Порошок с многослойным покрытием частиц и способ его получения

Номер патента: 1017

Опубликовано: 28.08.2000

Авторы: Атараси Такафуми, Накатсука Катсуто

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Порошок с многослойным покрытием частиц, в котором, по меньшей мере, один слой многослойного покрытия содержит пленку гидроксида металла или пленку оксида металла, образованную путем гидролиза алкоголята металла, несущий на себе покровную пленку, содержащую пленку гидроксида металла или пленку оксида металла, образованную путем реакции соли металла в водном растворе.

2. Способ получения порошка с многослойным покрытием частиц, содержащий формирование пленки гидроксида металла или пленки оксида металла в качестве, по меньшей мере, одного слоя многослойной пленки, путем гидролиза алкоголята металла и формирование на ней покровной пленки в виде пленки гидроксида металла или пленки оксида металла путем реакции соли металла в водном растворе.

3. Способ по п.2, согласно которому осуществляют нагрев пленки гидроокиси металла или окиси металла, сформированной путем гидролиза алкоголята металла.

4. Способ по п.2, согласно которому осуществляют нагрев пленки гидроокиси металла или окиси металла, сформированной путем реакции соли металла в водном растворе.

Текст

Смотреть все

1 Область техники Настоящее изобретение относится к порошку, частицы которого несут на своей поверхности многослойную пленку, и который выполняет совокупность функций. Конкретнее,настоящее изобретение относится к магнитному порошку, частицы которого несут на своей поверхности многослойную пленку, пригодному для использования в качестве исходного материала для окрашенных магнитных материалов,например, магнитных цветных электрографических проявителей и магнитных цветных чернил,а также световозвращающих красителей, красителей, устойчивых к неблагоприятным погодным условиям и т.п. Уровень техники Чтобы получить порошок, обладающий особым свойством, или для видоизменения поверхностных свойств порошка, в соответствии с уровнем техники, производится покрытие поверхности частиц порошка другим веществом. Поскольку в силу малого диаметра частицы порошка трудно равномерно покрывать ее поверхность, в качестве средств покрытия порошка были изучены различные способы. В нерассмотренной опубликованной японской патентной заявке 1-119062 изложена технология покрытия частиц порошка серебром с целью повышения электропроводности порошка. Способы формирования металлической покровной пленки на поверхности частиц порошка из металла или оксида металла описаны,например, в нерассмотренных опубликованных японских патентных заявках 3-271376 и 3274278. Что касается способов формирования покровной пленки из оксида металла на поверхности частиц металлического порошка, пленку из оксида того же металла можно получить также способом, содержащим помещение порошка в окисляющую газовую среду. Однако этот способ неприменим в случае формирования покровной пленки из оксида другого металла. Очевидно, в случае порошка, полученного из соединения металла или из пластмассы, следует применять совершенно другой способ. Способ, пригодный для формирования на частицах порошка покровной пленки из оксида металла, содержит помещение порошка в водный раствор соли металла, осуществление реакции соли металла, вызывающей осаждение и,таким образом, формирование на частицах порошка слоя осадка соединения металла, и высушивание или нагрев покрытых частиц, чтобы сформировать слой оксида металла и, тем самым, получить порошок с покрытием частиц. Однако таким способом трудно получить плотную пленку оксида. Если вышеуказанный способ осуществляется с целью нанесения плотной оксидной пленки, то равномерно формировать плотную пленку нужной толщины нелегко, на 001017 2 пример, потому что трудно добиться большой толщины пленки. Авторы настоящего изобретения прежде изобрели способ формирования пленки оксида металла путем рассеивания металлического порошка или порошка оксида металла в растворе алкоголята металла и гидролиза алкоголята металла и подали заявку на патент (нерассмотренная опубликованная японская патентная заявка 6-228604). Авторы настоящего изобретения дополнительно разработали высокофункциональные порошки путем попеременного формирования на поверхности частиц порошка, состоящих из металла или оксида металла, металлической пленки и пленки оксида металла и подали заявку на патент (нерассмотренная опубликованная японская заявка 7-90310). Так, изобретателю удалось получить магнитный порошок достаточно белого цвета путем формирования покровной пленки оксида металла на поверхности частиц порошка из магнитного материала, например, феррита или оксида хрома, и формирования на ней покровной пленки из металлического кобальта или металлического серебра, а также получить изоляционный порошок, обладающий удовлетворительной удельной теплопроводностью, путем формирования пленки оксида металла на частицах порошка из металла, имеющего удовлетворительную удельную теплопроводность, например, металлического серебра или металлической меди. Кроме того,авторы настоящего изобретения подали заявку на патент, касающийся процесса, который содержит аналогичное формирование многослойной пленки из оксида металла на поверхности частиц порошка, состоящих из металла или соединения металла, и нагрев порошка, частицы которого покрыты многослойной