專利名稱：一種多孔鉻合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金材料及其制備方法，特別是涉及一種多孔鉻合金材料及其制 備方法。
背景技術(shù)：
在很多領(lǐng)域常用到各種多孔金屬材料，如電池基材用的泡沫鎳，過濾材料用的泡 沫銅等。鉻被認(rèn)為具有耐高溫性能，因此，多孔鉻合金被認(rèn)為適于用作機(jī)動(dòng)車尾氣凈化基 材。其制備方法，目前，多是采用在基材表面熱噴鉻、熱滲鉻等工藝，但這類工藝，一是成本 高，二是覆鉻不均勻，且被覆量不易控制，因此，其耐高溫性能受到很大影響，而大大限制了 多孔鉻合金的使用和生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種具有良好耐高溫、較高強(qiáng)度、制造成本較低的多孔鉻合金材 料，并提供一種成本低廉可適合大規(guī)模生產(chǎn)的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明之多孔鉻合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基底材料為多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合 金，基底材料表面鍍覆有金屬鉻，鉻的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的5 30%。為提高材料性能，金屬鉻的鍍覆量宜不少于20克/平米。制備所述多孔鉻合金材料的方法包括以下步驟(1)在多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合 金表面電鍍鉻；(2)在熱處理爐中對(duì)電鍍鉻后的材料進(jìn)行熱處理。電鍍鉻可選擇如下工藝鉻酐200-250g/L ；硫酸l_2g/L ；三價(jià)鉻0. 6-1. 2g/L ； Cr-I添加劑12-20ml/L，主要是鹵化有機(jī)二酸如溴化丁二酸、溴化丙二酸等；鉻抑霧劑，主 要成分是表面活性劑如十二烷基硫酸鈉等，使用濃度l_2ml/L ’溫度:30-60°C ；電流密度可 依據(jù)材料的尺寸大小及所用電源整流器的大小等實(shí)際情況，10_50A/dm2均可適用；而電鍍 時(shí)間則依據(jù)所需鍍覆的合金量、電流密度、材料面積等，按法拉第定律公式計(jì)算即可得知。熱處理的方法可在下列方式中選擇一種一是熱處理爐中有可還原金屬的氣氛， 即向熱處理爐中通入對(duì)金屬有還原作用的氣體，如含氫氣、氮?dú)獾幕旌蠚怏w；二是采用真空 熱處理方法；兩種熱處理方式的溫度均為800-1000°C，保溫時(shí)間4 8小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)(1)本發(fā)明的多孔鉻合金產(chǎn)品由于其表面覆有通過熱處理的金屬鉻，鉻與基體金 屬合金化，使得材料具有良好耐高溫氧化效果，實(shí)驗(yàn)表明產(chǎn)品在900°c的高溫下保溫2h，其 氧化增重率小于4%，且仍能保持良好的強(qiáng)度，因此適合用于汽車尾氣凈化裝置；(2)本發(fā)明采用電鍍法在多孔基材上鍍覆金屬鉻，不僅成本低，而且金屬鉻的分布 均勻，滲透率高，熱處理后合金化程度高，進(jìn)一步提高材料的耐高溫氧化性能。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1本實(shí)施例之多孔鉻合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基底材料為多孔鐵鎳合金，多孔鐵鎳合 金表面被覆有金屬鉻，鉻的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的28% ；金屬鉻的覆有量為1550克/平米。制備在厚10mm、30PPI、面密度(單位面積上的金屬量)4000g/m2的泡沫鐵鎳合 金基材的表面，電鍍鉻，電鍍液為鉻酐250g/L硫酸2g/L三價(jià)鉻1. 2g/L Cr-I添加劑 20ml/L鉻抑霧劑2ml/L ；電流密度為20A/dm2，溫度為50°C。鍍覆金屬鉻的量達(dá)到1550g/ m2后停止電鍍。將電鍍后的半成品置于熱處理爐中，爐中通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，熱處 理溫度為950°C，保溫時(shí)間為5小時(shí)。經(jīng)上述工序所得多孔鐵鎳鉻合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)，整個(gè)產(chǎn)品金屬總量為5550g/m2，其中鉻約占材料總質(zhì)量的28%。將本實(shí)施例多孔鐵鎳鉻合金產(chǎn)品與泡沫鐵鎳合金兩種材料同時(shí)在馬弗爐中900°C 的高溫下保溫2h，前者的氧化增重率約為3. 2%，小于4%，而后者則高達(dá)18. 7%，且前者經(jīng) 高溫氧化后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者則基本無強(qiáng)度，輕觸即碎。實(shí)施例2本實(shí)施例之多孔鉻合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基底材料為泡沫鎳，泡沫鎳表面被 覆有金屬鉻，鉻的質(zhì)量占材料總質(zhì)量的17% ；金屬鉻的覆有量為88克/平米。制備在厚1. 6mm、110PPI、面密度(單位面積上的金屬量)420g/m2的多孔鎳基材 的表面，電鍍鉻，電鍍液為鉻酐:200g/L硫酸:lg/L三價(jià)鉻0. 6g/L Cr-I添加劑:12ml/L 鉻抑霧劑lml/L ；電流密度為30A/dm2，溫度為60°C。，鍍覆金屬的鉻的量達(dá)到88g/m2后停 止電鍍。