專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料及制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔合金材料，特別是一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料，本 發(fā)明提供的超厚泡沫鐵及鎳合金材料，具有通透性好、結(jié)構(gòu)均勻、比表面積大、 耐高溫及化學(xué)腐蝕，特別適用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣過(guò)濾、燃具及加熱器面板、油煙過(guò) 濾、工業(yè)氣體過(guò)濾、惡劣工況下的催化劑載體以及電極材料，本發(fā)明還涉及所 述超厚泡沫鐵及鎳合金材料的制備方法，該制備方法主要對(duì)一定厚度的多孔材 料進(jìn)行前期導(dǎo)電化處理，使得達(dá)到一定厚度的多孔材料后續(xù)的復(fù)合電鍍或者化 學(xué)熱處理(粉末冶金)得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還提供了該超厚泡沫鐵及鎳合金材料 的用途。
背景技術(shù)：
多孔金屬材料因其體積密度小、比表面積大、結(jié)構(gòu)均勻、機(jī)械性能及可加 工性能好，可廣泛應(yīng)用于過(guò)濾、化工、能源、散熱、吸音等多種領(lǐng)域。隨著人 們認(rèn)識(shí)的深入，對(duì)于耐高溫、抗腐蝕、可適用于惡劣工況及更高要求的多孔金 屬材料的需求尤為突出。
針對(duì)尾氣及工業(yè)氣體過(guò)濾、燃具面板、工業(yè)催化劑載體、電池電極等方面 市場(chǎng)的需求，性能上既要求通透性好、風(fēng)阻小、結(jié)構(gòu)均勻，質(zhì)輕，且必須耐一
定高溫和化學(xué)腐蝕，具有一定厚度的(一般在5毫米以上)泡沫金屬，在材料的 選擇上則以含鉻或鋁的鎳及鐵合金比較適合，而復(fù)合電鍍制備的超厚泡沫鐵及 鎳合金材料為同時(shí)滿足這兩方面要求提供了較好的解決辦法，并且成本相對(duì)較 低。
目前制造多孔金屬材料的方法有很多種，如果按所處理的金屬的狀態(tài)，可 以分位以下幾大類(lèi)1、基于金屬熔體的方法；2、基于金屬粉末的方法；3、基 于金屬蒸汽的方法；4、基于金屬離子的方法。
粉末冶金屬于基于金屬粉末的方法。在國(guó)際上，已有歐美等國(guó)采用粉末冶 金等工藝開(kāi)發(fā)出一系列多孔鉻合金材料，已應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣過(guò)濾、燃燒器面 板、電極材料等方面，但普遍存在通孔率不高、成本昂貴的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)一般采用的電沉積法是基于金屬離子的方法，但未見(jiàn)報(bào)道有將復(fù)合電
鍍制備工藝用于5毫米以上多孔泡沫金屬材料的制備。
近20年來(lái)高速發(fā)展起來(lái)的復(fù)合鍍層，已成為復(fù)合材料中的一支新軍，在工 程技術(shù)中獲得了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)金屬電沉積的方法，將一種或數(shù)種不溶性的 固體顆粒，均勻地夾雜到金屬鍍層中所形成的特殊鍍層就是復(fù)合鍍層。這種制 備復(fù)合鍍層的方法，稱(chēng)之為復(fù)合電鍍。這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)外還有一些其它名稱(chēng)。 例如彌散電鍍、鑲嵌電鍍、分散電鍍或組合電鍍等等。
復(fù)合鍍層的基本成分分為二類(lèi)。 一類(lèi)是通過(guò)電化學(xué)還原反應(yīng)而形成鍍層的 那種金屬，稱(chēng)為基質(zhì)金屬。原則上凡通過(guò)電沉積方法能得到的如鎳、銀、鋅、 金、銅、鉻等均可作為基質(zhì)金屬；另一類(lèi)則為不溶性固體顆粒，它們通常是不 連續(xù)地分散于基質(zhì)金屬之中，組成一個(gè)不連續(xù)相。品種有無(wú)機(jī)顆粒，如金剛 石、石墨、各種氧化物(如A1A、 Ti02, Zr02)、硫化物(如MoS2)、硼化物、氮 化物(如BN)、硫酸鹽、硅酸鹽等；有機(jī)顆粒如聚四氟乙烯、尼龍、氨基甲醛樹(shù) 脂等?；蛘呓饘俜?如鎳、鋁、鉻、鎢粉)。這些固體顆粒粒度一般在40um以 下，最好在O. 1 10ixm之間。粒度過(guò)大則不易包覆在鍍層中，而且鍍層粗糙； 粒度過(guò)小則容易在鍍液中結(jié)塊，使微粒在鍍層中分布不均。
