專利名稱：一種多孔鉻合金材料及其制造方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔袼合金材料，屬于熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域，所述多孔鉻合金 材料應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車尾氣過濾、加熱器及燃燒器面板、工業(yè)氣體過濾、耐高溫及 化學(xué)腐蝕的催化劑載體、電極材料等多種領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及所述多孔鉻合金 材料的制造方法和用途。
背景技術(shù)：
多孔金屬材料因其質(zhì)輕、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。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 屬蒸氣的方法；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。在國際上，已有歐美等國采用粉末冶 金等工藝開發(fā)出一系列多孔鉻合金材料，已應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車尾氣過濾、燃燒器面 板、電極材料等方面，但普遍存在通孔率不高、成本昂貴的問題。國內(nèi)一般采用的電沉積法是基于金屬離子的方法。公開號(hào)為CN 1786287A 的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種電沉積法制造的梯度多孔金屬材料，其特征在 于沿平板狀多孔金屬體的厚度剖面、從一側(cè)到另一側(cè)的質(zhì)量密度和孔隙率都 是呈連續(xù)的梯度分布，其厚度范圍為0.5 10.0mm ，質(zhì)量密度為0.1 0.5g/cm3范 圍，孔隙率為85 99%范圍，質(zhì)量密度梯度數(shù)值從O.Ol到2.0g/mVcm范圍。其 制造工藝如下在導(dǎo)電的多孔體的內(nèi)外表面上電沉積金屬或其合金，以該多孔 體為陰極，以欲制得的多孔金屬材料的同種金屬或其合金直接地或裝入欽筐內(nèi) 作為陽極，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的電鍍電源，將負(fù)極"并聯(lián)"于陰極上，而正 極各自連接到分立于陰極兩側(cè)的陽極上，通過獨(dú)立調(diào)整兩側(cè)陽極的電壓、電流、 極間距、陽極有效面積之一或幾個(gè)工藝參數(shù)，使等勢(shì)面向低電場(chǎng)強(qiáng)度方向移動(dòng)，并由此形成與場(chǎng)強(qiáng)梯度趨勢(shì)一致的沉積金屬量的梯度，從而按照所要求的產(chǎn)品 規(guī)格，來制造梯度多孔金屬材料。熱噴涂是一種表面強(qiáng)化技術(shù)，是表面工程技術(shù)的重要組成部分。它是利用某 種熱源(如電弧、等離子弧或燃燒火焰等)將粉未狀或絲狀的金屬或非金屬材 料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰留本身或壓縮空氣以一定速度噴射到 預(yù)處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的第一方面在于提出一種多孔鉻合金材料，所述多孔鉻合金材 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)在的多孔鉻合金材料存在的通孔率不高，耐高溫、抗腐蝕性能不能進(jìn) 一步滿足人們要求的問題。作為本發(fā)明第一方面的一種多孔鉻合金材料，其特征在于包括由具有多孔 結(jié)構(gòu)的金屬或非金屬材料構(gòu)成的基材，受熱熔化后的鉻合金顆粒熱噴涂在基材 的表面及內(nèi)部。所述鉻合金為鎳鉻合金、鐵鉻鋁合金、其它含鉻的不銹鋼中的一種或幾種。 所述具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬材料為金屬絲網(wǎng)或多孔金屬材料。 