專利名稱：Ni－Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔材料及其制備工藝，更具體地講，本發(fā)明涉及一種Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，屬于材料合成與加工領(lǐng)域。在國際專利分類表中本發(fā)明應(yīng)分為C部。
背景技術(shù)：
汽車尾氣凈化器是汽車尾氣排放的控制單元，其性能的好壞直接決定尾氣的過濾效果。在凈化器中起凈化作用的是三元催化劑，而催化劑是附著在各種載體上，載體的性能、形式直接影響到催化轉(zhuǎn)化效果。因此，催化劑載體是汽車尾氣凈化器的關(guān)鍵部件。
目前，載體主要是陶瓷和金屬兩類，陶瓷載體的熱穩(wěn)定性好，但脆性大，經(jīng)常因劇烈的震動和熱沖擊而破碎，從而失去凈化功能，并造成排氣堵塞，而且陶瓷載體的熱容量大，使附著的催化劑在汽車?yán)鋯訒r催化轉(zhuǎn)化效果差；金屬載體強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好，但耐熱性差，熱脹系數(shù)大，且制造工藝復(fù)雜，價格昂貴。
多孔金屬間化合物是一種理想的催化劑載體材料，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，制備多孔材料的方法有熔煉法、粉末冶金法、纖維冶金法、鑄造法、金屬沉積法、腐蝕造孔法、氧化還原燒結(jié)法等。盡管它們基于不同的原理，從不同結(jié)構(gòu)層次出發(fā)，但都各具特色，在多孔材料的研制、生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。但是，這些工藝大都存在設(shè)備投資大、工序復(fù)雜、工藝過程耗時長、能量消耗大、設(shè)備復(fù)雜等缺點(diǎn)，而且制得的多孔材料的孔隙度可控性差。要獲得理想的催化劑載體，材料本身和多孔載體的制備技術(shù)同等重要，從某種意義上講，這種制備技術(shù)的水平在很大程度上制約著載體材料的功能發(fā)揮，同時也制約著多孔材料在更廣闊領(lǐng)域、更關(guān)鍵場合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)的不足，提供一種用Ni、Al元素之間的化學(xué)反應(yīng)制備Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝。和已有技術(shù)相比，本發(fā)明的工藝簡單，成本低，而性能更為優(yōu)越。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的其工藝步驟如下(一)配制粉末(4)備好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(5)對Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均為200-400目，
Al、NiAl粉末的粒度均為100-200目，(6)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中Ni70-80％Al15-25％Co2-8％Fe1-5％Cu1-5％NiAl 1-10％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干；(三)混合在球磨機(jī)上混合，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為50-75rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱300-450℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。
在具體實(shí)施例中在所述的烘干步驟中，烘干的溫度為150-200℃，烘干的時間為6-8小時。
在所述的混合步驟中，在球磨機(jī)上混合的時間為10-15小時。
所述的加熱爐為真空加熱爐。
第一實(shí)施例的工藝步驟如下(一)配制粉末(1)備好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)對Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均為400目，Al、NiAl粉末的粒度均為2 00目，(3)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中Ni 71％
Al18％Co3％Fe2％Cu3％NiAl 3％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干8小時；(三)混合在球磨機(jī)上混合10小時，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為55rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱300℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。
所述的加熱爐為真空加熱爐。
第二實(shí)施例的工藝步驟如下(一)配制粉末(1)備好Ni、Al、Cu、NiAl粉末，(2)對Ni、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Cu粉末的粒度均為200目，Al、NiAl粉末的粒度均為100-150目，(3)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中Ni70-79％Al15-24％Cu1-5％NiAl 5-10％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干8小時；(三)混合在球磨機(jī)上混合10小時，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為75rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱450℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。
所述的加熱爐為真空加熱爐。