工業(yè)上常用復(fù)合鍍層來(lái)提高基體材料的耐磨性或用于防止高溫條件下工作 的零部件的腐蝕。例如，Ni-Si02復(fù)合鍍層在100(TC下的抗氧化能力遠(yuǎn)比普通鍍 鎳層強(qiáng)，其腐蝕量?jī)H為純鎳的1/3。為了防止在高溫下工作的燃?xì)廨啓C(jī)葉片、高 溫發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴等的腐蝕，工業(yè)上一般使用Ni-Si02、 Ni_Zr02、 Cr-Al203等鍍層， 作為抗高溫氧化的復(fù)合鍍層。
由于復(fù)合電鍍是一種特殊的電鍍工藝，為了獲得合格的復(fù)合鍍層，必須注 意以下兩個(gè)方面 一是固體微粒的選擇和制備，在制備固體微粒之前，通常還 要對(duì)其粒徑大小和分布進(jìn)行測(cè)定，而且在使用前還需用表面活性劑對(duì)其進(jìn)行潤(rùn) 濕處理，使固體微粒親水，同時(shí)還應(yīng)視情況在鍍液中加入一定量的陽(yáng)離子表面 活性劑。它們能大量吸附在微粒表面，使其帶正電荷，較順利地在陰極上電沉 積；二是選擇合理的設(shè)備，使固體微粒在電沉積過(guò)程中能夠均勻地懸浮在鍍液 中，目前常用的有機(jī)械攪拌法、壓縮空氣攪拌法、上流循環(huán)攪拌法、超聲波攪 拌法等等，也可以使用兩種以上聯(lián)合攪拌方式。使用攪拌的目的，就是在鍍液 內(nèi)保持最大的有效的固體微粒濃度，并使其均勻地夾雜到基質(zhì)金屬中得到理想的復(fù)合鍍層。
化學(xué)熱處理(粉末冶金)作為一種成熟的熱處理工藝，是使工件表面滲入 一種或幾種化學(xué)元素的原子，從而改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能。經(jīng) 經(jīng)淬火和低溫回火后，使得工件表面具有高的硬度、耐高溫、耐磨性和耐蝕性、
強(qiáng)韌性等。國(guó)內(nèi)未見(jiàn)報(bào)道有將化學(xué)熱處理法制備工藝用于5毫米以上三維多孔泡 沫金屬材料的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題第一方面在于提出一種超厚泡沬鐵及鎳合金材 料，其所述超厚泡沫鐵及鎳合金材料的孔隙率更高，表觀質(zhì)量密度更小，均勻 性更好、更耐高溫、抗蝕性更好，以解決現(xiàn)在的多孔金屬材料存在的通孔率不 高，耐高溫、抗腐蝕性能無(wú)法進(jìn)一步滿足人們要求的問(wèn)題。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題第二方面在于提出上述超厚泡沫鐵及鎳合金材 料的制備方法，該制備方法采用復(fù)合電鍍或化學(xué)熱處理工藝，旨在制造出上述 超厚泡沫鐵及鎳合金材料，所提出的超厚泡沫鐵及鎳合金材料的制造方法其成 本低廉，以解決現(xiàn)在的制造方法造成成本高的問(wèn)題。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題第三方面在于提供上述超厚泡沬鐵及鎳合金材 料的用途。
作為本發(fā)明第一方面的一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料，其特征在于包括 基于導(dǎo)電化處理后的具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬基材或具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬基材， 鐵及鎳合金與鉻或鋁粉構(gòu)成的復(fù)合鍍層均勻分布在金屬或非金屬基材的表面及 內(nèi)部。
所述超厚泡沫鐵及鎳合金材料，包含但不限于，鐵鎳鉻、鐵鉻鋁、鐵鉻、鐵 鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁、鎳鉻鋁釔、鎳鉻鈷、鎳鐵鋁合金的一種或幾種混合。
戶;f述具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬基材為多孔、三維網(wǎng)狀、泡沫或海綿狀金屬材料中 的一種。
