應用於尾氣過濾及催化劑載體的泡沫鐵鉻鋁及其製作工藝的製作方法

2023-04-24 20:04:46 1

專利名稱：應用於尾氣過濾及催化劑載體的泡沫鐵鉻鋁及其製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於柴、汽油發動機尾氣過濾及作為催化劑載 體的新型材料——泡沬鐵鉻鋁及其製作工藝。
背景技術：
柴油、汽油發動機尾氣中有害氣體的排放對環境的汙染已引起各 國政府的高度重視，多年來業界一直致力於研究如何控制這些有害氣 體的排放。目前採用的方法是對尾氣進行過濾及催化，常用的過濾材 料為塗有催化劑的多孔陶瓷，使尾氣中的有害氣體得到了一定的控制。 但這種過濾材料在實際應用中存在一些缺陷 一是多孔陶瓷由於其自 身的物理特性所限在使用中容易破碎，從而喪失了過濾功能；二是多 孔陶瓷的結構為多個直通空，尾氣在過濾時通過的時間短、接觸面積 小，達不到有效過濾；三是由於多孔陶瓷直通孔的結構，作為尾氣催 化劑的載體沒有足夠的表面積，尾氣在通過表面塗有催化劑的直通孔 時，不能與催化劑大面積、足夠的接觸，從而降低了對尾氣的淨化效 果。

發明內容
本發明提供的一種應用於柴、汽油發動機尾氣過濾及作為催化劑
載體的新型材料一一泡沫鐵鉻鋁及其製作工藝，所述的泡沫鐵鉻鋁具 有足夠的強度、更有效的過濾及更好的催化效果，其工藝也簡便適於 大批量生產，從而對發動機的尾氣能夠更安全、更有效地處理，極大 地降低了有害氣體的排放。
所述的泡沫鐵鉻鋁是以泡沫形狀金屬(鐵、鎳、銅及其合金等) 為基材，在其多孔表面進行火焰噴塗鐵鉻鋁，泡沫形狀金屬(鐵、鎳、 銅及其合金等)基材具有良好的機械強度，泡沫金屬的形狀有多個曲 通孔2相交形成筋條(孔壁)1，經過噴塗鐵鉻鋁後，在每個筋條(孔壁)
上附著的鐵鉻鋁微粒3又形成了多個微孔4，同時對泡沫金屬的孔壁表 面起到毛化作用，極大地改善了催化劑的附著。因此，當發動機尾氣 通過時與孔壁碰撞後沿著孔壁向各個方向分散，與附著催化劑的孔壁 多次、均勻地接觸，得到了充分的過濾和淨化。
本發明所生產的泡沫鐵鉻鋁是集耐高溫、耐腐蝕、韌性好、附著 力強，高通透率、曲通率、微孔率於一體的尾氣淨化首選材料。 泡沫鐵鉻鋁的製作工藝 1,多孔金屬基材的製作
第一步導電化處理
選用聚醚、聚氨脂海綿，根據要求厚度lmm—50mm之間，孔 徑0.1mm—10mm之間，形狀可是平板型、圓桶型、圓柱型等各種幾何 圖形，用導電膠、化學鍍或真空鍍、多弧離子鍍等方法進行導電化處 理；
第二步預鍍
將導電化處理後的海綿放入電鍍槽中進行預鍍，預鍍層可為鐵、 鎳、銅等單金屬，也可預鍍鐵鎳合金等其他合金，又可複合電鍍鍍 鐵可加三氧化二鋁、氧化矽、碳化鉻等其他氧化物、碳化物；鍍鎳可 加三氧化二鋁、氧化矽、碳化鉻等其他氧化物、碳化物，根據需要預
鍍的質量可在0.02—0.3g/cm3之間；
第三步複合鍍
經預鍍後的海綿放入複合電鍍槽中進行電鍍，根據需要電鍍時氧
化物或碳化物的含量可在lg/L—200g/L之間，複合電鍍的質量可在 0.05—0.5 g/cm3之間；
第四步主鍍
達到規定質量後進行主鍍，主鍍可電鍍鐵、鎳等純金屬或鐵鎳合
金等其他合金，主鍍質量可在0.05~0.5 g/cr^之間，也可根據要求不 進行主鍍；
第五步氧化還原處理
達到規定質量後進行氧化還原處理，用於燒掉海綿並對其進行熱 處理和氫還原，熱處理溫度根據需要可在30(TC—90(TC之間，氫還原 溫度根據需要可在70(TC—120(TC之間；
