CN106756186A - 多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法 - Google Patents

多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法，选用多孔材料，在常温下，浸积水性高分子粘合剂；将纳米铬粉均匀喷涂在浸积水性高分子粘合剂的多孔材料表面上；烘干；将多余的铬粉与多孔材料基体分离；铬多孔材料浸涂导电胶；铬多孔材料加温固化处理后电沉积铁镍合金；氧化还原处理；进行铬的二次扩散处理得到多孔泡沫铁镍铬合金材料。其制备方法科学，选取的工艺参数合理，质量便于控制，成本低，能够制备质轻，比表面积大，超厚度，厚度为5‑100mm，高孔隙率96‑99.9%，耐高温、抗腐蚀性能优良，能够满足耐高温、抗腐蚀等恶劣工况下使用要求。特别适于作为高温过滤、化工催化、载体、燃烧器布气和高温阻燃等材料。

Description

多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料的制备方法，是一种多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法。
背景技术
多孔泡沫合金材料因其体密度小、比表面积大、结构均匀、机械性能及加工性能 好，可广泛应用于过滤、化工、能源、减振、吸音、阻尼、隔热、散热、阻燃多种领域。特别是随 着科学技术的不断发展，对多孔泡沫合金材料的依赖要求，又进一步被用于耐高温、抗腐蚀等恶劣工况。现有多孔泡沫合金材料的制备方法有很多种，按处理的金属状态分类：1基于金属熔体的方法；2基于金属粉末的方法；3基于金属蒸汽的方法；4基于金属离子的方法，亦称电沉积方法。与本发明制备方法相关的现有电沉积方法的不足之处在于，选择的工艺流程和工艺参数不合理，制备的多孔泡沫合金材料厚度低，通常厚度在5 mm以下，孔隙率低，通常在 80-90%，耐高温、抗腐蚀性能差，不能满足耐高温、抗腐蚀等恶劣工况下使用的要求，且制备成本高。
发明内容
本发明的目的是，解决本领域技术人员一直可望解决而至今未果的技术难题，对 现有工艺流程和工艺参数进行实质性改进和优化，提供一种制备方法科学，选取的工艺参 数合理，质量便于控制，成本低，能够制备超厚度，高孔隙率，耐高温、抗腐蚀性能优良，能够 满足耐高温、抗腐蚀等恶劣工况下使用要求的多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法。
解决其技术问题所采用的技术方案是，一种多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)选用聚氨酯通孔三维网状泡沫海绵、聚醚通孔三维网状泡沫海绵、纤维网或无纺布多孔材料中的一种，厚度5-100mm，每英寸上孔数PPi为5-130个之间；
(2)将步骤(1)所述的多孔材料，在常温下，浸积水性高分子粘合剂；
(3)用粉末喷涂设备，在风压0.8MPa，送粉量3kg/h下，将5-10纳米铬粉均匀喷涂在步骤(2)浸积水性高分子粘合剂的多孔材料表面上；
(4)将步骤(3)喷涂铬粉的多孔材料用网带式电炉烘干，烘干温度80-100°C，电炉的网速 25m/h进行烘干处理；
(5)将步骤(4)烘干喷涂铬粉的多孔材料放入230 -250目筛网式振动机中，将多余的铬粉振出，多余的铬粉与多孔材料基体分离；
(6)将步骤(5)铬多孔材料浸涂导电胶，温度80-120℃，网速25m/h进行导电化处理；
(7)将步骤(6)导电化处理的铬多孔材料经温度80-120℃，网速18m/h加温固化处理；