所述具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬基材為聚氨酯、聚醚泡沫海綿、纖維網(wǎng)、無(wú)紡布 中的一種。
所述金屬基材或非金屬基材的厚度為5mm 80mm，每英寸上孔數(shù)PPI為5 100 個(gè)之間。作為本發(fā)明第二方面的一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料的制備方法，其特征在 于包括以下步驟
1、 對(duì)具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬材料構(gòu)成的基材進(jìn)行導(dǎo)電化處理，導(dǎo)電化處理 時(shí)，先在基材上浸涂導(dǎo)電膠，干燥后，在導(dǎo)電膠上熱噴涂金屬層使基材導(dǎo)電化;
2、 在金屬層通過(guò)復(fù)合電鍍納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末的方法鍍覆上鐵或鎳 合金；并進(jìn)行冷卻和除塵；
3、 冷卻、除塵后，通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除非金屬基材，再經(jīng)氫氧 化還原及熱擴(kuò)散處理后得到超厚泡沫鐵及鎳合金材料。
作為本發(fā)明第二方面的另一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料的制備方法，其特征 在于包括以下步驟
1、 在金屬基材上通過(guò)復(fù)合電鍍納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末的方法鍍上鐵或 鎳合金；并進(jìn)行冷卻和除塵；
2、 冷卻、除塵后，通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除金屬基材，再經(jīng)氫氧化 還原及熱擴(kuò)散處理后得到超厚泡沫鐵及鎳合金材料。
作為本發(fā)明第二方面的再一種超厚泡沬鐵及鎳合金材料的制備方法，其特征 在于包括以下步驟
1、 對(duì)具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬材料構(gòu)成的基材進(jìn)行導(dǎo)電化處理，導(dǎo)電化處理 時(shí)，先在基材上浸涂導(dǎo)電膠，干燥后，在導(dǎo)電膠上熱噴涂金屬層使基材導(dǎo)電化；
2、 在金屬層預(yù)電鍍上鐵或鎳；
3、 通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除非金屬基材，再進(jìn)行氫氧化還原及熱擴(kuò) 散處理；
4、 用納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末填充泡沫鐵或泡沫鎳，熱處理后得到超厚 泡沫鐵及鎳合金材料。
作為本發(fā)明第二方面的另一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料的制備方法，其特征 在于包括以下步驟
1、 在金屬基材上預(yù)電鍍上鐵或鎳；
2、 通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除非金屬基材，再進(jìn)行氫氧化還原及熱擴(kuò) 散處理；
3、 用納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末填充泡沫鐵或泡沫鎳，化學(xué)熱處理后得到 超厚泡沫鐵及鎳合金材料。上述鉻或鋁粉末細(xì)度在5納米-5微米之間。
上述超厚泡沫鐵及鎳合金材料可用于制備機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣過(guò)濾、加熱器及燃燒 器面板、工業(yè)氣體過(guò)濾、耐高溫及化學(xué)腐蝕的催化劑載體以及電極材料。