將電鍍后的半成品置于熱處理爐中，爐中通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，熱處理溫度 為1000°C，保溫時(shí)間為4小時(shí)。經(jīng)上述工序所得多孔鐵鎳鉻合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè) 產(chǎn)品金屬總量約為530g/m2，其中鉻約占合金材料總質(zhì)量的17%。將本實(shí)施例多孔鎳鉻合金產(chǎn)品與泡沫鎳兩種材料同時(shí)在馬弗爐里900°C的高溫下 保溫2h，前者的氧化增重率約為2. 8%，小于3%，而后者則高達(dá)12. 5%，且前者經(jīng)高溫氧化 后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者強(qiáng)度已大大降低。實(shí)施例3本實(shí)施例之多孔鉻合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基底材料為泡沫鐵，泡沫鐵表面被 覆有金屬鉻，鉻的質(zhì)量約占材料總質(zhì)量的9% ；金屬鉻的被覆量為55克/平米。在厚3mm、60PPI、面密度(單位面積上的金屬量)500g/m2的多孔鐵基材表面，電 鍍鉻，電鍍液為鉻酐:230g/L硫酸1. 8g/L三價(jià)鉻0. 8g/L Cr-I添加劑:18ml/L鉻抑霧 劑1. 8ml/L ；電流密度為ΙΟΑ/dm2，溫度為40°C。鍍覆金屬的鉻的量達(dá)到55g/m2后停止電 鍍。將電鍍后的半成品置于真空熱處理爐中，熱處理溫度為800°C，保溫時(shí)間為8小時(shí)。經(jīng) 上述工序所得多孔鐵鎳鉻合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)產(chǎn)品金屬總量為555g/m2，其中鉻 約占合金材料總質(zhì)量的9%。將本實(shí)施例之多孔鐵鉻合金產(chǎn)品與泡沫鐵兩種材料同時(shí)在馬弗爐里900°C的高溫 下保溫2h，前者的氧化增重率約為3. 8%，小于4%，而后者則高達(dá)25. 7%，且前者經(jīng)高溫氧 化后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者則基本無強(qiáng)度，輕觸即碎。
權(quán)利要求
一種多孔鉻合金材料，其特征在于呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基底材料為多孔金屬鐵、鎳或二者的合金，基底材料表面鍍覆有金屬鉻，鉻的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的5～30％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特征在于所述金屬鉻的鍍覆量不少于 20克/平米。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述多孔鉻合金材料的制備方法，其特征在于包括以下步 驟(1)在多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合金表面電鍍鉻；(2)在熱處理爐中對(duì)步驟(1)得到的材 料進(jìn)行熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述多孔鉻合金材料的制備方法，其特征在于所述熱處理選用下 列方式中的一種一是熱處理爐中有可還原金屬的氣氛，二是采用真空熱處理方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述多孔鉻合金材料的制備方法，其特征在于電鍍鉻工藝為， 電鍍液中鉻酐濃度200-250g/L，硫酸濃度l_2g/L，三價(jià)鉻濃度0. 6-1. 2g/L，Cr_l添加劑濃 度 12-20ml/L，鉻抑霧劑 l-2ml/L ；溫度 30_60°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述多孔鉻合金材料的制備方法，其特征在于所述熱處理溫 度為800-1000°C，保溫時(shí)間4 8小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述多孔鉻合金材料的制備方法，其特征在于所述熱處理溫度為 800-1000°C，保溫時(shí)間4 8小時(shí)。
全文摘要
一種多孔鉻合金材料及其制備方法，該多孔鉻合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基底材料為多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合金，基底材料表面鍍覆有金屬鉻，鉻的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的5～30％。其制備方法是在多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合金表面鍍鉻；之后，在熱處理爐中對(duì)鍍鉻后的鐵、鎳或鐵鎳合金進(jìn)行熱處理。本發(fā)明之多孔鉻合金材料耐高溫，強(qiáng)度較高，其制備工藝簡(jiǎn)單，且成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C25D5/50GK101831674SQ20101030133
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者俞鈞, 劉純輝, 段志明, 洪志剛, 肖騰彬, 蔣素斌, 邵聰 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙力元新材料有限責(zé)任公司