(8)将步骤(7)固化处理的铬多孔材料置于镀液中，镀液成分为：硫酸镍180~220g/L、氯化镍25~35g/L、硫酸亚铁10~25g/L、柠檬酸钠25~30g/L和硼酸35~45g/L，pH值 3.2~3.8,镀液温度40~50°C，电流密度Jc=3~5A/dm2，阴阳极面积比Sc :Sa=1:2电沉积铁镍合金；
(9)将步骤(8)获得的铁镍铬多孔合金材料氧化还原处理：去除非金属材料，再进行氢还 原处理，同时完成初步铬扩散，其氧化温度600~650℃，还原段温度980~990℃，网速15m/h, 氨分解气流量20m3/h ;
(10)将步骤(9)氧化还原的铁镍铬多孔合金材料装箱，按泡沫金属总重量0.5%加入 NH4CI，进行铬的二次扩散处理，升温曲线为：200℃保温0.5小时，400℃保温0.5小时， 600℃保温1小时，800 ℃保温1小时，1100℃保温8小时，降温曲线为：随炉冷至500 ℃出炉， 50 ℃开箱得到多孔泡沫铁镍铬合金材料。
所述的水性高分子粘合剂为异氰酸酯。
本发明的优点体现在：制备方法科学， 选取的工艺参数合理，质量便于控制，成本低，能够制备质轻，比表面积大，超厚度，厚度为 5-100mm，高孔隙率96-99.9 %，耐高温、抗腐蚀性能优良，能够满足耐高温、抗腐蚀等恶劣工 况下使用要求。特别适于作为高温过滤、化工催化、载体、燃烧器布气和高温阻燃等材料。
具体实施方式
下面利用实施例对本发明作进一步说明。
本发明的一种多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)选用聚氨酯通孔三维网状泡沫海绵、聚醚通孔三维网状泡沫海绵、纤维网或无纺布 多孔材料中的一种，厚度5-100mm，每英寸上孔数PPi为5-130个之间；
(2)将步骤1)所述的多孔材料，在常温下，浸积水性高分子粘合剂，所述的水性高分子粘 合剂为异氰酸酯；
(3)用粉末喷涂设备，在风压0.8MPa，送粉量3kg/h下，将5-10纳米铬粉均匀喷涂在步 骤2)浸积异氰酸酯的多孔材料表面上；
(4)将步骤3)喷涂铬粉的多孔材料用网带式电炉烘干，烘干温度80-100℃，电炉的网速 25m/h进行烘干处理；
(5)将步骤4)烘干喷涂铬粉的多孔材料放入230 -250目筛网式振动机中，将多余的铬 粉振出，多余的铬粉与多孔材料基体分离；
(6)将步骤5)铬多孔材料浸涂导电胶，温度80-120℃，网速25m/h进行导电化处理；
(7)将步骤6)导电化处理的铬多孔材料经温度80-120℃，网速18m/h加温固化处理；
(8)将步骤7)固化处理的铬多孔材料置于镀液中，镀液成分为：硫酸镍180~220g/L、氯化镍25~35g/L、硫酸亚铁10~25g/L、柠檬酸钠25~30g/L和硼酸35~45g/L，pH值3.2~3.8,镀液温度40~50℃，电流密度Jc=3~5A/dm2，阴阳极面积比Sc :Sa=1:2电沉积铁镍 合金 ；
(9)将步骤8)获得的铁镍铬多孔合金材料氧化还原处理：去除非金属材料，再进行氢还原处理，同时完成初步铬扩散，其氧化温度600~650℃，还原段温度980~990℃，网速15m/h, 氨分解气流量 20m3/h ；
(10)将步骤9)氧化还原的铁镍铬多孔合金材料装箱，按泡沫金属总重量0.5%加入 NH4Cl，进行铬的二次扩散处理，升温曲线为：200℃保温0.5小时，400℃保温0.5小时， 600 °C保温1小时，800 °C保温1小时，1100 °C保温8小时，降温曲线为：随炉冷至500 °C出炉，50 °C开箱得到多孔泡沫铁镍铬合金材料。
本发明所用原料易得，均为市售产品。
实施例1 :一种多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)选用纤维网，厚度5mm，每英寸上孔数PPi为5个；
(2)将步骤1)所述的多孔材料，在常温下，浸积异氰酸酯；