本發(fā)明的有益效果是利用所述方法制造的超厚泡沫鐵及鎳合金材料，質(zhì) 輕、比表面積大，鍍層均勻、鍍層附著效果良好、通透性及機(jī)械性能好，操作 ,簡(jiǎn)便易行，制作成本較低， 一次投資少。本發(fā)明所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材 料，因其比表面積大(可達(dá)10平方米/克以上)，孔隙率高(95%以上)、通透 性及均勻性好、耐高溫(900度以上)及耐酸堿腐蝕性好、成本低廉，是一種理 想的高溫過(guò)濾、散熱、催化劑載體及電極材料。特別適用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣過(guò)濾、 加熱器及燃燒器面板、工業(yè)氣體過(guò)濾、惡劣工況下的催化劑載體以及電極材料。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解， 下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例l超厚泡沫鎳鉻鋁釔(復(fù)合電鍍法)
裁取25mm厚300乘300mm長(zhǎng)寬，PPI為20 (每英寸上孔數(shù)PPI為20個(gè))的聚氨 酯泡沫海綿試片，先經(jīng)表面化學(xué)處理熱堿除油后，清洗干凈，晾干備用。 將聚氨酯泡沬海綿試片浸入小于30歐姆的導(dǎo)電碳膠中，后用專(zhuān)用設(shè)備擠出多余 膠液，加溫至130攝氏度烘干2小時(shí)，反復(fù)三次后，用電弧噴涂金屬鋅，設(shè)備 電弧噴涂設(shè)備，(QD8-D-400)，噴涂材料選含鋅99.99%鋅絲，鋅絲直徑直徑2mm, 噴涂鋅時(shí)要求送絲速度中速，氣壓0.6MPa，電流80-IOOA，槍嘴與噴涂件距離 150-200mm，移動(dòng)速度5-10m/s，噴涂厚度為10-20um， 3分鐘后經(jīng)目測(cè)表面覆蓋即 可。再用等離子噴涂設(shè)備噴涂純銅粉末，要求含銅99.9%，粒度為170-225目， 噴涂時(shí)，槍嘴與噴涂件距離250-300mm，噴涂厚度8-12um，時(shí)間3分鐘。導(dǎo)電化 好的基材表面8公斤空氣壓力吹去浮塵后入槽進(jìn)行復(fù)合鍍。
鎳鉻鋁釔復(fù)合鍍配比
NiS04.7H20 270-320g/L
NiC12. 6H2038-51g/L
H3B03 32-44g/La -A1203(30nm) Cr粉(5-25um) Y粉(5-25um)
45g/L
350g/L
50g/L
潔凈空氣攪拌，電流密度5A/dm2
復(fù)合電鍍6小時(shí)后，取出試片，洗凈，瀝干，再加熱至表面無(wú)水份殘留。 熱處理工序(氧化、還原、熱擴(kuò)散處理)
氧化將電沉積后的產(chǎn)品加熱至600-400攝氏度，時(shí)間30分鐘，氧化去除海
綿
還原、擴(kuò)散:去除海綿后的試片推入還原爐內(nèi)加熱980-1150攝氏度，并注入 氫氣、氮?dú)猓?-7小時(shí)后梯度冷卻，時(shí)間為2 4小時(shí)，取出后進(jìn)行表面平 整及修邊，裁剪合格后即可。
實(shí)施例2超厚泡沫鐵鉻鋁(復(fù)合電鍍法)
裁取25mm厚300乘300mm長(zhǎng)寬，PPI為20 (每英寸上孔數(shù)PPI為20個(gè))的聚氨 酯泡沫海綿試片，先經(jīng)表面化學(xué)處理熱堿除油后，清洗干凈，晾干備用。 將基體材料浸入小于30歐姆的導(dǎo)電碳膠中，后用專(zhuān)用設(shè)備擠出多余膠液，加溫 至130攝氏度烘干2小時(shí)，反復(fù)三次后，用電弧噴涂金屬鋅，設(shè)備電弧噴涂設(shè) 備，(QD8-D-400)，噴涂材料選含鋅99.99%鋅絲，鋅絲直徑直徑2腿，噴涂鋅 時(shí)要求送絲速度中速，氣壓O. 6MPa，電流80-100A，槍嘴與噴涂件距離150-200mm， 移動(dòng)速度5-10m/s，噴涂厚度為10-20um， 3分鐘后經(jīng)目測(cè)表面覆蓋即可。再用等 離子噴涂設(shè)備噴涂純銅粉末，要求含銅99.9%，粒度為170-225目，噴涂時(shí)，槍 嘴與噴涂件距離250-300咖，噴涂厚度8-12um，時(shí)間3分鐘。導(dǎo)電化好的基材表 面8公斤空氣壓力吹去浮塵后入槽進(jìn)行復(fù)合鍍。
復(fù)合電鍍鐵鉻鋁配方
FeCL2. 4H20 300-350g/L
NaCl 10-20g/L
Mncl2. 4H20 1-2g/L
H3B03 6-8g/L
PH值 2-3
陰極電流密度 15-20A/dm2Cr粉(5-25um) 300g/L a -A1203(30nm) 50g/L 9挑氮?dú)鈹嚢?br> 復(fù)合電鍍6小時(shí)后，取出試片，洗凈，瀝干，再加熱至表面無(wú)水份殘留。 熱處理工序(氧化、還原、熱擴(kuò)散處理)
氧化將電沉積后的產(chǎn)品加熱至600-400攝氏度，時(shí)間30分鐘，氧化去除海
