×
10.04.2019
219.017.043b

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ СЛОЕВ ПИРОФОСФАТА ЦИРКОНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при получении катализаторов, носителей катализаторов, сорбентов. Подложку из титана либо его сплава подвергают плазменно-электрохимической обработке в гальваностатическом режиме однополярным постоянным или импульсным током при эффективной плотности 5-15 А/дм в течение 10-50 мин. В качестве электролита используют водный раствор, содержащий сульфат циркония Zr(SO)·4HO и растворимый полифосфат при мольном соотношении анион полифосфата/катион циркония, равном 0,5-3,0. В качестве растворимого полифосфата используют гексаметафосфат натрия NaРО либо триполифосфат натрия NaPO. Изобретение обеспечивает получение тонкого слоя пирофосфата циркония в одну стадию. 2 з.п. ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам получения материалов, содержащих пирофосфат циркония ZrP2О7. Пирофосфат циркония используется как активный носитель катализаторов, а также входит в состав ряда катализаторов. Он известен в качестве сорбента, в частности, для извлечения трансурановых элементов из растворов. Самоактивированный пирофосфат циркония с излучением в УФ-области спектра относится к малоинерционным люминофорам, он отличается химической стойкостью и стабилен при действии электронного пучка. Значительный интерес представляют тонкопленочные носители катализаторов, нанесенные на металлическую подложку, которые обеспечивают эффективный отвод тепла и могут быть использованы в процессах высокотемпературного катализа. Катализаторы на металлических носителях, обладающих высокой теплопроводностью и механической прочностью, испытывают меньший локальный перегрев, подвержены меньшему разрушению, при этом металлические носители могут быть изготовлены в виде сложных, например сотовых, структур.

Известен традиционный способ получения пирофосфата циркония ZrP2О7, представляющего собой соединение циркония состава ZrO2·P2О5 и образующего кубическую решетку, осуществляемый путем сплавления двуокиси циркония со стекловидной фосфорной кислотой [Г.Реми. Курс неорганической химии // М.: Мир, 1974., с.86]. Известный способ не позволяет получать тонкие слои пирофосфата циркония непосредственно на металлической подложке, при этом нанесение предварительно полученного кристаллического вещества на металлическую подложку одним из известных методов связано с определенными технологическими трудностями.

Наиболее близким к заявляемому является способ непосредственного получения твердых растворов (или композитов) пирофосфата циркония IV ZrP2О7 из исходных материалов, содержащих цирконий и фосфор, с помощью низкотемпературного негидролитического золь-гель синтеза с использованием автоклавирования в мягких условиях [White K.М. Диссертация. Low temperature synthesis and characterization of some low positive and negative thermal expansion materials. Дата защиты 07.07.2006 г.]. Известный способ не обеспечивает возможности получения тонких слоев пирофосфата циркония на металлической подложке в одну стадию. Нанесение предварительно полученного пирофосфата циркония на металлическую подложку с использованием одного из известных методов приводит к значительному усложнению способа и его удорожанию.

Задачей изобретения является создание простого одностадийного способа получения тонких слоев пирофосфата циркония на металлической подложке.

Поставленная задача решается способом получения пирофосфата циркония из материалов, содержащих цирконий и фосфор, в котором, в отличие от известного способа, пирофосфат циркония получают в виде тонких слоев на подложке из титана либо его сплава методом плазменно-электрохимической обработки подложки в гальваностатическом режиме однополярным постоянным или импульсным током с эффективной плотностью тока 5-15 А/дм2 в течение 10-50 мин в электролите, содержащем сульфат циркония Zr(SO4)2·4H2О и растворимый полифосфат при мольном соотношении анион полифосфата/катион циркония, равном 0,5-3,0.

Оптимальным образом способ осуществляется при использовании в качестве растворимого полифосфата гесаметафосфата натрия Na6P6О18 при мольном соотношении [P6О6-18/Zr4+], равном 0,5-1,5.

