находится в диапазоне от 8·10-4 М до 5·10-2 М. Никелевая волоконная электродная основа, полученная в соответствии с предложенным способом, обладает развитой поверхностью волокон, до 12 м2/г, состоящей из конусовидных частиц, при этом высота конусовидных частиц меняется в диапазоне от 50 до 2500 нм, угол раствора конуса от 5° до 20°, радиус закругления острия конуса от 5 до 50 нм, среднее расстояние между конусами от 80 до 1500 нм; диаметр волокон от 0,2 до 20 мкм и/или от 60 до 100 нм.

Недостатком такого способа получения развитой поверхности является большая трудоемкость и малая развитость поверхности волокон.

В процессах получения тонкокристаллического фталоцианина меди с целью увеличения удельной поверхности медных частиц используют ультрадисперсные (наноразмерные) медные порошки. Например, известен способ получения тонкокристаллического фтолоцианина меди (патент РФ №2104995, МПК С07С 49/92, C07F 1/08; опубл.: 20.02.1998 г.) путем смешивания ультрадисперсного порошка (меньше 100 нм меди) с удельной поверхностью более 30 м2/г с 1,3-дииминоидолином. Порошок меди получали электрическим взрывом проводника в атмосфере азота. Высокая активность порошка в реакции получения нанодисперсного фтолоцианина, а также в реакциях окисления метанола и изопропеленбензола уже при комнатных температурах обусловлена наноразмерами и большой поверхностной энергией порошка меди.

Недостатком таких ультрадисперсных порошков является отсутствие носителя, низкая механическая прочность, возможность воспламенения порошка.

Известен способ, в котором вискерные структуры на основе меди создаются посредством электролиза медных вискерных структур из расплавов (европейский патент №0530400 А1). Недостатком данного способа является использование высоких температур для получения методом электролиза медных вискерных структур из расплавов, что ведет к излишней трате энергии, а также усложняет технологический процесс.

В патенте (RU 2418890) предлагается получение металлического порошка из электролита путем осаждения металла на электропроводную подложку.

Электроосаждение ведут до окончания стадии формирования из некристаллических зародышей ограненных икосаэдрических микро- и наночастиц. После окончания процесса электроосаждения образовавшиеся частицы подвергают отжигу в нейтральной среде при температуре 450…500°C, с выдержкой tB при этой температуре в течение 25…60 минут. Нагрев до температуры отжига ведут со скоростью 5…15°C/мин. Перед отжигом образовавшиеся частицы отделяют от подложки. В процессе отжига поверхность частиц становится шероховатой, на ней появляются нитевидные нанокристаллы, что дополнительно увеличивает площадь поверхности частиц.

После отжига создавали условия для разрушения обработанных частиц. Для этого частицы подвергали химическому травлению в щелочном растворе, содержащем 40 мл H2O, 40 мл NH4OH и 10 мл H2O2, в течение 40 с. В результате частицы взрывообразно разрушались. При этом поверхность не разрушившихся частиц осталась шероховатой, часть нитевидных кристаллов на ней после травления также сохранилась. Недостатком такого способа является высокая трудоемкость получения таким способом медного порошка в значительных количествах.

Известен патент RU 2464224, в котором нановискерные структуры оксида меди получают электролитическим методом, в частности поливольфраматный расплав, содержащий 10 мол. % K2WO4, 55 мол. % LI2WO4 и 35 мол. % WO3, подвергают электролизу в импульсном потенциостатическом режиме. Напряжение составляет 1060-1090 мВ, длительность импульса 0,1 сек. Применяют платиновый анод. В качестве катода используют медную фольгу. Недостатком такого способа является необходимость использования дорогостоящих материалов и высоких температур проведения технологического процесса.