пленкой из оксида металла, с целью изготовления порошка,обладающего уплотненной и более прочной многослойной пленкой оксида металла (WО 96/28269). Согласно вышеописанному, усилия авторов настоящего изобретения были направлены на разработку высокофункционального порошка из металла или соединения металла путем формирования одной или более пленок из оксида металла или металла на поверхности частиц порошка, состоящих из металла или соединения металла, чтобы, тем самым, придать ему свойство, отличное от свойств самого порошка из металла или соединения металла, частицы которого служат ядрами частиц нового порошка. Однако вышеописанный способ, в котором алкоголят металла используется как исходный материал для формирования пленки оксида металла на поверхности частиц порошка из металла или соединения металла, обладает тем недостатком, что продукт, полученный при помощи алкоголята, имеет весьма ограниченное применение, поскольку алкоголят металла является 3 дорогим соединением, и, потому продукт, естественно, тоже стоит дорого. Хотя способ, в котором пленка оксида металла формируется путем осаждения из водного раствора соли металла, сопряжен с проблемой получения однородной пленки оксида металла,он имеет и более серьезный недостаток. Поскольку в реакции, происходящей в водном растворе соли металла, вызывающей осаждение,применяется кислота или щелочь, или, поскольку реакция оставляет в качестве побочных продуктов кислоту или щелочь, частицы порошка,служащие ядрами, разъедаются кислотой или щелочью, используемой в качестве реагента или остающейся в качестве побочного продукта, и,таким образом, растворяются, в особенности,когда частицы сделаны из металла. По причине этого недостатка, вышеупомянутый способ применяться не может. Целью настоящего изобретения является исключить недостатки вышеописанных технологий, отвечающих уровню техники, и получить недорогой и, в то же время, высокофункциональный порошок, состоящий из металла или соединения металла; и технологию, посредством которой металлическая пленка или пленка оксида металла может быть сформирована на частицах органических порошков и т.п., и которая применима к широкому диапазону порошков, помимо порошков из металла или соединения металла, например, к органическим порошкам. Изложение изобретения Авторы настоящего изобретения провели исследования по поводу применимости способа нанесения, основанного на осаждении из водного раствора соли металла, каковой способ является общепринятым средством простого и недорогого формирования пленки оксида металла. В результате было обнаружено, что когда к частицам основы, покрытым пленкой оксида металла,образованной путем гидролиза алкоголята металла, применяется способ нанесения, основанный на осаждении из водного раствора соли металла, пленка оксида металла, сформированная путем гидролиза алкоголята металла, защищает частицы основы, и потому они никогда не разъедаются, даже когда реакция осаждения осуществляется в таких условиях, что частицы основы разъедаются, поскольку пленка оксида металла, согласно вышесказанному, является чрезвычайно плотной. Настоящее изобретение было сделано на основе этого открытия. Конкретно, различные проблемы, описанные выше, были исключены посредством нижеописанного порошка с многослойным покрытием частиц и процесса его изготовления в соответствии с настоящим изобретением: 1) порошок с многослойным покрытием частиц, в котором, по меньшей мере, один слой многослойного покрытия содержит пленку гидроксида металла или пленку оксида металла, 001017 4 сформированную путем гидролиза алкоголята металла, имеющую на себе покровную пленку,содержащую пленку гидроксида металла или пленку оксида металла, сформированную посредством реакции соли металла в водном растворе; 2) порошок с многослойным покрытием частиц, отвечающий вышеприведенному п.1, в котором пленку гидроксида металла или оксида металла, сформированную путем гидролиза алкоголята металла, подвергают нагреву; 3) порошок с многослойным покрытием частиц, отвечающий вышеприведенным п.1 или 2, в котором пленку гидроксида металла или оксида металла, сформированную путем реакции соли металла в водном растворе, подвергают нагреву после ее образования; 4) способ получения порошка с многослойным покрытием частиц, который содержит: формирование пленки гидроксида металла или пленки оксида металла в качестве, по меньшей мере, одного слоя многослойной пленки, путем гидролиза алкоголята металла; и формирование на ней покровной пленки в виде пленки гидроксида металла или пленки оксида металла посредством реакции соли металла в водном растворе; 5) способ получения порошка с многослойным покрытием частиц, отвечающий вышеприведенному п.4, в котором пленку гидроксида металла или пленку оксида металла формируют путем гидролиза алкоголята металла и затем подвергают нагреву; и 6) способ получения порошка с многослойным покрытием частиц, отвечающий вышеприведенным п.4 или 5, в котором пленку гидроксида металла или пленку оксида металла формируют посредством реакции соли металла в водном растворе и затем подвергают нагреву. Согласно настоящему изобретению порошок, служащий основой для порошка с многослойным покрытием частиц, отвечающего настоящему изобретению, может представлять собой порошок, сделанный из органического вещества, равно как и порошок, сделанный из неорганического вещества. Примеры