所述多孔金屬材料為銅、鐵、鎳、鉛、錫、鋅或其合金系列。 所述具有多孔結(jié)構(gòu)的非金屬材料為聚氨酯、聚醚泡沫海棉、纖維網(wǎng)、無紡布 中的一種。所述基材的厚度從1.5mm 80mm，每英寸上孔數(shù)PPI為5 130個(gè)之間。 或所述基材的厚度目數(shù)在2.5 200，孔徑從0.05 10mm。本發(fā)明的目的的第二方面在于提出上述多孔鉻合金材料的制造方法，所述 方法旨在制造出上述多孔鉻合金材料，所提出的多孔鉻合金材料的制造方法的 成本還應(yīng)當(dāng)?shù)土?，以解決現(xiàn)在的制造方法造成成本高的問題。作為本發(fā)明第二方面的一種多孔鉻合金材料的制造方法，其特征在于采用 具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬及非金屬材料作為基體，采用熱噴涂的方法制造所述多孔 鉻合金材料；其步驟是，熱源加熱鉻合金材料至熔融或半熔融，借助壓縮氣體， 將熔化狀態(tài)的金屬鉻合金霧化成顆粒，然后將鉻合金顆粒熱噴鍍?cè)诨w的表面 及內(nèi)部，熱噴鍍好后冷卻、除塵得到多孔鉻合金材料。本發(fā)明還可以在冷卻、除塵后，通過化學(xué)方法或熱處理方法去除基材，再經(jīng) 氫氧化還原處理后得到多孔鉻合金材料。本發(fā)明采用的熱源是以氣體、液體燃料或電弧作為熱源。在上述方法中，所述鉻合金材料選用線材、粉末、管狀焊絲、球形顆?；驂K 狀靶材中的一種或幾種。所述多孔鉻合金材料應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車尾氣過濾、加熱器及燃燒器面板、工業(yè) 氣體過濾、耐高溫及化學(xué)腐蝕的催化劑載體、電極材料等多種領(lǐng)域。本發(fā)明的有益效果是利用所述方法制造的多孔鉻合金材料，比表面積大， 鍍層均勻，通透性好、鍍層附著效果良好，操作簡(jiǎn)便易行，制作成本較低，一 次投資少。本發(fā)明所述的多孔鉻合金材料，因其比表面積大(可達(dá)10平方米/克以上)，孔隙率高(99%以上)、均勻性好、耐高溫(900度以上)及抗蝕性 好、成本低廉，是一種理想的高溫過濾、散熱、催化劑載體及電極材料。
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。一種多孔鉻合金材料，包括由具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬或非金屬材料構(gòu)成的基 材，受熱熔化后的鉻合金顆粒熱噴涂在基材的表面及內(nèi)部。所采用的鉻合金優(yōu) 選為鐵鉻合金。具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬材料優(yōu)選為多孔金屬材料。多孔金屬材料 優(yōu)選為銅合金?；蛘呔哂卸嗫捉Y(jié)構(gòu)的非金屬材料優(yōu)選聚氨酯泡沬海綿。在多孔鉻合金材料的制備過程中，熱源是以氣體、液體燃料或電弧，具體那 種對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是很容易進(jìn)行選擇的，加熱絡(luò)合金材料至熔融或半 熔融，具體是熔融或半熔融狀態(tài)，這可以根據(jù)具體操作來確定，只要能將熔化 狀態(tài)的金屬鉻合金霧化成顆粒即可，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)來說是不難的，噴涂時(shí) 采用的壓縮氣體一般來說為壓縮空氣，這樣成本會(huì)低一點(diǎn)。至于壓縮空氣的壓 力這個(gè)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，無須創(chuàng)造性勞動(dòng)通過實(shí)驗(yàn)就可以來調(diào)整。在冷卻、除塵后，通過化學(xué)方法或熱處理方法去除基材，再經(jīng)氫氧化還原處 理后得到多孔鉻合金材料。其中化學(xué)方法是采用濃硫酸或鹽酸腐蝕的辦法溶掉 基材，對(duì)于不同的基材可以選用的酸，只要這種酸不會(huì)對(duì)鉻合金材料腐蝕即可。 