專利名稱：一種多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬復(fù)合材料，尤其是復(fù)合粉體材料制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔金屬材料是一類具有明顯孔隙特征并兼有結(jié)構(gòu)材料和功能 材料的雙重作用的新型材料。作為結(jié)構(gòu)材料、具有密度小、孔隙率高， 比表面積大等特點；作為功能材料，具有減震、吸波、隔音降噪、電 磁屏蔽等性能。目前，多孔金屬材料在冶金、化工、醫(yī)藥等行業(yè)以及 在國防軍事上都得到了廣泛的應(yīng)用。研究多孔金屬材料的制備方法和 技術(shù)具有良好的應(yīng)用價值和廣闊的市場前景。國內(nèi)外關(guān)于多孔金屬材 料的制備技術(shù)和方法有很多種，按照制備過程中金屬所處的狀態(tài)可分 為液相法、固相法和金屬沉積法等。但這些方法相對比較復(fù)雜，設(shè)備 專用性強，過程控制的影響因素較多。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是，獲得一種多孔鐵基 復(fù)合粉體材料的制備方法，使之克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點。本發(fā)明的 目的是通過以下的手段實現(xiàn)的。
一種多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法，包含如下的工藝步驟 (1 )、平均粒徑5 50微米的鐵基粉體在580°C的條件下利用氨氣進 行氣體氮化，處理時間為3 5小時；(2)、由(1)處理獲得的Fe-N粉體在PH值4.6 5.5的酸性Ni-P鍍液中進行化學(xué)鍍后，在Fe-N粉 末表面沉積5 10微米厚的Ni-P合金層；(3 )、由(2 )獲得的Fe-N-Ni-P 復(fù)合粉體在高于75(TC的溫度下高純氬氣保護下加熱1小時，得到氣 孔的孔徑平均為1-10微米，孔隙率〉20%的多孔鐵基復(fù)合粉體材料。
發(fā)明主要是先將氨氣分解產(chǎn)生的活性氮原子滲入到鐵粉的內(nèi)部 并形成以Fe2N或Fe3N為主的鐵氮化合物，鐵基粉體可為純鐵粉、 三氧化二鐵粉或四氧化三鐵粉。再利用化學(xué)鍍或電鍍的方法在鐵-氮 粉體表面鍍一層5 10微米厚的金屬或合金(如鍍Cu、 Ni、 Cr等金 屬)形成復(fù)合粉末，最后再在高于75(TC的溫度下真空或氬氣等保護 氣氛的條件下加熱復(fù)合粉，使復(fù)合粉內(nèi)部的鐵-氮化合物分解并產(chǎn)生 氮氣，生成的氮氣會沖破復(fù)合粉表面的鍍層而逸出，氣體逸出后會在 粉末內(nèi)部和表面形成大量的孔洞，因此可以制備出多孔的鐵基復(fù)合粉 體材料。利用該方法制備的多孔鐵基復(fù)合粉體材料具有孔隙分布均 勻、孔隙細小等特點。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的幾種方法相比，造孔劑是固體的Fe-N化合 物，顆粒尺寸容易控制、在常溫下可以長期穩(wěn)定放置，不同于金屬氫 化物、有機物、鹽等造孔劑。其制備過程容易實現(xiàn)，采用本發(fā)明方法 制備的多孔鐵基復(fù)合粉體材料的孔徑小。在制備過程中采用了氣體滲 氮的方法制備Fe-N合金粉末，化學(xué)鍍或電鍍沉積Cu、 Ni、 Cr等金 屬或合金，粉末冶金方法制備多孔鐵基復(fù)合材料。其中Fe-N合金粉 末的制備過程是在普通的井式氣體氮化爐中完成的，其過程可控、操 作簡單、容易實現(xiàn)；化學(xué)鍍或電鍍是目前廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)，利用術(shù)可以在Fe-N合金粉末表面鍍一層較厚的金屬或合 金，鍍層厚度可以通過鍍的時間來控制。


如下:
圖1是本發(fā)明多孔的Fe-Ni-P復(fù)合粉體材料的制備流程圖。
具體實施例方式