Кроме того, способ осуществляется оптимальным образом при использовании в качестве растворимого полифосфата триполифосфата натрия Na3P5O10 при мольном соотношении [P5O103-/Zr4+], равном 0,75-2,0.

Способ осуществляют следующим образом.

Металлическую подложку, выполненную преимущественно из титана либо его сплава, погружают в подготовленный электролит и выполняют ее плазменно-электрохимическую обработку в гальваностатическом режиме при эффективной плотности однополярного постоянного или импульсного тока, равной 5-15 А/см2, в течение 10-50 минут.

Электролит готовят путем раздельного растворения компонентов в дистиллированной воде при комнатной температуре и последующего сливания полученных растворов.

Плазменно-электролитическую обработку осуществляют при постоянном перемешивании электролита, поддерживая его температуру не выше 50°С.

В качестве противоэлектрода в процессе плазменно-электролитической обработки могут быть использованы нержавеющая сталь, сплавы никеля или титана.

В результате плазменно-электрохимической обработки подложки, выполненной из титана или его сплава, на ее поверхности получают слой белого цвета толщиной до 80 мкм, преимущественно состоящий из пирофосфата циркония ZrP2О7.

Состав полученной пленки подтверждается данными фазового (рентгенофазовый анализ) и элементного (микрозондовый рентгеноспектральный анализ) анализов. Эти данные показывают также присутствие в полученной пленке наряду с пирофосфатом циркония диоксида титана TiO2 в количестве примерно 10%.

Экспериментально было установлено, что одновременное введение в водный электролит растворимого полифосфата и водорастворимой соли циркония приводит к образованию в растворе электролита комплексных ионов полифосфат-цирконий и пропорциональному встраиванию элементов полифосфатного комплекса: циркония и фосфора в формирующуюся на аноде пленку. Эффективность этого встраивания определяется величиной мольного соотношения n=[анион полифосфата]/[катион циркония] в растворе электролита. Оптимальные условия формирования пирофосфата циркония на поверхности подложки из титана или его сплава обеспечиваются в электролите заявляемого состава, когда раствор электролита приближается к состоянию самопроизвольного выделения в осадок твердого полифосфата циркония. Эти условия обеспечиваются при n=0,5-3,0, при этом содержание полифосфата в электролите составляет 20-50 г/л. Меньшие концентрации полифосфата не обеспечивают получение слоев достаточной толщины и заданного состава, более высокие концентрации приводят к ухудшению растворения компонентов электролита.

При использовании электролитов, содержащих гексаметафосфатный комплекс Zr (IV), оптимальный результат достигается при значениях n=0,5-1,5, триполифосфатный комплекс Zr (IV) - при значениях n=0,75-2. В этом случае толщина получаемого слоя пирофосфата является максимальной (60-80 мкм), слой пирофосфата является практически однородным, при этом диоксид титана преимущественно обнаруживается в области, прилегающей к титановой подложке, поверхность слоя не имеет видимых дефектов.

Преимущественное использование гексаметафосфата натрия и триполифосфата натрия связано с их доступностью, достаточно низкой стоимостью, а также удобством работы с ними.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает простое одностадийное получение тонких слоев пирофосфата циркония на подложке из титана или его сплава, что является техническим результатом способа.

Примеры конкретного осуществления способа

Пластинку, выполненную из титана или его сплава, подвергали плазменно-электрохимической обработке, используя в качестве источника тока тиристорный агрегат ТЕР4-100/460 с программным управлением.

Обработку осуществляли в водном электролите заявляемого состава в гальваностатическом режиме однополярным постоянным или импульсным током при заявляемых значениях параметров.

Состав полученных пленок определяли с помощью рентгенофазового анализа. Рентгенограммы снимали на рентгеновском дифрактометре Д8 ADVANCE (Германия) в СuKα-излучении. При выполнении рентгенофазового анализа использована программа поиска "EVA" с банком данных "PDF-2".

Полученные рентгенограммы для всех примеров показали присутствие в составе пленок пирофосфата циркония ZrP2О7 и некоторого количества TiO2 (около 10 мас.%).