通過上述工藝得到所需要的多孔金屬基材。 2、鐵鉻鋁的噴塗
在電鍍完畢，熱處理氫還原後得到的多孔基材上進行火焰噴塗，
噴塗時可釆用電弧線材噴槍、氧乙炔線材噴槍、粉末噴槍。
線材噴槍噴塗時，噴鐵鉻鋁線材直徑為C 1. 5—4. 0 mm; 粉末噴槍噴塗時，噴鐵鉻鋁粉末粒度為50—450目； 第一步火焰噴塗
使用上述材料和工具將鐵鉻鋁線材或粉末均勻噴在基材孔道內， 使基材每根筋條、孔壁周圍都能沉積到足夠的鐵鉻鋁微粒，使基材的 每一根筋條、孔壁上布滿鐵鉻鋁微粒堆積形成微孔；
噴塗距離為可在50—300mm之間；
噴槍往復移動速度為可在O. l—1.5m/s之間；
噴槍工作電壓為32—52V之間，電流80—300A之間； 壓縮空氣壓力可在0.4—1. lmpa之間； 第二步熱處理
噴塗後鐵鉻鋁微粒之間絕大部分為相間結合，粘接力很低，所以 要在完成上述步驟時，再進行熱處理，使微粒之間形成冶金結合點，
從而增加微粒之間的結合強度；
方法一採用氨分解氧化還原爐 氫還原溫度可在800—120(TC之間； 氫化還原時間可在1一6小時之間；
氫氮混合氣流量15—45m7h。
方法二採用真空高頻爐
燒結溫度可在800—120(TC之間；
燒結時間可在1一6小時之間；
採用上述工藝製造出的泡沫鐵鉻鋁材料，具有耐高溫、耐腐蝕、 比表面積大、附著力強等特點，能夠滿足發動機尾氣過濾同時作為尾 氣催化劑載體的需要；


圖1多孔基材顯微結構示意圖
圖2泡沫鐵鉻鋁筋條(孔壁)截面結構示意圖
本發明的非限定實施例 1,多孔金屬基材的製作 第一步導電化處理
挑選厚度在10mm、孔徑0.4mm圓柱型聚氨脂海綿塊，釆用浸導 電膠的方法進行導電化處理； 第二步預鍍
將導電化處理後的海綿放入單金屬鎳的電鍍槽中進行預鍍，使預 鍍的質量達到0.1 g/cm3 ;
第三步複合鍍
經預鍍後的海綿放入複合電鍍槽中進行電鍍，電鍍鎳加三氧化二
鋁，三氧化二鋁的含量是100g/L ，複合電鍍的質量達到0.15g/cm、 第四步主鍍
達到規定質量後進行主鍍，主鍍電鍍鐵，主鍍質量0.2 g/cm3 ;
第五步氧化還原處理
達到規定質量後進行氧化還原處理，用於燒掉海綿，並對其進行
熱處理和氫還原，熱處理溫度為60(TC，氫還原溫度為96(TC。
通過上述工藝得到符合要求的多孔金屬基材；
2、鐵絡鋁的噴塗
將符合要求的多孔基材上進行火焰噴塗，噴塗採用電弧線材噴槍，
鐵鉻鋁線材直徑為C2 ram;
第一步火焰噴塗
使用上述材料和工具將鐵鉻鋁線材均勻噴在基材孔內，使基材每 根筋條(孔壁)周圍都能沉積到足夠的鐵鉻鋁微粒，從而使基材的每
一根筋條上布滿鐵鉻鋁微粒堆積形成微孔；
在火焰噴塗時，噴塗距離為140mm ，噴槍往復移動速度為 0.7m/s,噴槍工作電壓42V，電流160A，壓縮空氣壓力0.8 mpa;
第二步熱處理
噴塗後鐵鉻鋁微粒之間絕大部分為相間結合，粘接力很低，所以 要在完成上述步驟時，再進行熱處理，使微粒之間形成冶金結合點， 從而增加微粒之間的結合強度，
本實施例採用真空高頻爐進行熱處理，燒結溫度960°C，燒結時 間3小時。
按上述取材和製作工藝得到成品，具有工藝便利，性價比高的特點。
權利要求
1.一種應用於尾氣過濾及催化劑載體的泡沫鐵鉻鋁其特徵在於所述的一種新型泡沫鐵鉻鋁包含多孔金屬(鐵、鎳、銅及其合金等)基材以及覆蓋在基材每根筋條(孔壁)周圍足夠的鐵鉻鋁微粒。
2. 根據權利要求1所述一種應用於尾氣過濾及催化劑載體的泡沫鐵 鉻鋁，其特徵還在於基材的每一根筋條(孔壁)上布滿足夠的鐵鉻 鋁微粒，並堆積形成微孔。
