CN103911538A - 一种汽车燃油节能减排金属合金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料领域,尤其是涉及一种通过对汽车燃油在燃烧前进行催化,提高燃烧效率,改善尾气排放的新型金属合金材料。一种汽车燃油节能减排金属合金材料,其特征在于:所述的材料包括以下组分构成,按重量百分比,为Fe:5~15;Al:6~17;Mn:9~20;Ni:13~24;V:16~26;Cu:20~30,稀土1.5~5。本发明可以提供一种结构简单,提高燃油的燃烧效率和减小烟气排放,且坚固耐用的新型合金催化材料,该金属合金具备防止催化中毒的功能,使其具备长期使用的优点。
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域,尤其是涉及一种通过对汽车燃油在燃烧前进行催化,提高燃烧效率,改善尾气排放的新型金属合金材料。
背景技术
汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。主要污染物为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯丙芘及固体颗粒物等,能引起光化学烟雾等。汽车尾气排放的醛类以甲醛为主,占60%~70%。甲醛是有刺激性的气体,对眼睛有刺激性作用,也会刺激呼吸道,嗅觉阈值为0.06~1.2 mg,高浓度时会引起咳嗽、胸痛、恶心和呕吐。乙醛属低毒性物质,高浓度时有麻醉作用。丙烯醛是一种辛辣刺激性气体,对眼睛和呼吸道有强烈刺激,可引起支气管细胞损害,嗅觉阈值为0.48~4.1 mg。所以现在世界各国对汽车尾气的治理也非常重视,人们最容易接触到的就是不断提高的汽车尾气排放标准,近些年就不断的提高标准。
现有的汽车改善尾气提高燃烧效率主要有以下几种方法:
1、在汽油/柴油中添加助燃化学剂(多醚醇、硅酮化合物、脂肪酰胺、白虫蜡、二异辛基二苯胺、甲基叔丁基醚等成份),另外还额外添加一些高辛烷值燃油添加剂、抗爆剂、抗氧剂及极压抗磨剂、双环戊二烯、二茂铁酰胺等催化剂及增燃剂,使汽油/柴油在内燃机充分燃烧,达到充分完全的燃烧效果。此技术通过改善汽油/柴油内燃机极限燃烧、减少电喷嘴生成积碳而达到节油减排,其核心是通过添加燃油助燃化学剂实现的,但黏附在汽缸壁上和底部的残油含有其化学药剂,容易滴漏污染环境,不能实现清洁可持续发展,存在一定缺陷。
2、用热催化燃油节能减排器, 通过加热油温及催化剂温度,通过催化剂表面低熔点,迁移能力强的组分促进碳烟低温燃烧;另外一种是通过催化剂表面的活性氧种活化燃烧碳烟,改善催化剂催化效果,实现燃油节能减排。此技术在使用过程中受环境温度影响比较大,尤其是北方冬天,气温很低严重影响产品催化效果,决定产品使用范围受到区域限制。
3、用强电磁场催化节能减排器;通过强磁场对催化介质作用,提高其对汽油/柴油分解能力,该过程通过不断调整磁场位置和磁场强度来控制催化的最佳效果,让汽油/柴油充分燃烧,从而实现节能减排 。
4、远红外节能减排增效器;采用呈螺旋管形或条形远红外辐射片(由远红外材料制成的)的装置放在油路化油器之前的位置,远红外能量发生器由钢带上的锁扣接头互扣、紧固设置在汽车发动机进气阀管接处的外环面上,由远红外发生体向圆环腔内发射远红外能量,使流经圆环腔内位置上的空气和燃油分子得到激发,消除空气中的杂质、提高空气纯度,并和被汽化的燃油充分混合,从而提高燃烧效率,实现节能减排增效的目的。其缺陷是结构复杂,要对汽车电子整流稳压系统、二次进气增压输氧系统等进行改进,存在一些复杂性和不稳定因素,带来使用不便利。总之上述的方法中总是存在一些不尽人意的地方。而行业中一直没有出现一种非常有效的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的提供一种结构简单,提高燃油的燃烧效率和减小烟气排放,且坚固耐用的新型合金催化材料,该金属合金具备防止催化中毒的功能,使其具备长期使用的优点。
本发明的技术方案是这样实现的:一种汽车燃油节能减排金属合金材料,其特征在于:所述的材料包括以下组分构成,按重量百分比,为Fe:5~15;Al:6~17;Mn:9 ~20; Ni:13 ~24;V:16 ~26;Cu:20 ~30,稀土1.5~5。