неорганического вещества, составляющего неорганический порошок, согласно настоящему изобретению, включают в себя такие металлы, как железо, никель, хром, титан и алюминий; сплавы металлов, например железоникелевый и железокобальтовый сплавы; нитриды железоникелевого сплава; нитриды железоникелевокобальтового сплава; оксиды таких металлов,как, например, железо, никель, хром, титан,алюминий и кремний (в этом случае кремний относится к металлам); оксиды щелочноземельных металлов, например кальций, магний и барий; их оксиды, глины и стекла. Поскольку одна из целей настоящего изобретения состоит в изготовлении порошка, обладающего магнитными свойствами, например 5 магнитного цветного электрографического проявителя или магнитных цветных чернил, в этом случае в качестве порошка, составляющего основу для порошка с многослойным покрытием частиц, отвечающего настоящему изобретению,предпочтительно использовать ферромагнитное вещество. Ферромагнитное вещество может представлять собой металл, имеющий высокую магнитную проницаемость, например, железо,никель, хром, титан или алюминий. Однако можно использовать также ферромагнитный оксид или сплав, например феррит или оксид железа. В качестве порошкового материала основы, согласно настоящему изобретению, применим также порошок из органического вещества. Примеры органического вещества, составляющего порошок основы, согласно настоящему изобретению, включают натуральные и синтетические полимеры. Примеры синтетических полимеров включают полистирол, полиэтилен,полипропилен, полиакрилаты, полиметакрилаты и сополимеры любого из мономеров этих полимеров с одним или более другими мономерами. Примеры натуральных полимеров включают крахмал, агарозу, целлюлозу и желатин. Другие применимые примеры включают в себя полусинтетические полимеры, такие как ацетилцеллюлоза и гидроксиэтилцеллюлоза. Хотя порошок из органического полимера может иметь частицы неправильной формы, он, предпочтительно, состоит из сферических частиц,образованных способом полимеризации суспензии, способом полимеризации вокруг затравочных центров или образованных способом диспергирования раствора и т.п. Хотя некоторые из этих органических веществ при непосредственном контакте с водным раствором соли металла могут подвергаться поверхностной коррозии,зависящей от условий реакции раствора, этому влиянию можно воспрепятствовать посредством настоящего изобретения. Если в качестве материала ядра используется вещество, которое выдерживает разбавленные сильные кислоты, например феррит, оксид-железа или оксид титана, частицы ядра вряд ли подвергаются поверхностной коррозии, даже при помещении непосредственно в реакцию водного раствора соли металла. Однако поскольку раствор может проникнуть во внутренние области частиц, существует возможность того, что порошок с многослойным покрытием частиц, произведенный с использованием частиц ядра, может быть денатурирован. Такие порошки, как порошок металлического железа, порошок металлического никеля,порошок металлического алюминия, полистироловые шарики, шарики полиметакрилата, шарики крахмала и шарики ацетилцеллюлозы,подвергаются поверхностному денатурированию в водном растворе сильной кислоты, даже 6 при низкой концентрации кислоты, и это может влиять на качество конечного продукта, например, вызывая девитрификацию (расстеклование). Следовательно, если в качестве материала ядра используется такое вещество, то использовать в качестве материала для формирования покровной пленки оксида металла на поверхности материала ядра такую соль металла, как сульфат титана, хлорид титана или сульфат алюминия, нежелательно. Что касается солей металлов для использования в обработке, основанной на осаждении посредством реакции водного раствора соли металла, которая представляет собой самую распространенную реакцию среди реакций вышеописанных солей металлов, означенные проблемы являются более серьезными, в особенности, когда используется кислая соль металла. Хотя среди реакций соли металла в водном растворе обычно используется нейтрализация или пиролиз, можно использовать и другие реакции. Примеры металла, используемого в составе соли металла, согласно настоящему изобретению, включают железо, никель, хром, титан,цинк, алюминий, кадмий, цирконий, кремний,олово, свинец, литий, индий, неодим, висмут,церий, сурьму, кальций, магний и барий. Примеры солей этих металлов включают в себя соли серной кислоты, азотной кислоты, соляной кислоты, щавелевой кислоты, угольной кислоты и карбоновых кислот. Сюда же входят клешневидные (хелатные) комплексы вышеозначенных металлов. Подходящий вид соли металла для использования в настоящем изобретении выбирается в соответствии со свойством, которым надлежит наделить поверхность частицы порошка и средством, подлежащим использованию для изготовления. Согласно настоящему изобретению сначала на частицах, служащих основой для порошка с многослойным покрытием частиц, формируют пленку оксида металла или гидроксида металла посредством гидролиза алкоголята металла,чтобы защитить частицы. Если в качестве одного из слоев многослойного покрытия частиц порошка должна быть сформирована металлическая пленка, эта металлическая пленка должна быть сформирована под пленкой оксида металла или гидроксида металла, образованной из алкоголята металла. Соответственно, металлическая пленка может быть сформирована