СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ И ГЕКСАГОНАЛЬНОГО НИТРИДА БОРА
METHOD OF PRODUCING COMPOSITE MATERIAL BASED ON NICKEL AND HEXAGONAL BORON NITRIDE

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способам изготовления композиционного материала на основе гексагонального нитрида бора и никеля, и может найти применение в авиационной, космической или атомной промышленности, в качестве способа получения композиционного материала никелированного нитрида бора, который наносят на поверхности детали методом плазменного напыления.
Известен способ получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора методом химического осаждения никеля, при котором перед началом проведения процесса осаждения порошок гексагонального нитрида бора смачивают в растворе этилового спирта, а затем осуществляют химическое никелирование в растворе, содержащем любую растворимую соль никеля и восстановитель гипофосфит натрия (Патент на изобретение Украины UA 7788 приоритет от 01.10.2012, МПК B21D 26/14, С23С 16/00, С23С 30/00, опубл. 25.02.2013 Бюл. №4).
Недостатками данного способа являются отсутствие сведений о гранулометрическом составе и насыпной плотности получаемого композиционного материала, которые определяются только после завершения процесса химического осаждения никеля, при этом, порошок, полученный данным способом, может содержать значительное количество зерен с мелкими фракциями (менее 20 мкм), которые в последствии уйдут в потери при подготовке полученного композиционного порошка к дальнейшему использованию, а именно к плазменному напылению, что снижает экономический эффект от применения данного материала, кроме того насыпная плотность может не соответствовать требованиям заказчика.
Известен способ изготовления композиционного материала, включающем нанесение никеля на поверхность гексагонального нитрида бора с образованием композитного порошка; распыление, сушка и гранулирование композитного порошка и медного порошка; спекание гранулированного порошка; измельчение спеченного порошка и просеивание в соответствии с требованием зернистости продукта (Патент КНР CN 102168239 приоритет от 29.03.2011, МПК С23С 4/04, опубл. 31.08.2011).
Недостатком данного способа является применение меди для изготовления композитного материала, что приводит к образованию соединения меди с кислорода в частицах порошка, соединение меди с кислородом способствует быстрому износу покрытия в агрессивной среде, наносимого на деталь с использованием этого порошка.
Наиболее близким является способ получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора, включающий следующие этапы: этап предварительной обработки порошка гексагонального нитрида бора, заключающийся в смешивание порошка с раствором, этап приготовления реакционного раствора, этап химического никелирования гексагонального нитрида бора и этап сушки никелированного порошка (Патент КНР CN 101214549 от 02.01.2009, МПК B22F 1/02; С04В 35/5835; С04В 35/628, опубл. 09.07.2008).
Недостатками данного способа являются то, что этап предварительной обработки порошка гексагонального нитрида бора не обеспечивает заданного заказчиком гранулометрического состава никелированного порошка нитрида бора, что увеличивает потери никелированного порошка при осуществлении процесса плазменного напыления, так как для этого необходимы частицы порошка с размером фракции более 20 мкм; а также низкая насыпная плотность получаемого порошка.
Техническим результатом заявляемого способа получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора является получение порошка никелированного нитрида бора равномерного гранулометрического состава и насыпной плотности, удовлетворяющих требованиям заказчика, и равномерное нанесение никеля на гексагональный нитрид бора, благодаря чему получается равномерно покрытый никелированный порошок, при плазменном напылении потери которого минимизируются, за счет того, что на этапе предварительной обработки смешивают порошок гексагонального нитрида бора с органическим полимером и классифицируют порошок гексагонального нитрида бора по зерновому составу.
Технический результат достигается тем, что в способе получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора, включающем следующие этапы: этап предварительной обработки порошка гексагонального нитрида бора, заключающийся в смешивание порошка с раствором, этап приготовления реакционного раствора, этап химического никелирования гексагонального нитрида бора и этап сушки никелированного порошка, в отличие от известного на этапе предварительной обработки порошка гексагональный нитрид бора смешивают с раствором органического полимера, полученную смесь брикетируют и отправляют брикеты на термическую обработку, затем брикеты дробят в порошок, полученный порошок классифицируют по зерновому составу для получения требуемого гранулометрического состава, и отправляют на этап химического никелирования порошок требуемого гранулометрического состава гексагонального нитрида бора в приготовленном реакционном растворе, содержащего любую растворимую соль никеля и гипофосфит натрия.
