Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава I. ЭЛЕКТРООСАЗДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ПРИСУТСТВИИ ОРГАНИ
ЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 9
Современные представления о влиянии органических добавок на процесс формирования металлических осадков на электроде 9
Электроосаждение дисперсных металлов в присутствии органических соединений 26
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 44
Глава 3. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ОРГАНИЧЕСКОГО СЛОЯ НА ЭЛЕКТРО
ОСАЗДЕНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО ЖЕЛЕЗА В ПРИСУТСТВИИ
ЭПОКСИДНЫХ 0ЛИГ0МЕРОВ 55
Роль высших жирных кислот в процессе электрокристаллизации высокодисперсного железа в присутствии эпоксидных олигомеров 55
Электрохимическое модифицирование высокодисперсного железа эпоксидными олигомерами и высшими жирными кислотами 74
Влияние природы растворителя на электроосаждение высокодисперсного железа в присутствии эпоксидных олигомеров и высших жирных кислот 87
ВЫВОДЫ 106
Глава 4. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ЭЛЕКТРОЛИТА И РЕЖИМА ЭЛЕКТРОЛИЗА
НА ЭЛЖТРООСАВДЕНИЕ ВИСОКОДИСПЕРСНОГО ЖЕЛЕЗА В
ПРИСУТСТВИИ ЭПОКСИДНОГО ОЛИГОМЕРА ЭД-20 И ВЫСШИХ
ЖИРНЫХКИСЛОТ 108
Влияние концентрации и рН электролита 108
Влияние плотности тока и температуры 117
Стр.
ВЫВОДЫ 127
Глава 5. СВОЙСТВА БЫСОКОДЙСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ЖЕЛЕЗА, МОДИ
ФИЦИРОВАННЫХ ЭПОКСИДНЫМ ОЛИГОМЕРОМ ЭД-20 И ОЛЕИ
НОВОЙ КИСЛОТОЙ И МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА
ИХ ОСНОВЕ 128
Стабилизация поверхности высокодисперсного железа эпоксидными олигомерами 128
Физико-химические свойства металлополимерных композиций на основе эпоксидного олигомера ЭД-20 и высокодисперсного модифицированного железа ..... 146
Электрофизические и магнитные свойства 147
Механические свойства 154
ВЫВОДЫ 160
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 162
ЛИТЕРАТУРА 165
ПРИЛОЖЕНИЕ 193
Введение к работе
Металлические порошки являются перспективными материалами, которые в настоящее время находят применение в различных отраслях промышленности: при производстве различных конструкционных и ме-таллокерамических изделий, в качестве наполнителей полимеров, придавая им специфические свойства (повышенная тепло- и электропроводность, магнитная восприимчивость, повышенная теплоёмкость), и т.д.
Основными достоинствами порошковой технологии являются: отсутствие отходов, высокая производительность, механизация и автоматизация процессов, а также низкая трудоёмкость при формировании изделий. В ряде случаев повышение прочности, износостойкости изделий можно достигнуть только методами порошковой металлургии. В постановлении, принятом на ХКУІ съезде КПСС об "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" [і], большое внимание отводится порошковой металлургии, а именно увеличению производства новых конструкционных материалов, покрытий и изделий на основе металлических порошков и порошков сплавов, а также увеличению выпуска прогрессивных материалов, заменяющих чёрные и цветные металлы, вопросам разработки и внедрения высокоэффективных методов повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло- и холодостойкости металлов и сплавов.
Среди разнообразных металлических порошков широкое использование находят порошки железа. Объясняется это достаточно богатой сырьевой базой, а следовательно сравнительно недорогой стоимостью порошка, а также разнообразием областей его применения. В ряде случаев порошкообразное железо является основным материалом для получения некоторых изделий. В первую очередь это относится к про-
изводству постоянных магнитов, магнитных лент и лаков для магнитных покрытий.
В последнее время в нашей стране и за рубежом интенсивно разрабатываются методы получения и переработки порошков высокой степени дисперсности, использование которых позволяет значительно повысить физико-химические свойства материалов.
Одной из главных проблем при получении высокодисперсных металлов является повышение их коррозионной стойкости. Эта проблема приобретает ещё большую актуальность при получении ферромагнитных порошков, в частности, высокодисперсных порошков железа, поскольку магнитные свойства зависят не только от структуры, но и от фазового состава и, главным образом, от количества магнитной (металлической) составляющей.