Данные об элементном составе в толщине полученного слоя получали с помощью микрозондового микроанализатора GXA 8100 (Япония) с энергодисперсионной приставкой INCA (Англия). Предварительно на пленки напыляли графит для предотвращения заряда поверхности. Данные элементного анализа показали присутствие Zr в количестве до 40 мас.%.

Толщина полученных пленок пирофосфата, определенная с помощью вихретокового толщиномера, составляет 15-80 мкм.

Пример 1

Титановую ВТ1-00 (99,9% Ti) пластинку размером 20×20×0,5 мм3 подвергали плазменно-электрохимической обработке в водном электролите, содержащем 30 г/л гексаметафосфата натрия Na6P6O18 и 35 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (при этом мольное соотношение n=[анион гексаметафосфата]/[катион циркония] равно 0,5), в гальваностатическом режиме при эффективной плотности однополярного импульсного тока, равной 5 А/дм2, в течение 50 минут. Получена пленка белого цвета, толщиной 80 мкм, содержащая кристаллический пирофосфат циркония ZrP2О7.

Пример 2

Пластинку размером 20×20×0,5 мм3, выполненную из сплава титана ПТ7М, подвергали плазменно-электрохимической обработке в электролите, содержащем 40 г/л гексаметафосфата натрия Na6P6O18 и 15,3 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (мольное соотношение n=1,5) при эффективной плотности однополярного импульсного тока 10 А/дм2 в течение 30 минут. В результате получена пленка, аналогичная описанной в примере 1, толщиной 70 мкм.

Пример 3

Пластинку размером 20×20×0,5 мм3, выполненную из сплава титана ПТ7М (Al 1,8-2,5; Zr 2,0-3,0), подвергали плазменно-электрохимической обработке в электролите, содержащем 40 г/л гексаметафосфата натрия Na6P6O18 и 8 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (мольное соотношение n=3,0) при эффективной плотности однополярного постоянного тока 7 А/дм2 в течение 10 минут. Получена пленка, аналогичная описанной в примере 1, толщиной 25 мкм.

Пример 4

Пластинку размером 20×20×0,5 мм3, выполненную из сплава титана ПТ7М, подвергали плазменно-электрохимической обработке в электролите, содержащем 20 г/л триполифосфата натрия Na3P5O10 и 24,9 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (мольное соотношение n=0,75) при эффективной плотности однополярного импульсного тока 15 А/дм2 в течение 30 минут. Получена пленка, аналогичная описанной в примере 1, толщиной 60 мкм.

Пример 5

Пластинку размером 20×20×0,5 мм3, выполненную из сплава титана ОТЧ-1 (А1 1,0-2,5; Mn 0,7-2,0), подвергали плазменно-электрохимической обработке в электролите, содержащем 20 г/л триполифосфата натрия Na3P5O10 и 9,2 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (мольное соотношение n=[анион гексаметафосфата]/[катион циркония] равно 2,0) при эффективной плотности однополярного постоянного тока 6 А/дм2 в течение 50 минут. Получена пленка, аналогичная описанной в примере 1, толщиной 65 мкм.

Пример 6

Пластинку размером 20×20×0,5 мм3, выполненную из сплава титана ВТ1-0, подвергали плазменно-электрохимической обработке в электролите, содержащем 30 г/л триполифосфата натрия Na3P5O10 и 55,4 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (мольное соотношение n=0,5) при эффективной плотности однополярного импульсного тока 7 А/дм2 в течение 20 минут. Получена пленка, аналогичная описанной в примере 1, толщиной 30 мкм.

Пример 7

Пластинку размером 20×20×0,5 мм3, выполненную из сплава титана ВТ1-0, подвергали плазменно-электрохимической обработке в электролите, содержащем 30 г/л тетраполифосфата натрия Na6P4O13 и 23 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (мольное соотношение n=1) при эффективной плотности однополярного импульсного тока 10 А/дм2 в течение 40 минут. Получена пленка, аналогичная описанной в примере 1, толщиной 55 мкм.