所述的最佳配比为:Fe:7.5;Al:11;Mn:15; Ni:18;V:22;Cu:25,稀土为1.5。
所述的稀土元素中需包括氧化锆、氧化钐、二者之间的重量比为1:1-2之间。
所述的Fe或Al或Mn或 Ni或;Cu的纯度为 97.7%以上。
所述的稀土为的纯度为90%以上,且其中含有80%以上的氧化锆、氧化钐。
所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料的冶炼方法,其特征在于:所述的冶炼方法包括以下步骤;
A、称重及混合工艺,即将所述的Fe;Al;Mn; Ni;V;Cu,稀土进行称重,然后将其进行混合成为混合料;
B、真空炉冶炼工艺,即将上述充分混合的混合料放入真空炉,通过对炉腔开始抽真空,当炉腔真空度达到要求的时候,就可以通电升温使合金熔化,当所有金属都熔化之后进行二十分钟以上的精炼过程后,即完成冶炼。
所述的混合过程,需要将所述的Fe;Al;Mn; Ni;V;Cu,稀土粉碎成3-7毫米的颗粒,然后再进行混合。
所述的真空炉冶炼工艺参数为。真空炉中进行2~5小时、真空炉中的
真空度为5.0×102—5.0×10 3KPa、真空炉的炉温为1500~1800~℃高温煅烧。
所述的冶炼过程结束后,直接将上述的合金倒入模具中铸造成产品。
通过采用上述的技术解决方案,本发明获得了以下的有益效果在于:
1、该金属合金材料具有的特殊电化学性质,它能够改变柴油中大分子的极性,松散或散开缠绕在一起的大分子团,促进燃油分子与氧的有效接触。特殊金属合金还能增加燃油的氧化自由基,促进燃油充分燃烧和抑制积炭作用。发动机安置特殊金属合金节油器后将产生节油和减排效果。该金属合金材料具有特殊电化学特性的全新金属材料,克服了传统的远红外发射或添加化学物质等节能减排器的不足之处,更突出减排效果。
2、该节能减排器(装置)采用特殊金属催化,由于只是电化学作用,合金本身没有消耗,故使用寿命长。此产品不含常规尾气处理所需的贵金属,且产品造价低廉,因此具有一定的推广价值。
通过国家进行产品检测,本金属合金材料的主要技术指标:
燃油可节省3~5%,烟气减排≥30%。
安装节油减排器后, 将大幅度地减少柴油发动机的气缸积碳,延长了发动机的使用寿命。
通过改善燃油微观状态以促进充分燃烧从而减轻和抑制排放,而不是在排放发生后再进行尾气处理,故而有效提高了减排效果。
使用该金属合金材料可以制作出节能减排器,这种节能减排器的特点之一是体积小,且安装采用的是机械连接方式,无焊接,易于安装使用,属创新产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
本发明涉及一种汽车燃油节能减排金属合金材料,该材料对车用的汽油和柴油等油品具有良好的催化作用,通过催化之后的油品燃烧后排放尾气的有害物质含量,会得到显著地降低。其主要成分包括组分构成,按重量百分比,
为Fe:5~15;Al:6~17;Mn:9 ~20; Ni:13 ~24;V:16 ~26;Cu:20 ~30,稀土1.5~5。需要说明的是其中的稀土中包括氧化锆、氧化钐,且氧化锆、氧化钐所占的比例为80%以上。
为了使本发明的金属合金材料达到最好的催化效果,其各个成分之间的最佳配比为:Fe:7.5;Al:11;Mn:15; Ni:18;V:22;Cu:25,稀土为1.5。
所述的稀土元素中需包括氧化锆、氧化钐、二者之间的重量比为1:1-2之间。
所述的Fe或Al或Mn或Ni或Cu的纯度为 97.7%以上。
所述的稀土为的纯度为90%以上,且其中氧化锆、氧化钐的含量占纯稀土成分的90%,也就相当于总重量的80%以上是氧化锆、氧化钐。
下面说明一下本发明金属合金材料的冶炼方法,该冶炼方法包括以下步骤;
A、称重及混合工艺,即将所述的Fe;Al;Mn; Ni;V;Cu,稀土进行称重,然后将其进行混合成为混合料;需要注意的是为了保证本发明中的金属合金材料的成分分布均匀,需要将所述的Fe;Al;Mn; Ni;V;Cu,稀土粉碎成3-7毫米的颗粒,然后再进行混合。当然可以理解的是如果物料粉碎的颗粒更小,会使物料混合的更加均匀,但这样同样会带来加工成本的大幅上升。
