Технология получения ультрадисперсных порошков сверхтвердых металлов и нанесения металлических сверхтвердых покрытий

Цена договорная Производитель: Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ)

Подробное описание

  1. Динамический синтез и получение нанодисперсных порошкообразных сверхтвердых материалов. Возможность создания простых, экологичных, высокопроизводительных и малозатратных технологий получения нанодисперсных порошков твердых и сверхтвердых материалов на основе титана (TiO2, TiN, TiCN, TiC). 
  2. Нанесение металлических покрытий на металлические поверхности. 
Метод позволяет наносить практически любые металлические покрытия на любые металлы, в том числе уникальные покрытия состава нержавеющей стали. Наиболее перспективным представляется его использование при изготовлении электродов электроразрядных устройств, работающих в агрессивных средах. 
Нанесение медных покрытий на контактные поверхности обеспечивает уникальную возможность одновременно решить задачу совмещения сильноточной контактной пары (например: медь-алюминий) и в 1,5-2,0 раза снизить переходное сопротивление контакта.

Особенности технологии производства

Исследования показали возможность нанесения толстых сверхтвердых покрытий (порядка 1 мм) на стальные поверхности. Такое покрытие может быть использовано при создании нового типа лезвийного металлообрабатывающего инструмента, в котором роль твердосплавных элементов будет выполнять сверхтвердые покрытия. Получены положительные результаты по повышению поверхностной твердости и противопульной стойкости броневых пластин из алюминиевого сплава (для легких бронежилетов) за счет нанесения сверхтвердого покрытия разрабатываемым методом.

Технические характеристики

Технология реализуется при близких к атмосферному давлениях и комнатной температуре. Технология позволяет: 

  • наносить равномерное медное покрытие толщиной ~100 мкм на алюминиевую поверхность диаметром 180 мм2; 
  • наносить равномерное покрытие на внутреннею поверхность изделий. 

Покрытия отличаются высокой адгезиоонной стойкостью. Электропитание ускорителя осуществляется от емкостного накопителя энергии, конденсаторной батареи С=1,0–50×10-3  Ф при зарядном напряжении Uзар. до 5,0 кВ. Основной рабочий материал нарабатывается электроэрозионным путем с поверхности ускорительного канала. Дополнительные конденсированные компоненты, необходимые для динамического плазмохимического синтеза вводятся в зону формирования плазменной структуры, а газообразные - в камеру реактора. Технология реализуется при близких к атмосферному давлениях и комнатной температуре. При энергозатратах ~ 5 кВт•час/кг синтезируется 100 г /час порошкообразного материала.

Потребительские свойства

Технология позволяет: 

  1. Реализовать динамический синтез сверхтвердых материалов на основе титана (TiN, TiC, С0.3N0.7Ti), вольфрама, бора и кремния. 
  2. Получать ультрадисперсные порошки сверхтвердых материалов, а так же наноразмерные оксиды (TiO2, Al2O3, Fe2O3, ZnO и др.) размером 10-150 нм. За один рабочий цикл с энергией 100-200 кДж нарабатывается 5.0-15.0 г порошкообразного продукта. Примерно 90 % частиц порошка имеют размер 0.05 – 0.15 мкм. Производительность 100г/час при энергозатратах ~ 5 кВт час/кг. 
  3. Наносить различные металлические и сверхтвердые композиционные покрытия толщиной 0,001–1.0 мм на металлические поверхности площадью порядка 100 см2, в том числе покрытия состава нержавеющей стали и других сплавов. 
  4. Осуществлять сверхглубокую (на глубину порядка 0.1-1.0 мм) модификацию материалов за счет эффекта сверхглубокого проникания микрочастиц материла гиперскоростной струи в твердые преграды.

Конкурентные преимущества

Разрабатываемая технология отличается тем, что электроэрозионная наработка основного исходного материала с поверхности ускорительного канала, динамический синтез и формирование наночастиц сверхтвердых материалов осуществляется в одном кратковременном (порядка 10-3 с) цикле работы ускорителя при давлении в реакторе близком к атмосферному. За один рабочий цикл с энергией (100-200) кДж нарабатывается (5,0-15,0) г порошкообразного продукта. Максимальное напряжение проведения процесса до 5 кВ. Удельные энергозатраты не превышают 10 кДж/г. Метод отличается простотой и экологической безопасностью, не требует предварительной подготовки основного расходного материала и его дозированной подачи, реализуется при близких к атмосферному давлениях в камере реактора и при комнатной температуре.

Правовая защита технологических решений