непосредственно на поверхности частиц основы. Если из алкоголята металла формируются множественные слои пленки оксида металла или гидроксида металла, металлическая пленка может быть сформирована между этими слоями. Однако формировать металлическую пленку поверх пленок оксида металла или гидроксида металла нежелательно. Согласно настоящему изобретению алкоголят того же металла, который входит в состав пленки оксида металла или гидроксида металла, 7 подлежащей нанесению в качестве покровной пленки на поверхность частиц, служащих основой для порошка с многослойным покрытием частиц, гидролизуют с целью образования пленки оксида металла или гидроксида металла. Этот способ содержит рассеивание порошка, служащего материалом основы, в растворе алкоголята металла (главным образом, в органическом растворителе или в смешанном растворителе, состоящем из органического растворителя и воды) и добавление воды или слабощелочного водного раствора в раствор, содержащий рассеянные частицы, чтобы гидролизировать алкоголят металла и, тем самым, формировать пленку гидроксида или оксида металла на поверхности частиц. Процессы изготовления порошка, частицы которого имеют многослойную пленку оксида металла, использующие вышеозначенный способ, описаны в нерассмотренных опубликованных японских патентных заявках 6-228604 и 7-90310. Вышеозначенный способ образования оксида металла путем гидролиза, так называемый золь-гелевый способ, эффективен при формировании оксида, имеющего чистый и однородный состав. Применение этого способа к порошку дает возможность получить на поверхности его частиц однородную, толстую и плотную пленку. В качестве алкоголята металла выбирается алкоголят металла, соответствующего оксиду нужного металла, например цинка, алюминия,кадмия, титана, циркония, тантала или кремния. Для растворения в органическом растворителе обычно используют алкоголят металла,разлагаемый водой. Пригодные органические растворители включают в себя, например, такие спирты, как этиловый и метиловый, и кетоны. Предпочтительно использовать дегидратированный органический растворитель. Хотя концентрацию раствора алкоголята металла варьируют в зависимости от металла, алкоголят которого подлежит растворению, и от вида органического растворителя, используют оптимальные условия. Толщина пленки оксида металла и гидроксида металла, сформированной на частицах порошка, определяется концентрацией раствора алкоголята металла и используемым количеством алкоголята металла относительно количества порошка. Порошок, на частицы которого нанесена пленка оксида металла, извлекается из раствора,высушивается, в результате чего получается прочная пленка оксида металла. Высушивание предпочтительно проводится в вакууме. Если в качестве частиц основы используется неорганический порошок, предпочтительно дополнительно проводить термическую обработку в вакууме или в инертной атмосфере при температуре от 200 до 800 С в течение от 0,5 до 6 ч,поскольку такая обработка делает пленку более прочной. 8 Согласно вышесказанному посредством реакции соли металла в водном растворе пленка гидроксида металла или пленка оксида металла наносится на частицы порошка, на поверхности которого была сформирована пленка гидроксида металла или оксида металла, образованная из алкоголята металла. Один из способов осуществления вышеупомянутого процесса использует в качестве исходного материала соль металла, например сульфат титана или сульфат алюминия, и содержит погружение частиц основы в водный раствор соли металла и нейтрализацию системы водным раствором едкой щелочи, аммиака, мочевины и т.п., с целью осаждения полученного гидроксида металла или оксида металла на частицы порошка. Другой способ нанесения пленки оксида металла на поверхность частиц порошка, согласно настоящему изобретению, использует соль металла, например сульфат титана или сульфат циркония, которую разлагает при нагревании, чтобы осаждать оксид титана или оксид циркония. Этот способ содержит погружение частиц порошка в водный раствор соли такого металла и разложение соли металла путем нагревания с целью осаждения пленки оксида металла на частицы порошка и формирования,таким образом, покровной пленки. Из такой соли металла можно образовать множественные слои пленки оксида металла. На этих пленках оксида металла и т.п. можно также при желании формировать пленку оксида металла и т.п. из алкоголята металла. Таким образом, на частицах порошка, выступающих в качестве основы, можно сформировать многослойную пленку. При формировании пленки нужные свойства можно получить,используя такие условия формирования пленки,чтобы каждый слой имел заданную толщину. Частицы, полученные таким образом в соответствии с настоящим изобретением путем формирования на поверхности частиц основы порошка пленки из оксида металла и т.п. из алкоголята металла, не подвергаются неблагоприятному воздействию при обработке с целью формирования на них пленки оксида металла и т.п. из соли металла. Следовательно, многослойную пленку оксида металла и т.