Получение порошковых сплавов со структурой частиц ядро-оболочка безэлектролизным осаждением из растворов

Разработаны методы получения порошков двойных и тройных сплавов металлов (Cu-Sn, Cu-Zn, Ni-Cu-Zn, Ni-Sn-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu-Fe, Ni-Cu, Ni-Cu-Al) со структурой частиц ядро-оболочка с использованием процессов либо контактного вытеснения (КВ) из растворов ионов меди, никеля, олова порошками олова, цинка, железа, либо химического осаждения (ХО) никеля из гипофосфитных растворов на смеси порошков меди и алюминия. Для каждой из изученных систем выявлены возможные соотношения металлов в порошковых продуктах. Определено, что долю металлов в порошках можно регулировать, варьируя длительность КВ или ХО, соотношение количеств реагентов, рН и концентрацию растворов. Выявлена возможность совместного восстановления ионов ни-келя(Щ и олова(Щ порошком цинка или меди(11) и никеля(11) порошком железа с образованием тройных сплавов. Показано, что при протекании КВ происходит низкотемпературное образование интерметаллических фаз (системы Cu-Sn, Ni-Sn-Zn) и твердых растворов (системы Ni-Cu-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu-Fe). В процессе ХО никеля из растворов частицы исходных порошков покрываются рыхлыми или более-менее герметичными оболочками. При КВ в зависимости от природы металлов и длительности процесса образуются сферические частицы, компактные агрегаты в форме розеток или дендриты. Порошки, получаемые методами КВ и ХО, могут быть использованы для изготовления изделий конструкционного и инструментального (Cu-Sn, Cu-Zn, Ni-Cu-Zn, Ni-Sn-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu, Ni-Cu-Al), антифрикционного (Ni-Cu-Fe, Ni-Cu) и электротехнического (Ni-Cu, Ni-Cu-Zn) назначения, а также в качестве твердых припоев (Cu-Zn, Ni-Sn-Zn).

1. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения / И. М. Федорченко (отв. ред.) [и др.]. - Киев: Наук. думка, 1985. - 624 с.

2. Порошковая металлургия в Беларуси: вызовы времени: сб. науч. старший / редкол.: А. Ф. Ильющенко (гл. ред.) [и др.]. - Минск: Беларус. навука, 2017. - 531 с.

3. Neikov, O. D. Handbook of non-ferrous metal powders. Technologies and applications / O. D. Neikov, S. S. Naboy-chenko, N. A. Yefimov; ed. by O. D. Neikov. - 2nd ed. - Amsterdam: Elsevier, 2019. - 995 р. https://doi.org/10.1016/C2014-0-03938-X

4. Ультрадисперсные и наноразмерные порошки: создание, строение, производство и применение / под ред. В. М. Бузника. - Томск: Изд-во НТЛ, 2009. - 192 с.

5. Винников, В. П. Методы получения нанодисперсных порошков / В. П. Винников, М. Б. Генералов. - Санкт-Петербург: Профессия, 2016. - 235 с.

6. Арзамасов, Б. Н. Справочник по конструкционным материалам / Б. Н. Арзамасов [и др.]; под ред. Б. Н. Арза-масова, Т. В. Соловьевой. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. - 640 с.

7. Бабец, Н. В. Улучшение антифрикционных свойств композиционных порошковых материалов на основе железа / Н. В. Бабец, Б. Н. Васильев, М. А. Исмаилов // Металлург. - 2012. - № 6. - С. 68-70.

8. Спеченные материалы для электротехники и электроники: справочник / под ред. Г. Г. Гнесина. - М.: Металлургия, 1981.- 344 с.

9. Chang, J. Phase equilibria in the Sn-Ni-Zn ternary system: isothermal sections at 200 °C, 500 °C, and 800 °C / J. Chang, S.-K. Seo, H. M. Lee // J. Electron. Mater. - 2010. - Vol. 39, N. 12. - P. 2643-2652. https://doi.org/10.1007/s11664-010-1313-2

10. Алкацев, М. И. Процессы цементации в цветной металлургии / М. И. Алкацев. - М.: Металлургия, 1981. - 116 с.

11. Vrublevskaya, O. N. Synthesis of powders and coatings of tin and its alloys with a controlled composition and structure by cementation from solutions / O. N. Vrublevskaya [et al.] // Advances in Chemistry Research / ed. J. C. Taylor. - New York: Nova Science Publishers, 2019. - Vol. 52., Chapter 4. - P. 133-251.

12. Свиридов, В. В. Химическое осаждение металлов из водных растворов / В. В. Свиридов [и др.]; под ред. В. В. Свиридова. - Минск: Университетское, 1987. - 270 с.

13. Воробьева, Т. Н. Получение наноструктурных порошков и пленок Au-Sn с использованием реакций контактного вытеснения / Т. Н. Воробьева [и др.] // Вестник БГУ Сер. 2. Химия. Биология. География. - 2014. - № 3. - С. 3-9.

14. Воробьева, Т. Н. Процессы сплавообразования при совместном осаждении металлов из растворов / Т. Н. Воробьева // Химия новых материалов и биологически активных веществ; под общей ред. Д. В. Свиридова. - Минск: Издательский центр БГУ, 2016. - С. 53-76.

15. Vorobyova, T. N. Chemical synthesis of Cu-Sn powder by tin(II) cementation with copper in aqueous solution / Vorobyova T. N. [et al.] // Surfaces and Interfaces. - 2016. - Vol. 4. - P. 9-17. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2016.07.009

16. Schmetterer, C. The crystal structures of Ni3+xSn4Zn and Ni6+xSn8Zn and their structural relations to Ni3+xSn4, NiSn and Ni5-gZnSn4 / C. Schmetterer [et al.] // J. Solid State Chem. - 2016. - Vol. 238. - P. 139-146. https://doi.Org/10.1016/j.jssc.2016.02.001

17. Gandova, V. Phase equilibria in the Sn-Zn-Ni system / V. Gandova [et al.] // Int. J. Mat. Res. - 2011. - Vol. 102, N. 3. - P. 257-268. https://doi.org/10.3139/146.110481

18. Кудако, А. А. Получение порошковых сплавов Ni-Zn и Ni-Zn-Sn из растворов методом контактного вытеснения / А. А. Кудако, Т. Н. Воробьева// Свиридовские чтения: сб. старший / редкол.: Т. Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2018. - Вып. 14. - С. 19-33.

19. Kudaka, A. A. Phase transformations at heating of Sn-Ni-Zn powders obtained by cementation from solutions / A. A. Kudaka, T. N. Vorobyova // Material Science. Non-Equilibrium Phase Transformations. - 2019. - Vol. 5, Iss. 3. - P. 99-101.