Прототипом является способ получения металлического порошка (RU 2 325 472), который заключается в следующем: на подложку, выполненную из электропроводного, индифферентного по отношению к осаждаемому металлу и обладающую низкой теплопроводностью материала, проводят электроосаждение металла из электролита. Низкая теплопроводность подложки создает условия для образования на ее поверхности пентагональных кристаллов из некристаллических кластеров. Возможность отделения полученных частиц обеспечивается индифферентностью материала подложки по отношению к осаждаемому металлу, который в этом случае образует лишь слабые связи с поверхностью подложки. После отделения от подложки полученных частиц осажденного металла создают условия для разрушения этих частиц внутренними напряжениями, обусловленными пентагональной симметрией. По одному из вариантов эти условия создают, уменьшая толщину стенки оболочки полученных островков роста путем травления. Уменьшение толщины стенки снижает прочность оболочки частиц под воздействием внутренних напряжений, обусловленных наличием дисклинаций, приводит к взрывному разрушению оболочки. При взрывном разрушении частицы ее оболочка разрывается на отдельные связанные между собой лепестки. Химическое травление производили в растворе, содержащем 40 мл H2O, 40 мл NH4OH и 10 мл H2O2.

Недостатком таких нанокатализаторов является их порошкообразное состояние (отсутствие носителя) и низкая механическая прочность, что исключает возможность компактирования и таблетирования каталитического вещества, а также трудоемкость получения значительного количества каталитического порошка.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа получения развитой поверхности у металлических микрообъектов, покрытий, слоев из них выращенных и закрепленных на металлической подожке или сетчатом носителе.

Технический результат заключается в том, что полученные частицы на сетчатом носителе или металлической подложке имеют высокую удельную поверхность до 100 м2/г и, как следствие, хорошую адгезию к носителю, а сам носитель имеет высокие механическую прочность и теплопроводность.

Технический результат достигается тем, что в способе получения медьсодержащего материала в виде металлической подложки с нанесенными на нее микрочастицами меди, включающем электроосаждение на металлическую подложку монослоя микрочастиц меди из электролита в виде сернокислого медного раствора, используют металлическую подложку, электроосаждение ведут при перенапряжении 30-150 мВ с обеспечением образования монослоя икосаэдрических микрочастиц меди с размером от 5 мкм до 15 мкм, обладающих шестью осями симметрии пятого порядка, затем проводят отжиг металлической подложки с полученным монослоем микрочастиц меди в воздушной атмосфере при температуре 150-210°C и времени выдержки от 15 минут до 1,5 часов с образованием оксидного слоя на поверхности микрочастиц меди, после чего металлическую подложку размещают горизонтально в растворе, содержащем соляную кислоту, хлорид железа FeCl3 и дистиллированную воду, и проводят химическое травление полученных микрочастиц в течение 10-100 с при температуре 15-50°C с обеспечением образования развитой поверхности микрочастиц в виде внутренних полостей и/или гофрированного рельефа. Могут использовать металлическую подложку в виде сетки, спирали, ячеек или сот.

На фигурах представлены поясняющие изображения:

фиг. 1 - монослой из медных икосаэдрических частиц, полученный на сетчатом носителе электроосаждением при перенапряжении 45 мВ и времени осаждения 35 мин до термообработки;

фиг. 2 - икосаэдрическая медная частица, полученная на сетчатом носителе электроосаждением при перенапряжении 45 мВ и времени осаждения 35 мин после термообработки при температуре 200°C в течение 30 минут;

фиг. 3 - икосаэдрическая медная частица с полостью внутри и гофрированным рельефом, полученная на сетчатом носителе после химического травления.

Способ получения медьсодержащих микрообъектов и материалов с развитой поверхностью может быть осуществлен следующим образом.

Для получения икосаэдрических частиц проводят электроосаждение меди при низких перенапряжениях (30-150 мВ) на подложку (например, стальную, титановую, никелевую) до образования на ней монослоя икосаэдрических малых частиц меди, имеющих микронные размеры от 5 до 15 мкм и обладающих 6-ю осями симметрии пятого порядка и дефектами (заведомо содержащими высокоэнергетические дефекты дисклинационного типа) в кристаллической решетке. Такие частицы уже в исходном состоянии обладают дальнодействующими внутренними напряжениями и большой запасенной в объеме упругой энергией, что интенсифицирует процесс формирования внутренних полостей и специфического гофрированного рельефа (фиг. 3) при травлении.

В качестве исходного материала можно использовать не только икосаэдрические малые частицы, но и слои покрытия и пленки из обычных кристаллов с ГЦК-решеткой, но с условием, что в них имеются дефекты дисклинационного типа, создающие дальнодействующие напряжения. Дефектная структура и поля напряжений в микрокристаллах обеспечивают более интенсивное протравливание внутри объекта. Получить их можно также методом электроосаждения металла, но при более высоких перенапряжениях (>150 мкм).