Пример 8

Пластинку размером 20×20×0,5 мм3, выполненную из сплава титана ПТ7М, подвергали плазменно-электрохимической обработке в электролите, содержащем 50 г/л тетраполифосфата натрия Na6P4O13 и 12,5 г/л сульфата циркония Zr(SO4)2·4H2O (мольное соотношение n=3) при эффективной плотности однополярного импульсного тока 10 А/дм2 в течение 50 минут. Получена пленка, аналогичная описанной в примере 1, толщиной 30 мкм.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 22 items.
17.02.2019
№219.016.bc05

Аппарат для металлотермического восстановления шламов гальванических производств

Изобретение относится к восстановительной металлургии, в частности к аппаратам для металлотермического получения металлов и сплавов, и может найти применение для алюминотермического восстановления шламов гальванических производств. Аппарат содержит цилиндрический корпус с крышкой, снабженный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419659
Дата охранного документа: 27.05.2011
17.02.2019
№219.016.bc09

Способ переработки шламов гальванических производств

Изобретение относится к способу переработки шламов гальванических производств для извлечения тяжелых металлов. Способ включает термообработку шламов на воздухе и последующее получение реакционной массы с использованием порошка алюминия. При этом термообработку шламов проводят в две ступени, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002408739
Дата охранного документа: 10.01.2011
11.03.2019
№219.016.d834

Способ получения антикоррозионных покрытий на стали

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в судовом машиностроении, конструкциях различного назначения прибрежной морской зоны. Способ включает плазменно-электролитическое оксидирование в биполярном режиме в щелочном электролите, содержащем жидкое стекло, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002392360
Дата охранного документа: 20.06.2010
11.03.2019
№219.016.d87f

Аддукты додекагидро-клозо-додекабората хитозания с хлорной кислотой или перхлоратом аммония

Изобретение относится к аддуктам додекагидро-клозо-додекабората хитозания с хлорной кислотой или перхлоратом аммония состава (COHNH)BH×nMClO где n - целое число, равное 1÷8, а М - Н, NH , которые могут найти применение в качестве энергоемких компонентов различных составов, например...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002394840
Дата охранного документа: 20.07.2010
11.03.2019
№219.016.db78

Способ формирования наноразмерных структур

Изобретение относится к способам получения наноразмерных структур и может найти применение, в частности, в микроэлектронике, а также при изготовлении модулей памяти со сверхвысокой плотностью записи, наносенсоров, молекулярных сит, игл-зондов сканирующих туннельных микроскопов. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002426190
Дата охранного документа: 10.08.2011
10.04.2019
№219.017.0288

Измельчитель

Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности в пищевой, рыбной, химической, перерабатывающей, сельском хозяйстве и др. для переработки трудно измельчаемых материалов и продуктов. Измельчитель содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002397019
Дата охранного документа: 20.08.2010
10.04.2019
№219.017.02c7

Способ получения диоксида кремния

Изобретение может быть использовано для переработки рисовой шелухи и рисовой соломы в диоксид кремния. Рисовую шелуху или рисовую солому обрабатывают 20-60% раствором гидроксида натрия при 70-95°С. Нерастворившийся осадок отделяют от полученного раствора, из которого минеральной кислотой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002394764
Дата охранного документа: 20.07.2010
10.04.2019
№219.017.07fb

Способ получения металлической сурьмы из сурьмяного сырья

Изобретение относится к способу получения металлической сурьмы из сурьмяного сырья. Способ включает получение раствора трифторида из сурьмяного сырья. При этом к полученному раствору трифторида сурьмы (SbF) добавляют валин (CHON) до достижения мольного соотношения трифторид сурьмы : валин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002409686
Дата охранного документа: 20.01.2011
09.05.2019
№219.017.4acb

Способ выделения моногалактозилдиацилглицеринов из растительного сырья

Изобретение относится к биохимии. Проводят экстракцию общих липидов из отходов переработки зерна риса. Разделение липидов осуществляют с использованием метода двумерной тонкослойной хроматографии с использованием смеси растворителей: по первому направлению - хлороформ, ацетон, метанол,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002280454
Дата охранного документа: 27.07.2006
18.05.2019
№219.017.5747