綿
還原、擴(kuò)散:去除海綿后的試片推入還原爐內(nèi)加熱980-1150攝氏度，并注入 氫氣、氮?dú)猓?-7小時(shí)后梯度冷卻，時(shí)間為2 4小時(shí)，取出后進(jìn)行表面平 整及修邊，裁剪合格后即可。
實(shí)施例3超厚泡沫鐵鉻(化學(xué)熱處理法)
裁取25mm厚300乘300mm長(zhǎng)寬，PPI為20 (每英寸上孔數(shù)PPI為20個(gè))的聚氨 酯泡沫海綿試片，先經(jīng)表面化學(xué)處理熱堿除油后，清洗干凈，晾干備用。
將基體材料浸入小于30歐姆的導(dǎo)電碳膠中，后用專(zhuān)用設(shè)備擠出多余膠液，加 溫至130攝氏度烘干2小時(shí)，反復(fù)三次后，用電弧噴涂金屬鋅，設(shè)備電弧噴涂 設(shè)備，(QD8-D-400)，噴涂材料選含鋅99.9將鋅絲，鋅絲直徑直徑2mm，噴涂 鋅時(shí)要求送絲速度中速，氣壓0.6MPa，電流80-100A，槍嘴與噴涂件距離 150-200mm,移動(dòng)速度5-10m/s，噴涂厚度為10-20um， 3分鐘后經(jīng)目測(cè)表面覆蓋即 可。再用等離子噴涂設(shè)備噴涂純銅粉末，要求含銅99.9%，粒度為170-225目， 噴涂時(shí)，槍嘴與噴涂件距離250-300mm，噴涂厚度8-12um，時(shí)間3分鐘。導(dǎo)電化 好的基材表面8公斤空氣壓力吹去浮塵后入槽進(jìn)行預(yù)電鍍泡沬鐵。
電鍍鐵配方
FeCL2. 4H20 300-350g/L
NaCl 10-20g/L Mncl2.4H20 l_2g/L H3B03 6-8g/L
PH值 2-3 陰極電流密度 15-20A/dm2
電鍍鐵6小時(shí)后，取出試片，洗凈，瀝干，再加熱至表面無(wú)水份殘留。熱處理工序(氧化、還原、熱擴(kuò)散處理)-氧化將電沉積后的產(chǎn)品加熱至600-400攝氏度，時(shí)間30分鐘，氧化去除海綿還原、擴(kuò)散:去除海綿后的試片推入還原爐內(nèi)加熱980-1150攝氏度，并注入 氫氣、氮?dú)猓?-7小時(shí)后梯度冷卻，時(shí)間為2 4小時(shí)，取出后進(jìn)行表面平 整及修邊，裁剪合格后封裝備用。將泡沫鐵試片與鉻粉、鋁粉充分混合后用超聲波填實(shí)泡沬金屬縫隙，裝入 密封箱中，加熱200攝氏度1小時(shí)，400攝氏度1小時(shí)，600攝氏度1小時(shí)，800攝氏 度2小時(shí)，1050攝氏度(IO小時(shí))，隨爐冷卻至500攝氏度，出爐，達(dá)到室溫開(kāi)箱， 清除殘余粉末，用超聲波清洗，烘干，調(diào)質(zhì)。成品封裝入庫(kù)?；瘜W(xué)熱處理鐵鉻配方鉻粉末(500目)30%NACL 1%NH4CL 3%AL203(500目)66%實(shí)施例4超厚泡沫鐵鋁(化學(xué)熱處理法)裁取25mm厚300乘300咖長(zhǎng)寬，PPI為20 (每英寸上孔數(shù)PPI為20個(gè))的聚氨 酯泡沬海綿試片，先經(jīng)表面化學(xué)處理熱堿除油后，清洗干凈，晾干備用。 將基體材料浸入小于0.3歐姆的導(dǎo)電碳膠中，后用專(zhuān)用設(shè)備擠出多余膠液，加溫 至130攝氏度烘干2小時(shí)，反復(fù)三次后，用電弧噴涂金屬鋅，設(shè)備電弧噴涂設(shè) 備，(QD8-D-400)，噴涂材料選含鋅99.99%鋅絲，鋅絲直徑直徑2mm，噴涂鋅 時(shí)要求送絲速度中速，氣壓O. 6MPa，電流80-100A，槍嘴與噴涂件距離150-200mm， 移動(dòng)速度5-10m/s，噴涂厚度為10-20um， 3分鐘后經(jīng)目測(cè)表面覆蓋即可。再用等 離子噴涂設(shè)備噴涂純銅粉末，要求含銅99.9%，粒度為170-225目，噴涂時(shí)，槍 嘴與噴涂件距離250-300mm，噴涂厚度8-12um，時(shí)間3分鐘。導(dǎo)電化好的基材表 面8公斤空氣壓力吹去浮塵后入槽進(jìn)行預(yù)電鍍泡沫鐵。電鍍鐵配方FeCL2. 4H20 300-350g/LNaCl 10-20g/L Mncl2. 4H20 1-2g/LH3B03 6—8g/LPH值 2-3 陰極電流密度 15-20A/dm2電鍍鐵6小時(shí)后，取出試片，洗凈，瀝干，再加熱至表面無(wú)水份殘留。 熱處理工序(氧化、還原、熱擴(kuò)散處理):氧化將電沉積后的產(chǎn)品加熱至600-400攝氏度，時(shí)間30分鐘，氧化去除海綿還原、擴(kuò)散:去除海綿后的試片推入還原爐內(nèi)加熱980-1150攝氏度，并注入 氫氣、氮?dú)?