一種多孔鉻合金材料及其製備方法
2023-05-20 21:13:31
專利名稱：一種多孔鉻合金材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種合金材料及其製備方法，特別是涉及一種多孔鉻合金材料及其制 備方法。
背景技術：
在很多領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。鉻被認為具有耐高溫性能，因此，多孔鉻合金被認為適於用作機動車尾氣淨化基 材。其製備方法，目前，多是採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。
發明內容
本發明旨在提供一種具有良好耐高溫、較高強度、製造成本較低的多孔鉻合金材 料，並提供一種成本低廉可適合大規模生產的製備方法。本發明的技術方案如下本發明之多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，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，鉻的質量佔金屬材料總質量的5 30%。為提高材料性能，金屬鉻的鍍覆量宜不少於20克/平米。製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)在熱處理爐中對電鍍鉻後的材料進行熱處理。電鍍鉻可選擇如下工藝鉻酐200-250g/L ；硫酸l_2g/L ；三價鉻0. 6-1. 2g/L ； Cr-I添加劑12-20ml/L，主要是滷化有機二酸如溴化丁二酸、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 依據材料的尺寸大小及所用電源整流器的大小等實際情況，10_50A/dm2均可適用；而電鍍 時間則依據所需鍍覆的合金量、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金屬有還原作用的氣體，如含氫氣、氮氣的混合氣體；二是採用真空 熱處理方法；兩種熱處理方式的溫度均為800-1000°C，保溫時間4 8小時。與現有技術相比，本發明具有以下優勢(1)本發明的多孔鉻合金產品由於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，實驗表明產品在900°c的高溫下保溫2h，其 氧化增重率小於4%，且仍能保持良好的強度，因此適合用於汽車尾氣淨化裝置；(2)本發明採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，熱處理後合金化程度高，進一步提高材料的耐高溫氧化性能。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步說明。實施例1本實施例之多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，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，鉻的質量佔金屬材料總質量的28% ；金屬鉻的覆有量為1550克/平米。製備在厚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。鍍覆金屬鉻的量達到1550g/ m2後停止電鍍。將電鍍後的半成品置於熱處理爐中，爐中通入氫氣和氮氣的混合氣體，熱處 理溫度為950°C，保溫時間為5小時。經上述工序所得多孔鐵鎳鉻合金產品呈三維網狀結 構，整個產品金屬總量為5550g/m2，其中鉻約佔材料總質量的28%。將本實施例多孔鐵鎳鉻合金產品與泡沫鐵鎳合金兩種材料同時在馬弗爐中900°C 的高溫下保溫2h，前者的氧化增重率約為3. 2%，小於4%，而後者則高達18. 7%，且前者經 高溫氧化後仍能維持在處理前的強度水平，後者則基本無強度，輕觸即碎。實施例2本實施例之多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，基底材料為泡沫鎳，泡沫鎳表面被 覆有金屬鉻，鉻的質量佔材料總質量的17% ；金屬鉻的覆有量為88克/平米。製備在厚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到88g/m2後停 止電鍍。將電鍍後的半成品置於熱處理爐中，爐中通入氫氣和氮氣的混合氣體，熱處理溫度 為1000°C，保溫時間為4小時。經上述工序所得多孔鐵鎳鉻合金產品呈三維網狀結構，整個 產品金屬總量約為530g/m2，其中鉻約佔合金材料總質量的17%。將本實施例多孔鎳鉻合金產品與泡沫鎳兩種材料同時在馬弗爐裡900°C的高溫下 保溫2h，前者的氧化增重率約為2. 8%，小於3%，而後者則高達12. 5%，且前者經高溫氧化 後仍能維持在處理前的強度水平，後者強度已大大降低。實施例3本實施例之多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，基底材料為泡沫鐵，泡沫鐵表面被 覆有金屬鉻，鉻的質量約佔材料總質量的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到55g/m2後停止電 鍍。將電鍍後的半成品置於真空熱處理爐中，熱處理溫度為800°C，保溫時間為8小時。經 上述工序所得多孔鐵鎳鉻合金產品呈三維網狀結構，整個產品金屬總量為555g/m2，其中鉻 約佔合金材料總質量的9%。將本實施例之多孔鐵鉻合金產品與泡沫鐵兩種材料同時在馬弗爐裡900°C的高溫 下保溫2h，前者的氧化增重率約為3. 8%，小於4%，而後者則高達25. 7%，且前者經高溫氧 化後仍能維持在處理前的強度水平，後者則基本無強度，輕觸即碎。
權利要求
一種多孔鉻合金材料，其特徵在於呈三維網狀結構，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，鉻的質量佔金屬材料總質量的5～30％。
2.根據權利要求1所述的多孔鉻合金材料，其特徵在於所述金屬鉻的鍍覆量不少於 20克/平米。
3.—種如權利要求1或2所述多孔鉻合金材料的製備方法，其特徵在於包括以下步 驟(1)在多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合金表面電鍍鉻；(2)在熱處理爐中對步驟(1)得到的材 料進行熱處理。
4.根據權利要求4所述多孔鉻合金材料的製備方法，其特徵在於所述熱處理選用下 列方式中的一種一是熱處理爐中有可還原金屬的氣氛，二是採用真空熱處理方法。
5.根據權利要求3或4所述多孔鉻合金材料的製備方法，其特徵在於電鍍鉻工藝為， 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.根據權利要求3或4所述多孔鉻合金材料的製備方法，其特徵在於所述熱處理溫 度為800-1000°C，保溫時間4 8小時。
7.根據權利要求5所述多孔鉻合金材料的製備方法，其特徵在於所述熱處理溫度為 800-1000°C，保溫時間4 8小時。
全文摘要
一種多孔鉻合金材料及其製備方法，該多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，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，鉻的質量佔金屬材料總質量的5～30％。其製備方法是在多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合金表面鍍鉻；之後，在熱處理爐中對鍍鉻後的鐵、鎳或鐵鎳合金進行熱處理。本發明之多孔鉻合金材料耐高溫，強度較高，其製備工藝簡單，且成本低廉，適合大規模生產。
文檔編號C25D5/50GK101831674SQ20101030133
公開日2010年9月15日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者俞鈞, 劉純輝, 段志明, 洪志剛, 肖騰彬, 蔣素斌, 邵聰 申請人:長沙力元新材料有限責任公司