Затем для увеличения адгезии частиц к подложке и для формирования оксидного слоя на их поверхности проводят отжиг при температурах 150-210°C, в воздушной атмосфере, и времени выдержки от 10 минут до 1,5 часов. Подготовленный сетчатый носитель с микрокристаллами подвергался химическому травлению до образования внутренних полостей и специфического гофрированного рельефа поверхности (фиг. 4). Для химического травления использовались следующие реактивы: соляная кислота, хлорид железа FeCl3 и дистиллированная вода. Травление образцов проводилось в интервале времени от 10 до 100 секунд при температурных режимах 15-50°C. При травлении подложку-носитель с осажденной медью располагают в растворе горизонтально для достижения равномерного травления частиц всего слоя.

Примеры реализации способа

Для выращивания частиц и покрытий из них использовался сернокислый медный электролит, анод из электролитической меди, а в качестве подложки сетчатый носитель, в частности, на никелевой сетке и сетке из нержавеющей стали типа 12Х18Н10Т с размером ячейки 30-40 мкм и диаметром проволоки 30 мкм. Для получения икосаэдрических частиц и монослоя из них электролиз осуществлялся в трехэлектродной ячейке в потенциостатическом режиме при низких перенапряжениях 30-150 мВ, для получения обычных ГЦК-кристаллов с дефектами, осаждение велось при более высоких перенапряжениях.

Для исследования влияния на структуру икосаэдрических малых частиц и морфологию их поверхности температурных полей и химического реагента использовали сканирующую дифференциальную калометрию и электронную микроскопию. Для определения удельной поверхности использовалась порометрия.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получить микрообъекты и материалы с развитой поверхностью.


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА В ВИДЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ С НАНЕСЕННЫМИ НА НЕЕ МИКРОЧАСТИЦАМИ МЕДИ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА В ВИДЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ С НАНЕСЕННЫМИ НА НЕЕ МИКРОЧАСТИЦАМИ МЕДИ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА В ВИДЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ С НАНЕСЕННЫМИ НА НЕЕ МИКРОЧАСТИЦАМИ МЕДИ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА В ВИДЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ С НАНЕСЕННЫМИ НА НЕЕ МИКРОЧАСТИЦАМИ МЕДИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 38 items.
20.04.2013
№216.012.35de

Ультразвуковой диспергатор проточного типа

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для кавитационной обработки тяжелых топлив или жидких пищевых продуктов, приготовления высококачественных водо-топливных эмульсий для дизелей, топок ТЭЦ и котельных; обеззараживания питьевой воды и жидких продуктов питания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479343
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.08.2013
№216.012.6200

Мобильный учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов

Изобретение относится к области обучающихся устройств, а именно к техническим средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов. Испытываемые электромашины переменного и постоянного тока установлены на основании и соединены между собой выходными валами через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490720
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.01.2014
№216.012.9785

Транспортное средство

Изобретение относится к области машиностроения. Силовой каркас кузова транспортного средства содержит многочисленные пустотелые коробчатые элементы (пороги, усилители, лонжероны, стойки), выполненные из тонколистовых металлических формованных панелей, по крайней мере, в одном из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504488
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2014
№216.012.b54a

Интегральный шумозаглушающий модуль автотранспортного средства

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Интегральный шумозаглушающий модуль автотранспортного средства выполнен в виде совмещенной со штатными устройствами автотранспортного средства батареи акустических резонаторов. Батарея акустических резонаторов состоит из акустических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512134
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c335

Устройство для микродугового оксидирования

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для упрочнения или ремонта поверхностей деталей путем нанесения оксидного покрытия. Устройство содержит источник питания и ванну для электролита, два неуправляемых вентиля и два управляемых вентиля,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515732
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.df7b

Способ рафинирования алюминиевых сплавов

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок из алюминиевых сплавов. Алюминиевый расплав перегревают до температуры 700-720°C и фильтруют через фильтр из пенометалла с открытой пористостью на основе сплава алюминий-титан с содержанием титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522997
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e03f