，保?-7小時(shí)后梯度冷卻，時(shí)間為3 4小時(shí)，取出后進(jìn)行表面平整及修邊，裁剪合格后封裝備用。將泡沫鐵試片與鋁粉充分混合后用超聲波填實(shí)泡沫金屬縫隙，裝入密封箱 中，加熱200攝氏度1.5小時(shí)，400攝氏度1小時(shí)，600攝氏度1.5小時(shí)，800攝氏度 2小時(shí)，1050攝氏度(5小時(shí))，隨爐冷卻至500攝氏度，出爐，達(dá)到室溫開(kāi)箱， 清除殘余粉末，用超聲波清洗，烘干，調(diào)質(zhì)。成品封裝入庫(kù)?；瘜W(xué)熱處理鐵鋁配方鋁粉(500目)15%NACL 3%SI02(500目)82%實(shí)施例5超厚泡沫鐵鉻鋁(化學(xué)熱處理法)裁取25訓(xùn)厚300乘300mm長(zhǎng)寬，PPI為20 (每英寸上孔數(shù)PPI為20個(gè))的聚氨 酯泡沫海綿試片，先經(jīng)表面化學(xué)處理熱堿除油后，清洗干凈，晾干備用。將基體材料浸入小于30歐姆的導(dǎo)電碳膠中，后用專(zhuān)用設(shè)備擠出多余膠液，加 溫至130攝氏度烘干2小時(shí)，反復(fù)三次后，用電弧噴涂金屬鋅，設(shè)備電弧噴涂 設(shè)備，(QD8-D-400)，噴涂材料選含鋅99.'99%鋅絲，鋅絲直徑直徑2咖，噴涂 鋅時(shí)要求送絲速度中速，氣壓0.6MPa,電流80-IOOA，槍嘴與噴涂件距離 150-200ram，移動(dòng)速度5-10in/s，噴涂厚度為10-20um， 3分鐘后經(jīng)目測(cè)表面覆蓋即 可。再用等離子噴涂設(shè)備噴涂純銅粉末，要求含銅99.9%，粒度為170-225目， 噴涂時(shí)，槍嘴與噴涂件距離250-300mm，噴涂厚度8-12um，時(shí)間3分鐘。導(dǎo)電化 好的基材表面8公斤空氣壓力吹去浮塵后入槽進(jìn)行預(yù)電鍍泡沫鐵。 電鍍鐵配方FeCL2. 4H20 300-350g/LNaCl 10-20g/LMncl2. 4H20 1-2g/LH3B03 6-8g/LPH值 2-3 陰極電流密度 15-20A/dm2電鍍鐵6小時(shí)后，取出試片，洗凈，瀝干，再加熱至表面無(wú)水份殘留。 熱處理工序(氧化、還原、熱擴(kuò)散處理)氧化將電沉積后的產(chǎn)品加熱至600-400攝氏度，時(shí)間30分鐘，氧化去除海綿還原、擴(kuò)散:去除海綿后的試片推入還原爐內(nèi)加熱980-1150攝氏度，并注入 氫氣、氮?dú)猓?-7小時(shí)后梯度冷卻，時(shí)間為2 4小時(shí)，取出后進(jìn)行表面平 整及修邊，裁剪合格后封裝備用。將泡沫鐵試片與鉻粉、鋁粉充分混合后用超聲波填實(shí)泡沫金屬縫隙，裝入 密封箱中，加熱200攝氏度1小時(shí)，400攝氏度1小時(shí)，600攝氏度1小時(shí)，800攝氏 度2小時(shí)，1050攝氏度(IO小時(shí))，隨爐冷卻至500攝氏度，出爐，達(dá)到室溫開(kāi)箱， 清除殘余粉末，用超聲波清洗，烘干，調(diào)質(zhì)。成品封裝入庫(kù)?；瘜W(xué)熱處理鐵鉻鋁配方鉻粉末(500目)30%NACL 1%NH4CL 3%AL203(500目)66%AL(400目) 10%用途實(shí)施例 -根據(jù)實(shí)施例一中所述，制備25mm厚，300X300mm泡沫鎳鉻鋁釔試片共12片， 經(jīng)機(jī)加工整形切園，去除邊緣毛刺，制成直徑10.5英寸(266.7mm)的12個(gè)小園 形，疊加后總長(zhǎng)度為12英寸(304.8mm),稍經(jīng)壓合，使之每片縫隙控制在O. 5mm 以內(nèi)，即可制成一套柴油機(jī)尾氣凈化器(010.5英寸X12英寸國(guó)際通用規(guī)格)過(guò) 濾芯；該過(guò)濾芯送至凈化器生產(chǎn)廠家，由其在表面涂覆貴金屬催化劑并加裝不 銹鋼外殼后，即可制得一套規(guī)格為0 10. 5英寸X12英寸尾氣凈化器。以上實(shí)施例只是說(shuō)了復(fù)合鍍及化學(xué)熱處理多孔鎳鉻鋁釔及鐵鉻鋁、鐵鋁的 情況，本發(fā)明的復(fù)合鍍及化學(xué)熱處理工藝還可以制備其他鎳及鐵系列合金，其操作過(guò)程是相同和相似的，在實(shí)施例中不再一一介紹。