B、真空炉冶炼工艺,即将上述充分混合的混合料放入真空炉,通过对炉腔开始抽真空,当炉腔真空度达到要求的时候,就可以通电升温使合金熔化,当所有金属都熔化之后进行二十分钟以上的精炼过程后,即完成冶炼。也就是采用99.7%以上高纯度金属,进行粉碎成3~7mm 绿豆大小的颗粒,用过滤筛网进行筛选,然后将各种金属及稀土按照比例称料,装入翻斗型搅拌机中进行混合,搅拌混合15~20min后,再将混合料放入冶炼炉中进行冶炼应选择高纯度金属,配好物料然后在真空冶炼炉中进行熔炼,熔炼的温度和时间根据材料的比例而确定
为了保证金属合金的冶炼质量所述的真空炉冶炼工艺参数为。真空炉中进行2~5小时、真空炉中的真空度为5.0×102—5.0×10 3KPa、真空炉的炉温为1500~1800~℃高温煅烧。在冶炼过程中注意观察真空熔炼室的熔炼情况,特别是在接近熔化时,如发现真空熔炼室内汽化较激烈时,应降低中频功率。金属在真空下保持的目的在于实现精炼,其时间的长短取决于冶炼金属的品种。精炼时间约半小时,原料充分熔炼后即可浇注。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例,上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内,可以出现各种变形及修改,凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换,均属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种汽车燃油节能减排金属合金材料,其特征在于:所述的材料包括以下组分构成,按重量百分比,为Fe:5~15;Al:6~17;Mn:9 ~20; Ni:13 ~24;V:16 ~26;Cu:20 ~30,稀土1.5~5。
2.根据权利要求1所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料,其特征在于:所述的最佳配比为:Fe:7.5;Al:11;Mn:15; Ni:18;V:22;Cu:25,稀土为1.5。
3.根据权利要求1所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料,其特征在于:所述的稀土元素中需包括氧化锆、氧化钐、二者之间的重量比为1:1-2之间。
4.根据权利要求1所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料,其特征在于:所述的Fe或Al或Mn或 Ni或;Cu的纯度为 97.7%以上。
5.根据权利要求1所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料,其特征在于:所述的稀土为的纯度为90%以上,且其中含有80%以上的氧化锆、氧化钐。
6.根据权利要求1所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料的冶炼方法,其特征在于:所述的冶炼方法包括以下步骤;
A、称重及混合工艺,即将所述的Fe;Al;Mn; Ni;V;Cu,稀土进行称重,然后将其进行混合成为混合料;
B、真空炉冶炼工艺,即将上述充分混合的混合料放入真空炉,通过对炉腔开始抽真空,当炉腔真空度达到要求的时候,就可以通电升温使合金熔化,当所有金属都熔化之后进行二十分钟以上的精炼过程后,即完成冶炼。
7.根据权利要求4所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料的冶炼方法,其特征在于:所述的混合过程,需要将所述的Fe;Al;Mn; Ni;V;Cu,稀土粉碎成3-7毫米的颗粒,然后再进行混合。
8.根据权利要求4所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料的冶炼方法,其特征在于:所述的真空炉冶炼工艺参数为,
真空炉中进行2~5小时、真空炉中的
真空度为5.0×102—5.0×10 3KPa、真空炉的炉温为1500~1800~℃高温煅烧。
9.根据权利要求4所述的一种汽车燃油节能减排金属合金材料的冶炼方法,其特征在于:所述的冶炼过程结束后,直接将上述的合金倒入模具中铸造成产品。
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