3. —種應用於尾氣過濾及催化劑載體的泡沫鐵鉻鋁的製作工藝(1)多孔金屬基材製作 第--步導電化處理選用聚醚、聚氨脂海綿，根據要求厚度lmm—50mm之間，孔 徑0.1mm—10mm之間，形狀可是平板型、圓桶型、圓柱型等各種幾何 圖形，用導電膠、化學鍍或真空鍍、多弧離子鍍等方法進行導電化處理；第二步預鍍將導電化處理後的海綿放入電鍍槽中進行預鍍，預鍍層可為鐵、 鎳、銅等單金屬，也可預鍍鐵鎳合金等其他合金，又可複合電鍍鍍 鐵可加三氧化二鋁、氧化矽、碳化鉻等其他氧化物、碳化物；鍍鎳可 加三氧化二鋁、氧化矽、碳化鉻等其他氧化物、碳化物，根據需要預 鍍的質量可在0.02—0.3g/cm3之間調整； 第三步複合鍍經預鍍後的海綿放入複合電鍍槽中進行電鍍，根據需要電鍍時氧化物或碳化物的含量可在lg/L—200g/L之間調整，複合電鍍的質量可 在0.05—0.5 g/cm3之間調整；第四步主鍍達到規定質量後進行主鍍，主鍍可電鍍鐵、鎳等單金屬或鐵鎳合金等其他合金，主鍍質量可在0.05—0.5 g/m3之間調整，也可根據要求不進行主鍍；第五步氧化還原處理達到規定質量後進行氧化還原處理，用於燒掉海綿並對其進行熱 處理和氫還原，熱處理溫度根據需要可在300℃—900℃之間調整，氫 還原溫度根據需要可在700℃-1200℃之間調整通過上述工藝得到所需要的多孔金屬基材； (2)火焰噴塗在多孔金屬(鐵、鎳、銅及其合金等)基材上進行噴塗時可採用 電弧線材噴槍、氧乙炔線材噴槍、粉末噴槍線材噴槍噴塗時，噴鐵鉻鋁線材直徑為￠1. 5—4. 0 mm;粉末噴槍噴塗時，噴鐵鉻鋁粉末粒度為50—450目；使用上述材料和工具將鐵鉻鋁線材或粉末均勻噴在基材孔內，使基材每根筋條(孔壁)周圍都能沉積到足夠的鐵鉻鋁微粒，使基材的 每一根筋條上布滿鐵鉻鋁微粒堆積形成微孔，噴塗距離為可在50—300mm之間調整；噴槍往復移動速度為可在O. l—1.5m/s之間調整；噴槍工作電壓為32—52V之間，電流80—300A之間； 壓縮空氣壓力可在0.4—1.1mpa之間調整； 熱處理 噴塗後鐵鉻鋁微粒之間絕大部分為相間結合，粘接力很低，所以 要在完成上述步驟時，再進行熱處理，使微粒之間形成冶金結合點， 從而增加微粒之間的結合強度， 方法一採用氨分解氧化還原爐 氫還原溫度可在800—1200°C之間調整； 氫化還原時間可在1一6小時之間調整；氫氮混合氣流量15—45m3/h; 方法二採用真空高頻爐 燒結溫度可在800—1200°C之間調整； 燒結時間可在l一6小時之間調整。
全文摘要
本發明涉及一種應用於柴、汽油發動機尾氣過濾及作為催化劑載體的新型材料——泡沫鐵鉻鋁及其製作工藝，所述的泡沫鐵鉻鋁是以泡沫形狀金屬(鐵、鎳、銅及其合金等)為基材，在基材的多孔表面進行火焰噴塗鐵鉻鋁，在每個筋條(孔壁)上附著的鐵鉻鋁微粒又形成了多個微孔，極大地增加了孔壁的比表面積，同時對泡沫金屬的孔壁表面起到了毛化作用，從而極大地改善了催化劑的附著，當發動機尾氣通過時與孔壁碰撞後沿著孔壁向各個方向分散，與附著催化劑的孔壁多次、均勻地接觸，得到了充分的過濾和淨化，有效解決發動機尾氣過濾、催化不充分及過濾器自身耐用的問題，該材料可以廣泛用於各類柴油、汽油發動機的尾氣處理，在汽車、拖拉機、工程機械、船舶等領域有著廣闊的使用前景。
文檔編號B01J32/00GK101172257SQ20061011783
公開日2008年5月7日 申請日期2006年11月1日 優先權日2006年11月1日
發明者張世臣 申請人:張世臣