(3)用粉末喷涂设备，在风压0.8MPa，送粉量3kg/h下，将5纳米铬粉均匀喷涂在步骤(2)浸积异氰酸酯的多孔材料表面上；
(4)将步骤3)喷涂铬粉的多孔材料用网带式电炉烘干，烘干温度80℃，电炉的网速25m/h进行烘干处理；
(5)将步骤4)烘干喷涂铬粉的多孔材料放入230目筛网式振动机中，将多余的铬粉振 出，多余的铬粉与多孔材料基体分离；
(6)将步骤5)铬多孔材料浸涂导电胶，温度80°C，网速25m/h进行导电化处理；
(7)将步骤6)导电化处理的铬多孔材料经温度80°C，网速18m/h加温固化处理；
(8)将步骤7)固化处理的铬多孔材料置于镀液中，镀液成分为：硫酸镍180g/L、氯化镍 25g/L、硫酸亚铁10g/L、柠檬酸钠25g/L和硼酸35g/L，pH值3.2~3.8,镀液温度40°C，电 流密度Jc=3~5A/dm2，阴阳极面积比Sc :Sa=1:2电沉积铁镍合金；
(9)将步骤8)获得的铁镍铬多孔合金材料氧化还原处理：去除非金属材料，再进行氢还 原处理，同时完成初步铬扩散，其氧化温度600°C，还原段温度980°C，网速15m/h,氨分解气流量20m3/h ；
(10)将步骤9)氧化还原的铁镍铬多孔合金材料装箱，按泡沫金属总重量0.5%加入 NH4CL进行铬的二次扩散处理，升温曲线为：200°C保温0.5小时，400℃保温0.5小时， 600 ℃保温1小时，800 ℃保温1小时，1100 ℃保温8小时，降温曲线为：随炉冷至500 ℃出炉， 50 ℃开箱得到多孔泡沫铁镍铬合金材料。
实施例2 :另一种多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)选用聚氨酯通孔三维网状泡沫海绵，厚度80mm，每英寸上孔数PPi为100个；
(2)将步骤1)所述的多孔材料，在常温下，浸积异氰酸酯；
(3)用粉末喷涂设备，在风压0.8MPa，送粉量3kg/h下，将8纳米铬粉均匀喷涂在步骤2) 浸积异氰酸酯的多孔材料表面上；
(4)将步骤3)喷涂铬粉的多孔材料用网带式电炉烘干，烘干温度90℃，电炉的网速25m/h进行烘干处理；
(5)将步骤4)烘干喷涂铬粉的多孔材料放入240目筛网式振动机中，将多余的铬粉振 出，多余的铬粉与多孔材料基体分离；
(6)将步骤5)铬多孔材料浸涂导电胶，温度100℃，网速25m/h进行导电化处理；
(7)将步骤6)导电化处理的铬多孔材料经温度100℃，网速18m/h加温固化处理；
(8)将步骤7)固化处理的铬多孔材料置于镀液中，镀液成分为：硫酸镍200g/L、氯化镍 30g/L、硫酸亚铁22g/L、柠檬酸钠27g/L和硼酸40g/L，pH值3.2~3.8,镀液温度45°C，电 流密度Jc=3~5A/dm2，阴阳极面积比Sc :Sa=1:2电沉积铁镍合金；
(9)将步骤8)获得的铁镍铬多孔合金材料氧化还原处理：去除非金属材料，再进行氢还 原处理，同时完成初步铬扩散，其氧化温度630°C，还原段温度985°C，网速15m/h，氨分解气 流量 20m3/h ;
(10)将步骤9)氧化还原的铁镍铬多孔合金材料装箱，按泡沫金属总重量0.5%加入 NH4CI，进行铬的二次扩散处理，升温曲线为：200℃保温0.5小时，400℃保温0.5小时， 600 ℃保温1小时，800 ℃保温1小时，1100 ℃保温8小时，降温曲线为：随炉冷至500 ℃出炉， 50 ℃开箱得到多孔泡沫铁镍铬合金材料。
实施例3 :又一种多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)选用聚醚通孔三维网状泡沫海绵，厚度100mm，每英寸上孔数PPi为130个；
(2)将步骤1)所述的多孔材料，在常温下，浸积异氰酸酯；
(3)用粉末喷涂设备，在风压0.8MPa，送粉量3kg/h下，将10纳米铬粉均匀喷涂在步骤 2)浸积异氰酸酯的多孔材料表面上；