經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法所獲得的超厚泡沫鐵及鎳合金材料，目前已在機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣 過(guò)濾及燃燒面板、高溫及耐蝕催化劑載體等方面得到應(yīng)用，性價(jià)比較高，市場(chǎng) 潛力巨大，具有良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中 描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā) 明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
權(quán)利要求
1、一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料，其特征在于包括基于導(dǎo)電化處理后的具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬基材或具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬基材，鐵及鎳合金與鉻或鋁粉構(gòu)成的復(fù)合金屬層均勻分布在金屬或非金屬基材的表面及內(nèi)部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料，其特征在于，所述鐵 及鎳合金包含但不限于，鐵鎳鉻、鐵鉻鋁、鐵鉻、鐵鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁、鎳鉻 鋁釔、鎳鉻鈷、鎳鐵鋁合金的一種或幾種混合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超厚泡沬鐵及鎳合金材料，其特征在于，所述具 有多孔結(jié)構(gòu)的金屬基材為多孔、三維網(wǎng)狀、泡沫或海綿狀金屬材料中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超厚泡沬鐵及鎳合金材料，其特征在于，所述具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬基材為聚氨酯、聚醚泡沫海綿、纖維網(wǎng)、無(wú)紡布中的一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料，其特征在于，所述金 屬基材或非金屬基材的厚度從5mm 80mm，每英寸上孔數(shù)PPI為5 100個(gè)之間。
6、 一種制備權(quán)利要求l所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料的方法，其特征在于 包括以下步驟(1) 、對(duì)具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬材料構(gòu)成的基材進(jìn)行導(dǎo)電化處理，導(dǎo)電化處 理時(shí)，先在基材上浸涂導(dǎo)電膠，干燥后，在導(dǎo)電膠上熱噴涂金屬層使基材導(dǎo)電 化；(2) 、在金屬層通過(guò)復(fù)合電鍍納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末的方法鍍上鐵或鎳 合金；并進(jìn)行冷卻和除塵；(3) 、冷卻、除塵后，通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除非金屬基材，再經(jīng)氫 氧化還原及熱擴(kuò)散處理后得到超厚泡沫鐵及鎳合金材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備權(quán)利要求1所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料的 方法，其特征在于所述復(fù)合電鍍鉻或鋁粉末細(xì)度在5納米-5微米之間。