實(shí)施例1裁取10mm厚300又300mm長寬，PPI為20(每英寸上孔數(shù)PPI為10個(gè)) 的聚氨酯泡沫海棉試片，先經(jīng)表面化學(xué)處理熱堿除油后，清洗干凈，晾干備用。將試片入槽電鍍純鎳，洗凈，瀝干，再加熱至表面無水份殘留。截取直徑為3mm的鐵鉻鋁絲，其含量為7%鋁、21%鉻，余量為鐵，長度 約為3米，要求純度在95 %以上，表面已作潔凈處理。將電鍍好的多孔鎳試片用丙酮溶劑除油脫脂，然后放入噴涂罐中，注入氮 氣，將罐內(nèi)空氣100%置換(氮?dú)夂?9.5% )。選用400A電弧噴槍作為熱源，通過電弧產(chǎn)生瞬間高熱，使得鐵鉻鋁絲端 部得以連續(xù)被加熱至熔化狀態(tài)，并經(jīng)由送絲機(jī)進(jìn)行走絲，送絲引力大于8Kg。選用3.8立方米每分鐘流量規(guī)格的空壓機(jī)，空氣壓力為0.5Mpa以上，接 上與電弧發(fā)生設(shè)備相同規(guī)格的金屬噴槍，利用空壓將已熔成顆粒的鐵鉻鋁粉末 噴射于試片表面，噴槍距離基材200處進(jìn)行勻速噴涂，速度為0.1厘米/每分 鐘，先以垂直試片的角度正反兩面噴5分鐘，再對(duì)四個(gè)側(cè)面以45度斜角進(jìn)行噴 涂，時(shí)間為3分鐘，最后目測(cè)均勻度，對(duì)表面進(jìn)行平整噴涂，時(shí)間為1分鐘， 總共用時(shí)7分鐘。待表面及內(nèi)部基本附著均勻后，切斷電弧噴涂設(shè)備電源，取下噴涂好的多 孔鐵鉻鋁材料，表面用8Kg風(fēng)力吹除浮塵，然后進(jìn)入還原爐進(jìn)行還原處理，溫 度為980 1150攝氏度，時(shí)間為2 4小時(shí)，取出后進(jìn)行表面平整及修邊，裁剪 合格后入庫存放。本實(shí)施例只是說了熱噴鐵鉻鋁線材的情況，本發(fā)明的涂層還可以通過用水 穩(wěn)等離子噴涂機(jī)或大氣等離子噴涂機(jī)，噴涂材料采用150目 325目的鐵鉻鋁 粉末進(jìn)行面層噴涂，噴涂厚度為O.lmm，其操作過程是相同和相似的，在實(shí)施 例中不再一一介紹。實(shí)施例2裁取10mm厚300又300mm長寬，PPI為20(每英寸上孔數(shù)PPI為10個(gè)) 的聚醚泡沬海棉試片，先經(jīng)表面化學(xué)處理熱堿除油后，清洗干凈，晾干備用。將試片入槽電鍍純銅，洗凈，瀝干，再加熱至表面無水份殘留。截取直徑為3mm的鐵輅鋁絲，其含量為7%鋁、21 %鉻，余量為鐵，長度 約為3米，要求純度在95 %以上，表面已作潔凈處理。將電鍍好的多孔銅試片用丙酮溶劑除油脫脂，然后放入噴涂罐中，注入氮?dú)猓瑢⒐迌?nèi)空氣100%置換(氮?dú)夂?9.5% )。選用400A電弧噴槍作為熱源，通過電弧產(chǎn)生瞬間高熱，使得鐵鉻鋁絲端 部得以連續(xù)被加熱至熔化狀態(tài)，并經(jīng)由送絲機(jī)進(jìn)行走絲，送絲引力大于8Kg。選用3.8立方米每分鐘流量規(guī)格的空壓機(jī)，空氣壓力為0.5Mpa以上，接 上與電弧發(fā)生設(shè)備相同規(guī)格的金屬噴槍，利用空壓將已熔成顆粒的鐵鉻鋁粉末 噴射于試片表面，噴槍距離基材200處進(jìn)行勻速噴涂，速度為0.1厘米/每分 鐘，先以垂直試片的角度正反兩面噴5分鐘，再對(duì)四個(gè)側(cè)面以45度斜角進(jìn)行噴 涂，時(shí)間為3分鐘，最后目測(cè)均勻度，對(duì)表面進(jìn)行平整噴涂，時(shí)間為1分鐘， 總共用時(shí)7分鐘。待表面及內(nèi)部基本附著均勻后，切斷電弧噴涂設(shè)備電源，取下噴涂好的多 孔鐵鉻鋁材料，表面用8Kg風(fēng)力吹除浮塵，然后進(jìn)入還原爐進(jìn)行還原處理，溫 度為980 1150攝氏度，時(shí)間為2 4小時(shí)，取出后進(jìn)行表面平整及修邊，裁剪 合格后入庫存放。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)施例和說明書中 描述的只是說明本發(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a，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)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1. 