(4)将步骤3)喷涂铬粉的多孔材料用网带式电炉烘干，烘干温度100℃，电炉的网速 25m/h进行烘干处理；
(5)将步骤4)烘干喷涂铬粉的多孔材料放入250目筛网式振动机中，将多余的铬粉振出，多余的铬粉与多孔材料基体分离；
(6)将步骤5)铬多孔材料浸涂导电胶，温度120℃，网速25m/h进行导电化处理；
(7)将步骤6)导电化处理的铬多孔材料经温度120℃，网速18m/h加温固化处理；
(8)将步骤7)固化处理的铬多孔材料置于镀液中，镀液成分为：硫酸镍220g/L、氯化镍 35g/L、硫酸亚铁25g/L、柠檬酸钠30g/L和硼酸45g/L，pH值3.2~3.8,镀液温度50℃，电 流密度Jc=3~5A/dm2，阴阳极面积比Sc ：a=1:2电沉积铁镍合金；
(9)将步骤8)获得的铁镍铬多孔合金材料氧化还原处理：去除非金属材料，再进行氢还 原处理，同时完成初步铬扩散，其氧化温度650℃，还原段温度990℃，网速15m/h,氨分解气 流量 20m3/h ；
(10)将步骤9)氧化还原的铁镍铬多孔合金材料装箱，按泡沫金属总重量0.5%加入 NH4Cl，进行铬的二次扩散处理，升温曲线为：200℃保温0.5小时，400℃保温0.5小时， 600 ℃保温1小时，800 ℃保温1小时，1100 ℃保温8小时，降温曲线为：随炉冷至500 ℃出炉， 50 ℃开箱得到多孔泡沫铁镍铬合金材料。

Claims (2)

1.多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)选用聚氨酯通孔三维网状泡沫海绵、聚醚通孔三维网状泡沫海绵、纤维网或无纺布多孔材料中的一种，厚度5-100mm，每英寸上孔数PPi为5-130个之间；
(2)将步骤(1)所述的多孔材料，在常温下，浸积水性高分子粘合剂；
(3)用粉末喷涂设备，在风压0.8MPa，送粉量3kg/h下，将5-10纳米铬粉均匀喷涂在步骤(2)浸积水性高分子粘合剂的多孔材料表面上；
(4)将步骤(3)喷涂铬粉的多孔材料用网带式电炉烘干，烘干温度80-100°C，电炉的网速 25m/h进行烘干处理；
(5)将步骤(4)烘干喷涂铬粉的多孔材料放入230 -250目筛网式振动机中，将多余的铬粉振出，多余的铬粉与多孔材料基体分离；
(6)将步骤(5)铬多孔材料浸涂导电胶，温度80-120℃，网速25m/h进行导电化处理；
(7)将步骤(6)导电化处理的铬多孔材料经温度80-120℃，网速18m/h加温固化处理；
(8)将步骤(7)固化处理的铬多孔材料置于镀液中，镀液成分为：硫酸镍180~220g/L、氯化镍25~35g/L、硫酸亚铁10~25g/L、柠檬酸钠25~30g/L和硼酸35~45g/L，pH值 3.2~3.8,镀液温度40~50°C，电流密度Jc=3~5A/dm2，阴阳极面积比Sc :Sa=1:2电沉积铁镍合金；
(9)将步骤(8)获得的铁镍铬多孔合金材料氧化还原处理：去除非金属材料，再进行氢还 原处理，同时完成初步铬扩散，其氧化温度600~650℃，还原段温度980~990℃，网速15m/h, 氨分解气流量20m3/h ;
(10)将步骤(9)氧化还原的铁镍铬多孔合金材料装箱，按泡沫金属总重量0.5%加入 NH4CI，进行铬的二次扩散处理，升温曲线为：200℃保温0.5小时，400℃保温0.5小时， 600℃保温1小时，800 ℃保温1小时，1100℃保温8小时，降温曲线为：随炉冷至500 ℃出炉， 50 ℃开箱得到多孔泡沫铁镍铬合金材料。
2.根据权利要求1所述多孔泡沫铁镍铬合金材料的制备方法，其特征是，所述 的水性高分子粘合剂为异氰酸酯。
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