由于本發(fā)明采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、利用Ni-Al之間的化學(xué)反應(yīng)原位合成多孔的Ni-Al系金屬間化合物材料；2、合成的多孔材料內(nèi)部的孔洞形貌是三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，具有大的比表面積；3、通過改變原位反應(yīng)過程的各種工藝參數(shù)，調(diào)整反應(yīng)體系的配比，可使合成的多孔材料的機(jī)械強(qiáng)度、孔洞大小、孔隙率在很大范圍內(nèi)變化。
4、充分利用化學(xué)反應(yīng)熱的熱效應(yīng)，既節(jié)能，又減少設(shè)備投資；5、Ni、Al反應(yīng)速度快，合成多孔材料效率高；6、反應(yīng)合成工藝簡單，且無環(huán)境污染。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明實(shí)施例1-多孔Ni、Al金屬間化合物催化劑載體汽車尾氣凈化器催化劑載體的種類、組成、表面積、孔結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱性、耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、制備方法等對催化劑都有重要的影響，一種理想的車用催化劑載體應(yīng)具備下列條件①不含使催化劑中毒的物質(zhì)；②高的熱穩(wěn)定性；③足夠的機(jī)械強(qiáng)度；④細(xì)孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積；⑤低的熱容量、高的熱導(dǎo)率；⑥熱脹系數(shù)小，與涂層有良好的結(jié)合強(qiáng)度。在本實(shí)施例中采用Ni-Al原位反應(yīng)技術(shù)獲得多孔的金屬間化合物催化劑載體，本實(shí)施例的具體工藝步驟如下(一)配制粉末(1)備好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)對Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均為400目，Al、NiAl粉末的粒度均為200目，(3)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中
Ni71％Al18％Co3％Fe2％Cu3％NiAl 3％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干8小時；(三)混合在球磨機(jī)上混合10小時，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為55rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱300℃；(六)利用通電加熱鎢絲引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)輕輕脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。此處的備用也包括后續(xù)加工整理。經(jīng)檢驗原位反應(yīng)技術(shù)獲得的多孔Ni-Al金屬間化合物載體孔洞數(shù)量可達(dá)600-900孔/平方英寸；耐高溫性為1100℃；熱導(dǎo)率可達(dá)2.0×10-2J·S-1·cm-1·k-1；熱膨脹系數(shù)為1.1×10-6·k-1；抗壓強(qiáng)度可達(dá)到37.2Mp。
實(shí)施例2-多孔Ni、Al金屬間化合物液體過濾器多孔Ni、Al金屬間化合物材料可用于多種液體的過濾，當(dāng)液體通過多孔材料時，借助于其內(nèi)部的三維孔結(jié)構(gòu)，紊流可以被轉(zhuǎn)換成非常穩(wěn)定的層流，從而有利于濾雜和排氣。本實(shí)施例是關(guān)于采用Ni-Al原位反應(yīng)技術(shù)獲得多孔的金屬間化合物過濾器的實(shí)施例，具體步驟如下(一)配制粉末(1)備好Ni、Al、Cu、Ni Al粉末，(2)對Ni、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Cu粉末的粒度均為200目，Al、NiAl粉末的粒度均為100-150目，(3)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中
Ni 70-79％Al 15-24％Cu 1-5％NiAl 5-10％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干8小時；(三)混合在球磨機(jī)上混合10小時，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為75rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱450℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。
此處所述的備用包括進(jìn)行后續(xù)加工整理的內(nèi)容。經(jīng)檢測原位反應(yīng)技術(shù)獲得的多孔Ni-Al金屬間化合物液體過濾器，孔洞數(shù)量可達(dá)400-600孔/平方英寸。該種過濾器可用于下列場合1、蒸汽120-250度水蒸汽被廣泛用于化學(xué)、制藥及其它工業(yè)的設(shè)備清洗過程中，用多孔Ni-Al金屬間化合物液體過濾器可去除金屬細(xì)屑或其它雜質(zhì)。
2、石油制品石油及其它燃料利用中常存在一個難題，就是去除雜質(zhì)和水，這個難題尤其困擾水力液壓裝制、石油加工系統(tǒng)。將多孔材料制成管狀，用于使用過的機(jī)器油，交通工具用油的清潔效果極好。在多孔過濾管上加疏水材料可深度清除石油制品中的水。本品可多次重復(fù)使用。用燒烤、吹洗方式清洗。
3、環(huán)水、飲用水本品能夠有效清除水中的各種混合懸浮物，降低它們的結(jié)合力10倍?；厥辗绞绞?，重復(fù)清洗吹洗，8％HCI溶液清洗。
4、清潔排放的水生物法清潔污水必須使其氧化，為此通過本品在水中加入壓縮空氣從而使其氧化。