п. можно сформировать посредством простой процедуры с использованием соли металла в качестве недорогого исходного материала. В частности, то,что порошок с многослойным покрытием частиц можно получить, не используя в качестве исходного материала дорогой алкоголят металла, является важным преимуществом. В процессах изготовления порошка с многослойным покрытием частиц, отвечающих настоящему изобретению, многослойную пленку можно формировать различными способами. Например, многослойную пленку можно формировать непрерывными этапами, но также от 9 дельные покровные пленки можно формировать одну за другой. Альтернативно, формирование единичного слоя и непрерывное формирование множественных слоев можно осуществлять в комбинации. Для покрытия металлической пленкой можно использовать помимо безэлектролизной металлизации контактное гальванопокрытие или металлизацию распылением. Однако при контактном гальванопокрытии частицы порошка, не находящиеся в контакте с электродом, не могут металлизироваться. При металлизации распылением пар металла не может равномерно осаждаться на частицы порошка. Поэтому толщина покрытия, образованного любым из этих двух способов, различается от частицы к частице. Способ формирования пленки посредством беээлектролизной металлизации, напротив, имеет преимущество в том, что позволяет создавать плотную и однородную пленку, толщину которой легко регулировать. Поскольку изготовленный таким образом порошок, имеющий многослойную пленку оксида металла на поверхности частицы, обладает разнообразными привнесенными свойствами,определяемыми материалом оксида металла,образующего покрывающую поверхность пленку, он может иметь разнообразное применение. Например, когда в качестве порошка используется такой магнитный материал, как металлическое железо, нитрид железа или закись-окись железа (Fе 3 О 4) и этот порошок покрыт оксидом кремния, показатель преломления которого ниже, чем у магнитного материала, и дополнительно слоем оксида титана, обладающего более высоким показателем преломления, в качестве внешней пленки, то получается магнитный порошок, имеющий высокую степень белизны. Когда в качестве порошка основы используется проводник, например серебро, медь или алюминий, и этот металлический слой покрывается электроизолирующей пленкой оксида металла,например оксида алюминия, то получается теплопроводящий порошок, частицы которого имеют электроизолирующий поверхностный слой. Кроме того, когда, например, на поверхности объекта сформированы покрытия, имеющие различные показатели преломления, каждое из которых имеет такую толщину, что произведение показателя преломления вещества, составляющего пленку, и толщины пленки соответствует четверти длины волны электромагнитного излучения, то большая часть света отражается вследствие интерференции (отражение по Френелю). Эта функция может быть использована для изготовления магнитного порошка для магнитных электрографических проявителей, который отражает свет и имеет ослепительно-белый цвет, посредством использования магнитного материала, например порошка из такого металла, как железо, кобальт или никель, порошка из 10 сплава или порошка нитрида железа в качестве ядер, формирования на поверхности ядер слоя металла с высоким коэффициентом отражения,например серебра или кобальта, дополнительного формирования на наружной его стороне слоя оксида, имеющего более низкий показатель преломления, чем тот металл, например оксида кремния, такой толщины, что произведение показателя преломления оксида и толщины этой пленки равно четверти длины волны видимого света, и затем покрытия этой пленки слоем оксида с высоким показателем преломления, например оксида циркония, такой толщины, что произведение показателя преломления материала и толщины этой пленки равно четверти длины волны видимого света. Полученный порошок можно подвергнуть тепловой обработке в атмосфере инертного газа при температуре от 200 до 800 С. Таким образом получается более прочный порошок, имеющий более высокую степень белизны. Если производится вышеупомянутая тепловая обработка порошка, порошок, полученный в результате тепловой обработки, должен удовлетворять тому требованию, что в каждом слое произведение показателя преломления материала и толщины пленки составляет четверть длины волны видимого света. Формирование на частицах этого порошка окрашенного слоя и дополнительное формирование на нем слоя смолы дает магнитный цветной электрографический проявитель. Поскольку видимый свет характеризуется длинами волны,распределенными в определенном диапазоне,каждая из частиц, составляющих магнитный электрографический проявитель, может иметь слои оксида, сформированные попеременно со слоями металла, так, что эти слои имеют слегка различающиеся толщины в пределах диапазона,в котором произведение показателя преломления материала и толщины пленки близко к четверти длины волны видимого света. При изготовлении порошка с многослойным покрытием частиц как порошка, окрашенного благодаря интерференционному отражению, попеременно формируются пленки с высоким показателем преломления и с низким показателем преломления, имеющие соответствующие толщины, необходимые для интерференции Френеля, чтобы отражать свет с длинами волны,отвечающими требуемому спектру. На чертеже изображена частица такого порошка в разрезе. Этот вид в разрезе изображает частицу порошка, окрашенную благодаря интерференционному отражению, которая содержит частицу 1 (стеклянный шарик) в качестве основы, металлическую пленку 2, сформированную на ее поверхности, пленку оксида металла с низким показателем преломления, обозначенную 3 и сформированную на пленке 2 из алкоголята, и пленку оксида металла с высоким 11 показателем