Способ получения защитных покрытий на сплавах магния

Изобретение относится к электрохимической обработке металлических поверхностей, а именно к способу плазменно-электролитического нанесения защитных покрытий на изделия из сплавов магния. Способ включает плазменно-электролитическую обработку изделия в водном растворе электролита, содержащем 12-30...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002357016
Дата охранного документа: 27.05.2009
Showing 1-10 of 15 items.
27.05.2013
№216.012.449f

Способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхности изделий из вентильных металлов и их сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения гидрофобных покрытий, обладающих высокой износостойкостью, а также антифрикционными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483144
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2014
№216.012.cd06

Способ формирования покрытий пентаоксида тантала на подложке

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для изготовления материалов, содержащих пленочные структуры с новыми электрическими, магнитными и оптическими характеристиками, в частности, для получения имплантатов, обладающих электретными свойствами. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518257
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.08.2014
№216.012.eaf6

Способ формирования покрытия пентаоксида тантала на подложке из титана или его сплавов

Изобретение относится к получению оксидных покрытий тантала на подложке из титана и его сплавов и может быть использовано для формирования покрытий пентаоксида тантала для изготовления материалов, содержащих пленочные структуры с новыми электрическими, магнитными, оптическими характеристиками,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525958
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.09.2014
№216.012.f3fe

Способ антикоррозионной обработки сплавов алюминия

Изобретение относится к способам защиты металлов от коррозии и предназначено для повышения коррозионной стойкости покрытий на сплавах алюминия, используемых в агрессивной хлоридсодержащей среде. Способ включает нанесение покрытия методом плазменно-электролитического оксидирования в биполярном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528285
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.12.2015
№216.013.9a32

Способ получения каталитически активных композитных слоев на сплаве алюминия

Изобретение относится к способам изготовления оксидных композитных катализаторов на металлическом носителе-подложке, которые могут быть использованы в реакциях конверсии СО в СO, при очистке технологических и выхлопных газов, в частности, в двигателях внутреннего сгорания. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571099
Дата охранного документа: 20.12.2015
25.08.2017
№217.015.b7b5

Способ получения тонких слоев титаната висмута

Способ относится к технологии изготовления сегнетоэлектрических покрытий на токопроводящих поверхностях, в частности тонких слоев титаната висмута на титане, и может быть использовано при создании диэлектрических слоев в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи и обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614916
Дата охранного документа: 30.03.2017
25.08.2017
№217.015.c136

Способ получения тонких слоев силиката висмута

Изобретение относится к технологии изготовления тонких слоев силиката висмута, которые обладают высокой диэлектрической постоянной и могут найти применение для создания диэлектрических слоев на токопроводящих поверхностях, используемых в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617580
Дата охранного документа: 25.04.2017
26.08.2017
№217.015.e943

Способ получения катализатора для очистки выхлопных газов

Изобретение относится к катализаторам для очистки газовых смесей от токсичных примесей, в частности от оксидов азота и углерода, и может быть использовано для удаления их из газовых технологических выбросов и выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Способ получения катализатора состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627763
Дата охранного документа: 11.08.2017
13.02.2018
№218.016.1fe9

Способ получения каталитически активного композитного материала

Изобретение относится к способам получения оксидных катализаторов на металлическом носителе-подложке, которые могут быть использованы в реакциях окисления СО в СO, имеющих место в высокотемпературных процессах очистки технологических и выхлопных газов, в частности в энергетике и автомобильной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641290
Дата охранного документа: 17.01.2018
18.05.2019
№219.017.585a

Способ получения смешанных оксидов церия и циркония

Изобретение относится к получению смешанных оксидов церия и циркония в виде тонких пленок на металлической подложке и может найти применение в катализе. Способ получения смешанных оксидов церия и циркония с использованием сульфата циркония и растворимой соли церия заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002367519
Дата охранного документа: 20.09.2009
+ добавить свой РИД