СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 3/2016

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2016 Наноалмазы в композиционных гальванических покрытиях Микрофотография наноалмазов с размером частиц 4–10 нм Применение детонационных наноалмазов в качестве добавки при нанесении гальванических металлических покрытий открывает новые горизонты в деле получения поверхностей с уникальными свойствами для промышленных применений. Леонид Сафонов (г. Карачев, Брянская обл.) Ресурс большинства пар трения и контактных пар электрических сое- динителей определяется способно- стью их поверхностей сохранять свои эксплуатационные свойства. Один из самых известных способов улучше- ния физико-механических свойств поверхности – гальваническая (элек- трохимическая) модификация осаж- дением инородной металлической плёнки с необходимыми для эксплу- атации параметрами. Наиболее важ- ными из них для технологической оснастки и контактных пар являются износостойкость, коррозионная стой- кость, равномерность покрытия по тол- щине, а также обеспечение необходи- мых электрических свойств – низкого стабильного переходного сопротивле- ния при малом контактном давлении. Одним из основных способов улуч- шения гальванических покрытий, а фактически – создания нового вида покрытий, является гальванизация с добавлением частиц другой фазы. Известно, что введение твёрдых дис- персных частиц (оксидов, нитридов, боридов, карбидов, классических алма- зов) в электрохимические покрытия повышает их микротвёрдость и изно- состойкость. Возможность соосаждения наноал- мазов с различными металлами была обнаружена ещё в начале 80-х годов XX века: за счёт внедрения этих частиц в кристаллическую решётку металлов получаются композиционные электро- химические покрытия с уникальными свойствами. В 90-х годах XX века в России был освоен новый способ получения искус- ственных алмазов методом детонаци- онного (взрывного) синтеза ультради- сперсных (кластерных) алмазов. Под наноалмазами детонационного син- теза понимают как собственно про- дукт детонации углеродосодержащих взрывчатых веществ – алмазосодержа- щую шихту, так и получаемые из неё после химической обработки очищен- ные алмазы. Наноалмазы (или ультрадисперс- ные алмазы, УДА) получили своё назва- ние по размеру частиц, составляющих в среднем 4–6 нм – их можно различить только в мощном электронном микро- скопе (см. рисунок). Наноалмазы име- ют аномально высокие адсорбционные характеристики (от 1 до 10 мкг-экв/м 2 ) и очень большую удельнуюповерхность (450–600 м 2 /г). Получаемые в крайне нестационарном режиме во фронте детонационной волны и за очень корот- кое время (менее 1 мкс), нанокристал- лы алмазов обладают большим количе- ством поверхностных дефектов. Из-за этого приповерхностные атомы угле- рода в наночастицах не успевают ста- билизировать свою электронную обо- лочку стандартным образом – замыка- нием своих неспаренных электронов на соответствующие связи с внутрен- ними атомами углерода кристалличе- ской решётки, что придаёт им ряд уни- кальных свойств. Наноалмазы отличаются уникаль- ным сочетанием свойств, присущих, собственно, алмазу: высокая твёр- дость и износостойкость с чрезвы- чайно высокой поверхностной актив- ностью и структурообразующими качествами, характерными для уль- традисперсной среды. Отличитель- ной чертой наноалмазов детонацион- ного синтеза является их способность содержать на поверхности различные функциональные группы, состав кото- рых можно регулировать путём соот- ветствующей химической обработки, обеспечивая при этом получение необ- ходимых свойств. Несмотря на широкий круг научных исследований в области наноалмазов, точная структура их кристаллов и свой- ства поверхности до конца не изуче- ны. Материалы разных производите- лей наноалмазов различаются в зави- симости от применяемых ими систем синтеза и методов химической очист- ки, что обуславливает актуальность изу- чения свойств наноалмазов для расши- рения областей их эффективного прак- тического использования. С 2004 года началось активное внед- рение технологии получения нано- углеродных гальванических покры- тий в промышленности. В настоящее время нанесению таких покрытий уде- ляется повышенное внимание, так как они обладают улучшенными физико- химическими и механическими свой- ствами по сравнению с традиционны- ми покрытиями: износостойкостью, микротвёрдостью, плотностью, кор- розионной стойкостью, более низким коэффициентом трения. При этом они сохраняют электрические параметры основного металла покрытия. Наноалмазы относятся к классу угле- родных наноматериалов, которые сей- час особенно популярны во всём мире. И одним из примеров реализации угле- родных нанотехнологий на практике является разработка детонационного синтеза наноразмерных алмазов и их применение для получения покрытий различного фунционального назначе- ния с улучшенными эксплуатационны- ми свойствами. Так, наноалмазы являются перспек- тивными компонентами для гальвани- ческих покрытий нового поколения. В настоящее время разработаны тех- нологии промышленного производ- ства хромовых, никелевых, серебряных и золотых гальванических покрытий с наноалмазами, созданы техноло- гии получения модифицированных