Нано- и ультра размерные монокристаллические порошки любых металлов и сплавов

Производим монокристаллические порошки металлов и сплавов

Производим методами высокотемпературной электрохимии нано- и ультра размерные монокристаллические порошки практически любых металлов и сплавов. Все протекающие процессы являются гомогенными. Поэтому распределение частиц по размерам находятся в узком диапазоне. Используемое сырье — компактный металл. Химическая чистота получаемых порошков выше, чем исходного сырья. Поскольку процесс протекает в ионных расплавах при температурах ~500-900⁰С, то происходит естественное обезгаживание металла (растворимость газов в электролите ~10^-8-10^-10 моль/моль) и как следствие, порошки получаются очень ²мягкие². Имеющееся опытно-промышленное оборудование позволяет производить по некоторым металлам до 50 кг порошка в месяц.

Производим методами высокотемпературной электрохимии нанокристаллические и ультрадисперсные порошки карбидов, боридов и силицидов металлов: Al, Ti, Zr, Cr, V, Nb, Ta, Hf, W, Mo, Si и др.

Оригинальность используемой нами технологии состоит в следующем. Во всех используемых промышленных технологиях процессы синтеза карбидов, боридов и силицидов протекают путем переноса углерода, бора и кремния на металл и их последующей  диффузии в структуру металла. Таким образом, процесс синтеза протекает через образование растворов C, B и Si в металле, поэтому размерность и свойства синтезируемых порошков задаются размерностью используемых порошков металлов или их соединений. В нашей технологии в качестве транспортной среды используются ионные расплавы, в которых происходит перенос металла в атомарном виде на углерод, бор и кремний, а процесс синтеза протекает путем реакций интеркалирования и кристаллизации синтезируемых соединений.

Имеющееся опытно-промышленное оборудование позволяет производить по некоторым соединениям более 50 килограмм порошка в месяц.

Порошки из опытно-промышленных партий:

• TiC. РФА — порошок соответствует формуле TiC с размерностью частиц ~40 нм.
• ZrC. РФА — порошок соответствует формуле ZrC с размерностью частиц ~30 нм.
• TiB₂. РФА — порошок соответствует формуле TiB₂ с размерностью частиц ~20 нм.
• ZrB₂. РФА — порошок соответствует формуле ZrB₂ с размерностью частиц ~30 нм.
• ZrSi. РФА — порошок соответствует формуле Zr_хSi_y с размерностью частиц ~60 нм.
• HfB₂. РФА — порошок соответствует формуле ZrB₂ с размерностью частиц ~30 нм.
• SiC. РФА — порошок соответствует формуле SiC с размерностью частиц <10 нм.

Основная фаза – аморфная. Добавки нано-SiC в порошки SiC микронных размеров улучшают процессы спекания керамики и повышают ее механические свойства.

Осуществляем методами высокотемпературной электрохимии плакирование нанокристаллических и ультрадисперсных порошков металлов, карбидов, боридов и силицидов различными металлами. Так же нанесение металлических покрытий осуществляем на изделия и порошки из алмазов и различной керамики.

Примеры:

• Алмазы размерностью 450-500 мкм покрыты хромом. На поверхности алмазных частиц синтезировался слой из карбида хрома.
• Алмазы размерностью 450-500 мкм покрыты вольфрамом. На поверхности алмазных частиц синтезировался слой из карбида вольфрама.
• Алмазы размерностью 450-500 мкм покрыты танталом. На поверхности алмазных частиц синтезировался слой из карбида тантала.

Исходные алмазы	Алмазы Cr	Алмазы W	Алмазы Ta

Произведена объемная пропитка УУКМ различной пористости хромом, а также последовательно бором и цирконием. На внешней поверхности и внутренней поверхности пор сформировалось сплошное покрытие из карбида хрома и карбидов-боридов циркония. Синтез карбидов и боридов свидетельствует об образовании прочной химической связи между металлом и УУКМ. Карбиды хрома имеют нулевой угол смачивания многими жидкими металлами, что открывает возможности производить пропитку таких композитов металлами и сплавами.

УУКМ без пропитки и с пропиткой Cr	Внешняя поверхность УУКМ Cr	Разрезанная пластинка УУКМ Cr

Производим из нанокристаллических и ультрадисперсных порошков металлов, их карбидов и боридов твердосплавные агломерированные (40-200 мкм) композитные порошки для лазерной и иных видов наплавки. Имеющееся оборудование позволяет производить опытные партии порошков. Химический состав композитов определяет заказчик.

Отрабатываем технологии и производим монофазные ультра и нано дисперсные порошки различных интерметаллидов.

Методами высокотемпературной электрохимии был выполнен синтез нано и ультрадисперсных порошков интерметаллидов Al₃Ti, Al₃Zr, Nb₃Al, Nb₃Sn и др.

Осуществляем методами высокотемпературной электрохимии нанесение сплошных без пористых танталовых покрытий на изделия из нержавеющей стали. Это покрытие связано с основой прочной химической связью.

Высокотемпературные электрохимические технологии производства нанопорошков не имеют мировых аналогов и защищены патентами. В производстве порошков используется опытно-промышленное оборудование собственной разработки. Для производства наиболее востребованных нанопорошков карбидов, боридов и силицидов титана и циркония мы используем отходы производства в виде стружки с АО ЧМЗ и ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА». Данный сырьевой ресурс доступен и практически неограничен. Поэтому, при необходимости, можно быстро нарастить объемы производства. При организации серийного производства наноразмерных порошков карбидов, боридов и силицидов их стоимость приблизится к стоимости порошков микронных размеров.

Нанопорошки карбидов боридов и силицидов успешно использовали в своей инновационной работе следующие организации: «IPG Photonics Corporation», АО «Прометей», ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», АО «УНИИКМ» и др.