Способ осуществляется следующим образом.
Берут порошок гексагонального нитрида бора в стадии поставки и отправляю его на этап предварительной обработки. На этом этапе смешивают порошок гексагонального нитрида бора с раствором органического полимера, например, эластомера, с постоянным перемешиванием.
За счет использования органического полимера на этапе предварительной обработки при смешивании гексагонального нитрида бора с раствором органического полимера происходит укрупнение зерна гексагонального нитрида бора без изменения его свойств, в результате чего получается необходимый равномерный гранулометрический состав готового никелированного порошка и требуемая насыпная плотность, при этом в никелированном порошке фракций с наименьшим размером (менее 20 мкм) становится минимальное количество.
Полученную смесь брикетируют и направляют брикеты на термическую обработку. После этого брикеты дробят в порошок. Полученный порошок классифицируют по зерновому составу для получения, требуемого гранулометрического состава.
Благодаря тому, что порошок гексагонального нитрида бора классифицируют по зерновому составу на этапе предварительной обработки до этапа химического никелирования, получаем порошок после никелирования с заданным гранулометрическим составом, что минимизирует потери никелированного порошка, так как в никелированном порошке фракций с наименьшим размером (менее 20 мкм) становится минимальное количество. Классификацию осуществляют ситовым методом. Ситовой анализ основан на механическом разделении частиц по крупности на решетах или ситах с отверстиями различной величины.
Далее переходят на этап приготовления реакционного раствора, на котором готовят раствор для никелирования из любой соли никеля и гипофосфита натрия.
Затем осуществляют этап химического никелирования любым известным способом порошка гексагонального нитрида бора в реакционном растворе.
После завершения никелирования полученный порошок отправляют на промывку от реакционного раствора и на этап сушки.
В результате осуществления способа получается порошок композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора с заданным (требуемым заказчиком) гранулометрическим составом и насыпной плотностью.
Благодаря тому, что в способе получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора, включающем следующие этапы: этап предварительной обработки порошка гексагонального нитрида бора, заключающийся в смешивание порошка с раствором, этап приготовления реакционного раствора, этап химического никелирования гексагонального нитрида бора и этап сушки никелированного порошка, в отличие от известного на этапе предварительной обработки порошка гексагональный нитрид бора смешивают с раствором органического полимера, полученную смесь брикетируют и отправляют брикеты на термическую обработку, затем брикеты дробят в порошок, полученный порошок классифицируют по зерновому составу для получения требуемого гранулометрического состава, и отправляют на этап химического никелирования порошок требуемого гранулометрического состава гексагонального нитрида бора в приготовленном реакционном растворе, содержащего любую растворимую соль никеля и гипофосфит натрия достигается равномерный гранулометрический состав и насыпная плотность никелированного порошка, удовлетворяющие требованиям заказчика, и равномерное нанесение никеля на гексагональный нитрид бора, благодаря чему получается равномерно покрытый никелированный порошок, при плазменном напылении потери которого минимизируются,
Пример осуществления способа.
Для осуществления способа получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора берут гексагональный нитрид бора (h-BN) с размером фракции 100-1 мкм.
Смешивают порошок h-BN с органическим полимером в диспергаторе с постоянным перемешиванием. Полученную смесь брикетируют на прессе усилием 20 МН и получают брикеты размерами D=47.5 мм Н=20 мм.
Полученные брикеты дробят через сетку с ячейкой 100 мкм и классифицируют по зерновому составу, отсеивая зерна с размером менее 20 мкм и более 100 мкм.
Затем готовят реакционный раствор из соли ацетата никеля и гипофосфита натрия в равных долях обоих веществ.
Полученный порошок после классификации смешивают с реакционным раствором и осуществляют процесс химического никелирования.
После химического никелирования полученный порошок промывают и сушат при температуре 120°С.
В результате получаем никелированный порошок гексагонального нитрида бора с требуемым зерновым составом, а именно:размер частиц 160-45 мкм составляет 85-95%, размер частиц 45-20 мкм 5-15%, насыпная плотность 1,2-1,6