5、其它用途養(yǎng)魚池被充氧氣，可用作補(bǔ)氧機(jī)。金屬間化合物材料的性能介于金屬和陶瓷之間，具有高溫結(jié)構(gòu)材料所期望的優(yōu)異性能，具有密度低、高溫比強(qiáng)度、比剛度、 抗蠕變、抗氧化、抗腐蝕等一系列的優(yōu)點(diǎn)。利用本工藝將金屬間化合物材料作成多孔狀，用于汽車尾氣凈化器的載體，可滿足載體的高溫強(qiáng)度、耐熱沖擊性、熱穩(wěn)定性要求，并且因其極高的化學(xué)穩(wěn)定性，在高溫下不與催化劑反應(yīng)，不會使催化劑中毒，以及高的熱導(dǎo)率，可保證催化劑不被燒結(jié)而失去活性。因此，金屬間化合物多孔材料是理想的催化劑載體材料。這種材料在污水處理、石油化工催化劑載體方面以及冶金過濾和日常生活等各個方面也具有廣闊的應(yīng)用前景。需要說明的是和本發(fā)明一樣，應(yīng)用本工藝，Ti-Al、Fe-Al、Ni-Ti系金屬間化合物也可以作成和本發(fā)明一樣的多孔材料。
權(quán)利要求
1.一種Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于其工藝步驟如下(一)配制粉末(1)備好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)對Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均為200-400目，Al、Ni Al粉末的粒度均為100-200目，(3)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中Ni 70-80％Al 15-25％Co 2-8％Fe 1-5％Cu 1-5％NiAl1-10％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干；(三)混合在球磨機(jī)上混合，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為50-75rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱300-450℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于在所述的烘干步驟中，烘干的溫度為150-200℃，烘干的時間為6-8小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于在所述的混合步驟中，在球磨機(jī)上混合的時間為10-15小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于所述的加熱爐為真空加熱爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于其工藝步驟如下(一)配制粉末(1)備好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)對Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均為400目，Al、NiAl粉末的粒度均為200目，(3)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中Ni 71％Al 18％Co 3％Fe 2％Cu 3％NiAl3％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干8小時；(三)混合在球磨機(jī)上混合10小時，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為55rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱300℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于所述的加熱爐為真空加熱爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于其工藝步驟如下(一)配制粉末(1)備好Ni、Al、Cu、NiAl粉末，(2)對Ni、Cu、Al、NiAl粉末分別過篩，其中Ni、Cu粉末的粒度均為200目，Al、NiAl粉末的粒度均為100-150目，(3)按照下述質(zhì)量百分比分別稱量粉末，其中Ni 70-79％Al 15-24％Cu 1-5％NiAl5-10％，在這種反應(yīng)體系里，Ni、Al、Cu是反應(yīng)劑，NiAl為生成相和稀釋劑；(二)烘干將上述稱量完畢的各種粉末分別烘干8小時；(三)混合在球磨機(jī)上混合10小時，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為75rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱450℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Ni-Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其特征在于所述的加熱爐為真空加熱爐。
全文摘要
一種Ni－Al金屬間化合物多孔材料及其制備工藝，其工藝步驟如下(一)配制粉末；(二)將各種粉末分別烘干；(三)在球磨機(jī)上混合，將混合后的粉末裝入下端為漏斗形的送粉罐內(nèi)；(四)裝模具(1)將模具安放在所述的送粉罐下方的轉(zhuǎn)盤上，(2)令轉(zhuǎn)盤帶動模具旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為50－75rot/min，(3)開啟送粉開關(guān)，粉末自由下落模具內(nèi)，隨著粉末的下落，同時輕微地敲擊模具壁，使粉末密實(shí)；(五)將裝入粉末的模具在加熱爐中預(yù)熱300－450℃；(六)通電加熱引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉電源；(七)制品連同模具一起隨爐緩冷至室溫；(八)脫去模具，將多孔制成品碼放好，備用。和已有技術(shù)相比，本發(fā)明的工藝簡單，成本低，而性能更為優(yōu)越。
文檔編號C22C19/03GK1584083SQ20041004649
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者崔洪芝 申請人:崔洪芝