преломления, обозначенную 4 и сформированную на пленке 3. Исходные материалы, в особенности соли металлов, используемые в настоящем изобретении, будут рассмотрены ниже. Преимущественные материалы, используемые для формирования пленок с высоким показателем преломления включают в себя такие соединения титана, как галоиды и сульфат для пленок оксида титана; такие соединения циркония, как галоиды, сульфат, карбоксилаты,оксалат и клешневидные комплексы для пленок оксида циркония; такие соединения церия, как галоиды, сульфат, карбоксилаты и оксалат для пленок оксида церия; такие соединения висмута, как галоиды, нитрат и карбоксилаты для пленок оксида висмута; и такие соединения индия, как галоиды и сульфат для пленок оксида индия. Преимущественные материалы, используемые для формирования пленок с низким показателем преломления, включают в себя: силикат натрия, жидкое стекло, галоиды кремния,кремнийогранические соединения, например алкилированные силикаты и их полимеры для пленок оксида кремния; соединения алюминия,например галоиды, сульфат и клешневидные комплексы для пленок оксида алюминия; и соединения магния, например сульфат и галоиды для пленок оксида магния. В случае формирования пленки оксида титана, например, эффективно использовать смесь хлорида титана и сульфата титана, например,при создании пленки из рутилового оксида титана (TiO2), имеющего высокий показатель преломления при низкой температуре. При осуществлении реакции для каждого покрытия температуру реакции регулируют в соответствии с родом соли металла или алкоголята металла, за счет чего может быть образована более совершенная оксидная пленка. После того как сформирована покровная пленка, предпочтительно провести тепловую обработку, чтобы окончательно преобразовать пленку в оксидную пленку. Если сформированная пленка гидроксида или оксида подвергается нагреву, тепловая обработка может проводиться для каждого покровного слоя. Альтернативно, тепловую обработку можно проводить на конечной стадии,после того, как будет сформирована нужная многослойная пленка. Если была сформирована пленка оксида магния, эту пленку предпочтительно покрывать алкоголятом титана в органическом растворителе, предпочтительно спирте, поскольку оксид магния чувствителен к гидратации. Краткое описание чертежа Чертеж представляет собой вид в разрезе,соответствующий одному из вариантов получения порошка с многослойным покрытием частиц, в соответствии с настоящим изобретением. 12 Этот вариант получения содержит частицу 1 в качестве основы, металлический слой 2, сформированный на ее поверхности, и сформированные на его поверхности пленку 3 оксида металла с низким показателем преломления и пленку 4 оксида металла с высоким показателем преломления. Наилучшие примеры осуществления изобретения Способы получения порошков с многослойным покрытием частиц, на поверхность каждой из которых нанесены множество пленок оксида металла, будут рассмотрены ниже на основе примеров. Однако не следует полагать,что нижеприведенные примеры в какой-либо степени ограничивают настоящее изобретение. Пример 1. Формирование пленок оксида металла (покрытие поверхности частиц порошка из металлического железа пленкой оксида титана и пленкой оксида кремния). Первый слой: покрытие из оксида кремния. К 20 г порошка из металлического железа,частицы которого имеют сферическую форму(средний диаметр частиц 1,8 мкм) было добавлено 100 мл этанола (этилового спирта) с целью рассеивания порошка. Контейнер был нагрет в масляной ванне, чтобы поддерживать температуру жидкости на уровне 55 С. Туда было добавлено 6 г этилата кремния, 6 г аммиачной воды (29%) и 8 г воды. Этой смеси была предоставлена возможность реагировать в течение 3 ч при перемешивании. После реакции реакционная смесь была разбавлена и промыта достаточным количеством этанола, а затем отфильтрована. Твердый материал был высушен в вакуумной сушилке при 180 С в течение 8 ч. После высушивания полученный порошок был прокален в ротационной трубчатой печи в атмосфере азота при 650 С в течение 30 мин для получения порошка А с покрытием из оксида кремния. Полученный порошок А с покрытием из оксида кремния находился в великолепном дисперсном состоянии. Второй слой: покрытие из оксида титана. В растворе, приготовленном путем растворения 16 г сульфата титанила в дистиллированной воде, было рассеяно 10 г полученного ранее порошка А с покрытием из оксида кремния. Контейнер, содержащий взвесь, был нагрет в масляной ванне для поддержания температуры взвеси, равной 90 С, в течение 6 ч. После выдерживания реакционная смесь промывалась достаточным количеством дистиллированной воды, пока величина ее рН не достигла 5, и затем порошок высушивался в течение 8 ч. После высушивания получился порошок А с покрытием из оксида титана и оксида кремния. Полученный порошок А с покрытием из оксида титана и оксида кремния обладал удовлетворительной дисперсностью и состоял из независимых частиц. 