8、 一種制備權(quán)利要求l所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料的方法，其特征在 于包括以下步驟(1 )、在金屬基材上通過(guò)復(fù)合電鍍納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末的方法鍍覆上 鐵或鎳合金；并進(jìn)行冷卻和除塵；(2)、冷卻、除塵后，通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除金屬基材，再經(jīng)氫氧 化還原及熱擴(kuò)散處理后得到超厚泡沫鐵及鎳合金材料。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備權(quán)利要求1所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料 的方法，其特征在于所述復(fù)合電鍍鉻或鋁粉末細(xì)度在5納米-5微米之間。
10、 一種制備權(quán)利要求l所述的超厚泡沬鐵及鎳合金材料的方法，其特征在于包括以下步驟(1) 、對(duì)具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬材料構(gòu)成的基材進(jìn)行導(dǎo)電化處理，導(dǎo)電化處 理時(shí)，先在基材上浸涂導(dǎo)電膠，干燥后，在導(dǎo)電膠上熱噴涂金屬層使基材導(dǎo)電 化；(2) 、在金屬層預(yù)電鍍上鐵或鎳；(3) 、通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除非金屬基材，再進(jìn)行氫氧化還原及熱 擴(kuò)散處理；(4) 、用納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末填充泡沫鐵或泡沫鎳，化學(xué)熱處理后得 到超厚泡沫鐵及鎳合金材料。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備權(quán)利要求1所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料 的方法，其特征在于所述鉻或鋁粉末細(xì)度在5納米-5微米之間。
12、 一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1) 、在金屬基材上預(yù)電鍍上鐵或鎳；(2) 、通過(guò)化學(xué)方法或熱處理方法去除非金屬基材，再進(jìn)行氫氧化還原及熱 擴(kuò)散處理；(3) 、用納米或微米級(jí)的鉻或鋁粉末填充泡沫鐵或泡沫鎳，化學(xué)熱處理后得 到超厚泡沫鐵及鎳合金材料。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備權(quán)利要求1所述的超厚泡沫鐵及鎳合金材料 的方法，其特征在于所述鉻或鋁粉末細(xì)度在5納米-5微米之間。
14、 權(quán)利要求l所述的超厚泡沬鐵及鎳合金材料可用于制備機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣過(guò) 濾、加熱器及燃燒器面板、工業(yè)氣體過(guò)濾、耐高溫及化學(xué)腐蝕的催化劑載體以 及電極材料。
全文摘要
一種超厚泡沫鐵及鎳合金材料，包括基于導(dǎo)電化處理后的具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬或金屬基材，鐵及鎳合金與鉻或鋁粉構(gòu)成的復(fù)合鍍層均布在金屬或非金屬基材的表面及內(nèi)部。本發(fā)明還公開(kāi)了該超厚泡沫鐵及鎳合金材料制備方法，首先通過(guò)導(dǎo)電碳膠及熱噴涂金屬層使之導(dǎo)電化，再電鍍生產(chǎn)出泡沫鐵或鎳，此時(shí)可根據(jù)要求氧化去除基材后填充鉻鋁粉進(jìn)行化學(xué)熱處理，或直接復(fù)合電鍍鉻鋁粉，最后通過(guò)熱處理得到穩(wěn)定金相結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的超厚泡沫鐵及鎳合金材料具有比表面積大，鍍層均勻、附著及深鍍效果良好，耐溫及耐化學(xué)腐蝕性能較好，操作簡(jiǎn)便易行，制作成本較低。適用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣過(guò)濾、加熱器及燃燒器面板、工業(yè)氣體過(guò)濾、耐高溫及化學(xué)腐蝕的催化劑載體、電極材料。
文檔編號(hào)C22C45/00GK101314837SQ200710041399
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者余秀英, 孫桂平 申請(qǐng)人:孫桂平;余秀英