一種多孔鉻合金材料，其特征在于包括由具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬或非金屬材料構(gòu)成的基材，受熱熔化后的鉻合金顆粒熱噴涂在基材的表面及內(nèi)部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特征在于，所述鉻合金為鎳 鉻合金、鐵鉻鋁合金、其它含鉻的不銹鋼中的一種或幾種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特征在于，所述具有多孔結(jié) 構(gòu)的金屬材料為金屬絲網(wǎng)或多孔金屬材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特征在于，所述多孔金屬材料為銅、鐵、鎳、鉛、錫、鋅或其合金系列。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特征在于，所述具有多孔結(jié) 構(gòu)的非金屬材料為聚氨酯、聚醚泡沫海棉、纖維網(wǎng)、無紡布中的一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特征在于，所述基材的厚度 從1.5mm 80mm，每英寸上孔數(shù)PPI為5 130個(gè)之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特征在于，所述基材的厚度 目數(shù)在2.5 200，孔徑從0.05 10mm。
8、 一種多孔鉻合金材料的制造方法，其特征在于采用具有多孔結(jié)構(gòu)的金 屬及非金屬材料作為基體，采用熱噴涂的方法制造所述多孔鉻合金材料；其步 驟是，熱源加熱鉻合金材料至熔融或半熔融，借助壓縮氣體，將熔化狀態(tài)的金 屬鉻合金霧化成顆粒，然后將鉻合金顆粒熱噴鍍?cè)诨w的表面及內(nèi)部，熱噴鍍 好后冷卻、除塵得到多孔鉻合金材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多孔鉻合金材料的制造方法，其特征在于，在冷 卻、除塵后，通過化學(xué)方法或熱處理方法去除基材，再經(jīng)氫氧化還原處理后得 到多孔鉻合金材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多孔鉻合金材料的制造方法，其特征在于，所述 熱源是以氣體、液體燃料或電弧作為熱源。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多孔鉻合金材料的制造方法，其特征在于，所述 鉻合金材料選用線材、粉末、管狀焊絲、球形顆粒或塊狀靶材中的一種或幾種。
12、 如權(quán)利要求1所述的一種多孔鉻合金材料，其用于機(jī)動(dòng)車尾氣過濾、加 熱器及燃燒器面板、工業(yè)氣體過濾、耐高溫及化學(xué)腐蝕的催化劑載體、電極材 料的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種多孔鉻合金材料，包括由具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬或非金屬材料構(gòu)成的基材，受熱熔化后的鉻合金顆粒熱噴涂在基材的表面及內(nèi)部。本發(fā)明還公開了一種多孔鉻合金材料的制造方法，是采用熱源加熱鉻合金材料至熔融或半熔融，借助壓縮氣體，將熔化狀態(tài)的金屬鉻合金霧化成顆粒，然后將鉻合金顆粒熱噴鍍?cè)诨w的表面及內(nèi)部，熱噴鍍好后冷卻、除塵得到多孔鉻合金材料。本發(fā)明多孔鉻合金材料通過該熱噴涂方法得以制備，比表面積大，鍍層均勻，鍍層附著及深鍍效果良好，操作簡(jiǎn)便易行，制作成本較低，一次投資少。適用于機(jī)動(dòng)車尾氣過濾、加熱器及燃燒器面板、工業(yè)氣體過濾、耐高溫及化學(xué)腐蝕的催化劑載體、電極材料等。
文檔編號(hào)B01D39/10GK101245439SQ200710037489
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者辛長軍 申請(qǐng)人:上海艾比西材料科技有限公司