13 Этот порошок имел спектральную кривую отражения с пиком на длине волны 558 нм и на пиковой длине волны имел коэффициент отражения 33%. Он был голубовато-зеленым. Сравнительный пример 1. Формирование пленки оксида металла (покрытие оксидом титана поверхности частиц порошка из металлического железа без покрытия оксидом кремния). Контейнер, содержащий 100 мл деионизированной воды, был нагрет в масляной ванне с целью поддержания температуры деионизированной воды на уровне 80 С. В этой нагретой деионизированной воде было рассеяно 10 г порошка А из карбонила железа. Раствор, приготовленный путем растворения 7 г четыреххлористого титана в 100 мл этанола, в течение 60 мин по каплям добавляли во взвесь при перемешивании. После добавления по каплям в течение 2 ч осуществлялась реакция разложения для формирования пленки, при этом температура поддерживалась на уровне 80 С. К моменту окончания реакции твердый материал превратился в желтый порошок, а железный порошок полностью растворился - остался только гель оксида титана. Мы предполагаем, что железный порошок растворился в присутствии четыреххлористого титана или по причине наличия соляной кислоты, которая образуется при образовании оксида титана из хлорида. Следовательно, формирование пленки из оксида титана невозможно, если предварительно не была сформирована оксидная пленка. Пример 2. Формирование пленок оксида металла (покрытие поверхности порошка из металлического железа пленкой оксида титана и пленкой оксида кремния). Первый слой: покрытие из оксида кремния. Покрытие оксидом кремния производится таким же образом, что и в примере 1. К 20 г порошка металлического железа, частицы которого имеют сферическую форму (средний диаметр частиц 1,8 мкм), было добавлено 100 мл этанола с целью рассеивания порошка. Контейнер был нагрет в масляной ванне, чтобы поддерживать температуру жидкости на уровне 55 С. Туда было добавлено 6 г этилата кремния, 6 г аммиачной воды (29%) и 8 г воды. Этой смеси была предоставлена возможность реагировать в течение 3 ч при перемешивании. После реакции реакционная смесь была разбавлена и промыта достаточным количеством этанола и отфильтрована. Твердый материал был высушен в вакуумной сушилке при 180 С в течение 8 ч. После высушивания полученный порошок был прокален в ротационной трубчатой печи в атмосфере азота при 650 С в течение 30 мин, чтобы получить порошок В, частицы которого покрыты оксидом кремния. Полученный порошок В с 14 покрытием из оксида кремния находился в прекрасном дисперсном состоянии. Второй слой: покрытие из оксида титана. Контейнер, содержащий 100 мл деионизированной воды, нагревался в масляной ванне,при этом температура масла поддерживалась равной 80 С. В нагретой деионизированной воде было рассеяно 10 г порошка В с покрытием из оксида кремния. Раствор, приготовленный путем растворения 7 г четыреххлористого титана в 100 мл этанола, в течение 60 мин по каплям добавлялся во взвесь при перемешивании. После добавления по каплям в течение двух часов проходила реакция разложения, при этом температура поддерживалась равной 80 С. По окончании реакции твердый материал был извлечен посредством фильтрации и промыт достаточным количеством дистиллированной воды и окончательно аммиачной водой,чтобы установить значение рН равным 8. Затем,чтобы промыть твердый материал, было добавлено 200 мл этанола, после чего твердый материал был высушен в вакуумной сушилке. Полученный порошок В, частицы которого имеют покрытие из оксида титана и оксида кремния, имел спектральную кривую отражения с пиком на длине волны 660 нм и коэффициент отражения 40%. Это был порошок телесного цвета. Пример 3. Первый слой: покрытие из оксида кремния. К 20 г порошка металлического железа,имеющего частицы сферической формы (средний диаметр частиц 1,8 мкм), было добавлено 100 мл этанола с целью рассеивания порошка. Туда было добавлено 6 г этилата кремния, 11 г аммиачной воды (29%) и 8 г воды. Этой смеси была предоставлена возможность реагировать в течение 3 ч при перемешивании. После реакции,реакционная смесь была разбавлена и промыта достаточным количеством этанола и отфильтрована. Твердый материал был высушен в вакуумной сушилке при 180 С в течение 8 ч. После просушки полученный порошок был прокален в ротационной трубчатой печи в атмосфере азота при 650 С в течение 30 мин для получения порошка С с покрытием из оксида кремния. Полученный порошок с покрытием из оксида кремния находился в прекрасном дисперсном состоянии. Второй слой: покрытие из оксида титана. Контейнер был нагрет в масляной ванне при поддержании температуры на уровне 80 С. В 100 мл нагретой деионизированной воды было рассеяно 10 г порошка С с покрытием из оксида кремния. Раствор, приготовленный смешиванием 100 мл этанола с 11 г четыреххлористого титана, в течение 60 мин по каплям добавлялся во взвесь при перемешивании. 15 После добавления по каплям, в течение 2 ч проводилась реакция разложения, при этом температура поддерживалась равной 80 С. По окончании реакции твердый материал был извлечен посредством фильтрации и промыт достаточным количеством дистиллированной воды и окончательно аммиачной водой,чтобы установить значение рН, равное 8. Затем,чтобы промыть твердый материал, было добавлено 200 мл этанола, после чего твердый материал был высушен в вакуумной сушилке. После высушивания полученный порошок был прокален в ротационной трубчатой печи при температуре 650 С в течение 30 мин, чтобы получить порошок D с покрытием из оксида титана и оксида кремния. Полученный порошок D из оксида титана и оксида кремния находился в прекрасном дисперсном состояний. Он имел телесный цвет, и его спектральная кривая отражения имела пик на длине волны 660 нм, при этом коэффициент отражения составлял 40%. Третий слой: покрытие из оксида кремния. К 20 г порошка D с