首先利用氣體氮化爐對純鐵粉或氧化鐵粉在580°C的條件下利用 氨氣進行氣體氮化，處理時間為3 5小時，主要獲得Fe2N、 Fe3N等 化合物。然后利用化學(xué)鍍(化學(xué)鍍液為PH值在4.6 5.5左右的酸性 Ni-P鍍液體)的方法在Fe-N粉末表面沉積5 10微米厚的Ni-P合金， 獲得Fe-N-Ni-P復(fù)合粉末，最后再將復(fù)合粉在高純氬氣保護下或者真 空(氣壓〈Pa)下加熱到80(TC保溫1小時左右，使Fe-N化合物分 解產(chǎn)生Fe和N2，產(chǎn)生的氮氣會沖破Ni-P合金鍍層而逸出，在粉體的 內(nèi)部和表面留下大量的氣孔，形成多孔的Fe-Ni-P復(fù)合粉體材料。 實施例1
平均粒20微米的純鐵粉體在58(TC的條件下利用氨氣進行氣體 氮化，IOKW的井式氣體滲氮爐，氨通氣量約為0.2-0.4m3/h，氮化處 理時間為5小時。(2)由(1)處理的粉體在PH值5.0的酸性Ni-P 鍍液中進行化學(xué)鍍后，在Fe-N化合物粉末表面沉積5微米厚的Ni-P 合金層。(3)由(2)獲得的Fe-N-Ni-P復(fù)合粉體在高純氬氣保護下 加熱到80(TC保溫1小時，得到氣孔的孔徑平均為7.5微米，孔隙率 〉20%的多孔鐵基復(fù)合粉體材料。 實施例2采用氧化鐵粉，氮化處理時間為3小時。PH值4.8的Ni-Cr-P鍍 液。獲得的Fe-Ni-Cr-P復(fù)合粉體在高于750°C，氣壓〈2Pa的真空下進 行。其它條件同實施例l，得到氣孔的孔徑平均約5微米，孔隙率〉20% 的多孔鐵基復(fù)合粉體材料。
其它條件同實施例l，采用電鍍代替化學(xué)鍍。得到氣孔的孔徑 平均約8微米，孔隙率〉20%的多孔鐵基復(fù)合粉體材料。
權(quán)利要求
1、一種多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法，包含如下的工藝步驟(1)平均粒徑5～50微米的鐵基粉體在580℃的條件下利用氨氣進行氣體氮化，處理時間為3～5小時，獲得Fe-N粉體材料；(2)由(1)處理獲得的Fe-N粉體在PH值4.6～5.5的酸性Ni-P鍍液中進行化學(xué)鍍后，在Fe-N粉末表面沉積5～10微米厚的Ni-P合金層；(3)由(2)獲得的Fe-N-Ni-P復(fù)合粉體在高于750℃的溫度下高純氬氣保護下加熱1小時，得到氣孔的孔徑平均為1-10微米，孔隙率＞20％的多孔鐵基復(fù)合粉體材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法，其特 征在于，所述化學(xué)鍍所用金屬可以為Cu、 Ni、 Cr或合金。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法，其特 征在于，所述鐵基粉體可為純鐵粉、三氧化二鐵粉或四氧化三鐵粉。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法， 其特征在于，所述Ni-P合金層也可采用電鍍方式進行獲得。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法，其特 征在于，所述Fe-N-Ni-P復(fù)合粉體的加熱保溫也可在氣壓《Pa的真空 下進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔鐵基復(fù)合粉體材料的制備方法，包含如下的工藝步驟(1)平均粒徑5～50微米的鐵基粉體在580℃的條件下利用氨氣進行氣體氮化，處理時間為3～5小時；(2)由(1)處理獲得的Fe-N粉體在pH值4.6～5.5的酸性Ni-P鍍液中進行化學(xué)鍍后，在Fe-N粉末表面沉積5～10微米厚的Ni-P合金層；(3)由(2)獲得的Fe-N-Ni-P復(fù)合粉體在高于750℃的溫度下高純氬氣保護下加熱1小時，得到氣孔的孔徑平均為1-10微米，孔隙率＞20％的多孔鐵基復(fù)合粉體材料。本發(fā)明方法具有過程可控、操作簡單、設(shè)備通用性強的特點。
文檔編號C22C1/08GK101613813SQ200910060119
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者吳大興, 崔國棟, 川 楊, 高國慶 申請人:西南交通大學(xué)