Получение порошковых сплавов медь–олово и никель–олово с использованием реакций контактного вытеснения : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Т. Н. Воробьева

Abstract

Объекты исследования – порошки Сu−Sn и Ni–Sn. Цели работы – создание методов получения порошковых сплавов Cu−Sn и Ni–Sn контактным осаждением из растворов; определение влияния условий осаждения на соотношение металлов в сплавах, их фазовый состав и микроструктуру; изучение закономерности сплавообразования и фазовых превращений в получаемых порошках при их термической обработке. Методы исследования: сканирующая электронная микроскопия, энергодисперсионный рентгеновский микроанализ, рентгенофлуоресцентный анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия, рентгенофазовый анализ, циклическая вольтамперометрия. В результате разработаны составы растворов, содержащие соли олова, меди, никеля, лиганды, обеспечивающие контактное вытеснение (КВ) из растворов Sn(II) порошками меди и цинка, Cu(II) порошком олова, Ni(II) порошком цинка; найдены пути регулирования соотношения металлов в порошковых продуктах, содержащих (в атомных процентах) от 5 до 95 олова в бинарной системе Cu−Sn или от 7 до 41 олова, от 38 до 86 никеля, от 7 до 24 цинка в тройной системе Ni–Zn–Sn, к которым относится варьирование концентрации растворов солей металлов, длительности КВ, соотношения химических количеств порошка металла-цементатора и соли второго металла в растворе; определен фазовый состав порошков Cu−Sn, включающих кристаллические олово и медь, а при протекании реакции восстановления олова(II) медью из сильнокислых тиомочевинных растворов – также интерметаллиды Cu6Sn5 и Cu41Sn11; показано, что порошки Ni–Zn–Sn содержат фазы олова, никеля, цинка и интерметаллидов NiZn3, Ni3Sn2, NiSn и Ni3Sn4; выявлено, что порошок-цементатор расходуется не только на восстановление ионов второго, более электроположительного, металла из раствора, но и на выделение водорода, особенно интенсивное при использовании кислых растворов; показано, что в процессах КВ формируются структуры типа «ядро – оболочка», а доля металла-цементатора в ядре зависит не только от длительности процесса осаждения второго металла, но и от микроструктуры оболочки, наличия в ней пор; показано, что порошки Cu–Sn, близкие по химическому и фазовому составу к эвтектическому, способны к пайке. Прогрев порошков Ni–Zn–Sn от 180 °С до 430 °С приводит к дополнительной кристаллизации интерметаллидов. Порошки Сu−Sn и Ni–Zn–Sn могут использоваться в процессах пайки, а разработанные методики КВ – для извлечения ионов меди или никеля из растворов с получением полезного продукта – порошкового сплава.