покрытием из оксида титана и оксида кремния было добавлено 100 мл воды для рассеивания порошка. Туда было добавлено 11 г жидкого стекла и 8 г воды. Кроме того, 250 мл водного раствора соляной кислоты с концентрацией 0,05 моль/л в течение 1 ч добавлялось по каплям в вышеозначенную смесь при перемешивании. Полученная смесь была нагрета до 80 С, и ей позволено было реагировать в течение 3 ч. По окончании реакции реакционная смесь была разбавлена и промыта достаточным количеством дистиллированной воды и отфильтрована. Твердый материал был высушен в вакуумной сушилке при 180 С в течение 8 ч. После высушивания полученный порошок был прокален в ротационной трубчатой печи при 650 С в течение 30 мин в атмосфере азота, чтобы получить порошок Е с покрытием оксида кремния,оксида титана и оксида кремния (ниже именуемый просто "порошок Е с кремниево-титановым покрытием"). Полученный порошок Е с кремниево-титановым покрытием находился в прекрасном дисперсном состоянии. Четвертый слой: покрытие из оксида титана. Контейнер, содержащий 100 мл деионизированной воды, был нагрет в масляной ванне при поддержании температуры масла на 80 С. В нагретой деионизированной воде было рассеяно 10 г порошка Е с кремниево-титановым покрытием. Раствор, приготовленный смешиванием 100 мл этанола с 11 г четыреххлористого титана, в течение 60 мин по каплям добавлялся во взвесь при перемешивании. После добавления по каплям в течение 2 ч проводилась реакция разложения, при этом поддерживалась температура, равная 80 С. 16 По окончании реакции твердый материал был извлечен посредством фильтрации и промыт достаточным количеством дистиллированной воды и окончательно аммиачной водой,чтобы установить величину рН равной 8. Затем,чтобы промыть твердый материал, было добавлено 200 мл этанола, после чего твердый материал был высушен в вакуумной сушилке. Полученный таким образом порошок F с кремниево-титановым покрытием, частицы которого имеют покрытие из оксида титана в качестве четвертого слоя, имел спектральную кривую отражения с пиком на длине волны 780 нм, и при этом коэффициент отражения составлял 56%. Это был пурпурно-красный порошок. Промышленная применимость Согласно настоящему изобретению была разработана технология использования недорогих водных растворов солей металлов в качестве материалов для покровных пленок из оксида металла. В результате порошки, частицы которых покрыты пленками оксида металла, могут производиться при низкой стоимости и, следовательно, пригодны для использования в более широком диапазоне прикладных задач, чем порошки, отвечающие уровню техники. Поскольку порошок, частицы которого покрыты многослойной пленкой оксида металла,имея великолепную функцию, может также быть изготовлен при низкой стоимости, он может быть порошком общего назначения. Технология формирования покрытия из оксида металла из алкоголята металла применима также к порошкам, сделанным из металлов или пластмасс, чувствительных к разъеданию кислотами. Благодаря использованию этой технологии для формирования только первого слоя,при формировании второго и любого вышележащего покровного слоя могут использоваться менее дорогие водные растворы солей металлов. Покрытые таким образом порошки могут, следовательно, быть использованы в более широком диапазоне практических задач, чем порошки, отвечающие уровню техники. Согласно настоящему изобретению могут быть предоставлены магнитный цветной электрографический проявитель, обладающий светостойкостью, и технология его изготовления. Путем формирования многослойного интерференционного покрытия на стеклянных шариках можно получать магнитный цветной электрографический проявитель или магнитные цветные чернила, не испытывая необходимости в каких-либо окрашивающих реагентах. Покрытые шарики обеспечивают различительный световозвращающий краситель. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Порошок с многослойным покрытием частиц, в котором, по меньшей мере, один слой многослойного покрытия содержит пленку гид 17 роксида металла или пленку оксида металла,образованную путем гидролиза алкоголята металла, несущий на себе покровную пленку, содержащую пленку гидроксида металла или пленку оксида металла, образованную путем реакции соли металла в водном растворе. 2. Способ получения порошка с многослойным покрытием частиц, содержащий формирование пленки гидроксида металла или пленки оксида металла в качестве, по меньшей мере, одного слоя многослойной пленки, путем гидролиза алкоголята металла и формирование на ней покровной пленки в виде пленки гидроксида металла или пленки оксида металла путем реакции соли металла в водном растворе. 3. Способ по п.2, согласно которому осуществляют нагрев пленки гидроокиси металла 18 или окиси металла, сформированной путем гидролиза алкоголята металла. 4. Способ по п.2, согласно которому осуществляют нагрев пленки гидроокиси металла или окиси металла, сформированной путем реакции соли металла в водном растворе.

МПК / Метки

МПК: H01F 1/11, G03G 9/083, C03C 12/00, C09C 1/00, B22F 1/02, C23C 26/00

Метки: получения, порошок, покрытием, способ, частиц, многослойным

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-1017-poroshok-s-mnogoslojjnym-pokrytiem-chastic-i-sposob-ego-polucheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Порошок с многослойным покрытием частиц и способ его получения</a>

Похожие патенты