Одним из распространённых и перспективных методов защиты порошков от коррозии является стабилизация поверхности частиц органическими соединениями. Метод электроосаждения дисперсных металлов на пассивированных электродах в двухслойной ванне [2] позволяет получать непирофорные высокодисперсные порошки металлов и сплавов уже непосредственно в процессе электроосаждения благодаря адсорбции поверхностно-активных органических веществ (ПАОВ) из органического слоя ванны на поверхности частиц, в отличие от других методов, где защита осуществляется, как правило, после получения порошка. В большинстве случаев при получении высокодисперсных металлов в двухслойной ванне в качестве ПАОВ используют высшие жирные кислоты (ВЖ). Однако, порошки, полученные в присутствии ВЖ, обладают недостаточной стабильностью физико-химических свойств во времени, поскольку поверхностный слой, состоящий из ВЖ и продуктов её взаимодействия с порошком, не предохраняет его от окисления.
Для повышения магнитных свойств высокодисперсного железа и стабильности их во времени необходимо создавать на частицах порошка плотный защитный слой, препятствующий проникновению кислорода воздуха. В качестве органических веществ-стабилизаторов поверхности металла перспективным является использование в органическом слое ванны эпоксидных олигомеров, способных необратимо адсорбироваться на частицах металла в процессе электрокристаллизации и от-верждаться при последующей термической обработке. В связи с этим исследование процесса электроосаждения высокодисперсного железа в присутствии эпоксидных олигомеров, физико-химических свойств полученных порошков и металлополимерных композиций на их основе представляет собой актуальную задачу. Выяснение этих вопросов будет способствовать развитию представлений о механизме формирования металлов высокой степени дисперсности на пассивированных электродах и может внести определённый вклад в современные аспекты коллоидной химии, касающиеся дисперсных систем и поверхностных явлений.
Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Приложение содержит акты использования результатов защищаемой научно-исследовательской работы в научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках и внедрения постоянных магнитов из микропорошков железа, модифицированного эпоксидным олигомером.
В первой главе, посвященной обзору литературы, рассмотрены современные представления о механизме влияния органических добавок на электрокристаллизацию металлов; при этом отмечено наиболее перспективное направление - использование в качестве ПАОВ комбинированных добавок и ВМС.
Во второй главе дана характеристика объектов исследования, описаны постановка, проведение эксперимента и применяемые методики (снятия Ц) - и поляризационных кривых, измерения дифференциальной ёмкости, химического, рентгеноструктурного, дифференциально-терми-
ческого анализов, Мессбауэровской и ИК-спектроскопии, электронно-микроскопических исследований и др.).
В третьей главе представлены результаты исследования по влиянию состава органического слоя и природы растворителя на формирование высокодисперсных порошков железа в присутствии эпоксидных олигомеров, рассмотрены роль ВЖ в процессе формирования высокодисперсного железа и вопросы, связанные с электрохимическим модифицированием частиц порошка эпоксидными олигомерами и ВЖ.
В четвёртой главе изучены влияние состава электролита и режима электролиза на кинетику электрокристаллизации, выход по току, структуру и магнитные свойства высокодисперсных порошков железа с целью установления их оптимального значения для получения порошка железа в присутствии эпоксидных олигомеров и ВЖ с высокими выходом по току и магнитными свойствами.
В пятой главе представлены результаты исследования стабилизации поверхности частиц железного порошка эпоксидными олигомерами и ВЖ, а также результаты исследования электрофизических, магнитных и механических свойств металлополимерных композиций на основе эпоксидно-дианового олигомера ЭД-20 и высокодисперсного железа с различным образом модифицированной поверхностью.
Автор защищает:
способ стабилизации высокодисперсного железа в отношении коррозии;
экспериментальные данные по адсорбции эпоксидных олигомеров и их смесей с ВЖ на неподвижном никелевом электроде и влияние состава органического слоя на кинетику электроосаждения высокодисперсного железа;
представление о роли ВЖ в процессе модифицирования высокодисперсного железа эпоксидными олигомерами;
принципы электрохимического модифицирования высокодисперсного железа эпоксидными олигомерами;
результаты исследования влияния природы растворителя на адсорбцию эпоксидных олигомеров, кинетику электроосадцения и магнитные свойства высокодисперсного железа;
экспериментальные данные влияния состава электролита и режима электроосадцения на выход по току, структуру и магнитные свойства высокодисперсного железа, полученного в присутствии эпоксидных олигомеров и ВЖК;
результаты исследования стабилизации поверхности высокодисперсного железа эпоксидными олигомерами в процессе его образования и термической обработки в среде водорода и магнитных свойств стабилизированных порошков;
результаты исследований электрофизических, магнитных и механических свойств металлополимерных композиций на основе модифицированных эпоксидными олигомерами и ВЖК высокодисперсных порошков железа»