Контейнер для пайки

Изобретение относится к оборудованию для пайки, в частности к контейнеру для пайки и может быть использовано в различных областях машиностроения. Контейнер содержит две детали в виде корпуса и крышки. Детали выполнены с возможностью частичного охвата одной из деталей другой деталью при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523193
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e87c

Система очистки газов

Изобретение относится к системам для очистки. Система очистки газовсодержит корпус, фильтры, металлический короб, вентилятор, металлический короб выполнен с входным отверстием и сужением в нижней части, металлическую сетку, установленную над входным отверстием и сужением, металлический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525309
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.e9fd

Универсальный оболочечный шумопоглощающий модуль

Изобретение относится к области шумопонижающих конструкций универсального типа, предназначенных для снижения уровней шума разнообразного типа шумовиброактивных технических объектов. Модуль содержит внешнюю звукопрозрачную оболочку одно- или многослойного исполнения, изготовленную из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525709
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ebdd

Способ прогнозирования риска возникновения переломов

Изобретение относится к медицине. Способ прогнозирования риска возникновения переломов заключается в том, что выделяют ДНК из лейкоцитов периферической венозной крови, методом полимеразной цепной реакции с флуоресцентной детекцией, генотипируют 3 полиморфных варианта -1997G>T (g.3011T>G,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526189
Дата охранного документа: 20.08.2014
Showing 1-10 of 70 items.
20.01.2013
№216.012.1cd4

Ручной инструмент-электрод для электрохимического полирования металлов

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может применяться для ручного электрохимического полирования различных деталей, в том числе с пространственно-сложными поверхностями. Ручной инструмент содержит корпус из диэлектрического материала, закрепленный в нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472874
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e4

Учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов

Изобретение относится к средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов и позволяет создать электробезопасный, малогабаритный, многофункциональный учебно-лабораторный стенд для определения характеристик электрических машин и электроприводов. Стенд содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473921
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.240d

Привод электрогидравлический

Изобретение относиться к электрогидроприводам и может быть использовано в станкостроении. Привод включает в себя электрический привод, насосную станцию, гидролинии с установленными на них клапанами прямого и обратного действия, силовой гидроцилиндр, при этом электрический привод содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474731
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d9a

Способ изготовления бессвинцового припоя на основе олова

Изобретение относится к металлургии легких и цветных металлов и может быть применено при изготовлении легкоплавких бессвинцовых припоев, используемых при пайке изделий электроники и конструкционных материалов. Способ включает смешивание олова, меди и фосфора, заливку флюса на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477205
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e9b

Способ определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке и может быть использовано для определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга после его правки. С поверхности круга посредством правки методом точения, правящим инструментом срезают слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477462
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.3401

Уплотнение гидравлического и пневматического цилиндра двухстороннего действия

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уплотнения гидравлических и пневматических приводов прямолинейного поступательного перемещения. Уплотнение содержит две уплотнительные камеры, выполненные в виде конических усеченных трубок, вывернутых наизнанку вовнутрь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478856
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3611

Горелка для точечной плазменной сварки

Изобретение относиться к области сварки и может быть использовано при точечной плазменной сварке нахлесточных соединений из черных и цветных металлов в среде защитного газа. Горелка состоит из корпуса и крышки, разделенных изолятором и стянутых гайкой. Снаружи на нижней наружной части корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479394
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3615

Сварное нахлесточное соединение

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при точечной сварке нахлесточных соединений, не требующих герметичности. Сварное нахлесточное соединение состоит из верхнего и нижнего элементов, соединенных общей сварной точкой. Сварная точка имеет сквозное оплавленное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479398
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.377d

Вибратор электрогидравлический

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в машиностроительной, строительной, химической и др. отраслях промышленности. Вибратор электрогидравлический содержит возвратно-поступательный насос, всасывающую и напорную гидролинии с установленными в них клапанами прямого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479758
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.05.2013
№216.012.43e0

Устройство для обработки выглаживанием поверхностей вращения

Изобретение относится к обработке поверхностным пластическим деформированием, а именно к устройствам для обработки выглаживанием изделий в виде поверхностей вращения с использованием в качестве смазки остатков смазочно-охлаждающей жидкости, сохранившихся на поверхности изделия после предыдущей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482953
Дата охранного документа: 27.05.2013
+ добавить свой РИД