CN109848423A

CN109848423A - 一种尾气净化器外壳

Info

Publication number: CN109848423A
Application number: CN201811269687.3A
Authority: CN
Inventors: 戎永波; 郭隽; 余勇; 刘世阳; 陈基林; 随伟; 陈培华; 孙平
Original assignee: NINGBO KESEN EXHAUST GAS CLEANER MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: NINGBO KESEN EXHAUST GAS CLEANER MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明涉及一种尾气净化器外壳，属于金属材料领域，外壳由合金钢制成，所述的合金钢由如下质量百分比的原料组成：B粉：0.08‑0.12％、Nd粉：0.15‑0.25％、Ni粉：0.04‑0.12％、Co粉：0.1‑0.2％、Al粉：0.14‑0.2％、余量为Fe粉和杂质，并经前处理、成型、表面处理制备而成，采用磁性元素进行合金制备，可以配合制备方法进行充分晶粒细化，提升合金的综合性能，合金外层富集了Al、Si、Ba的致密层，大大强化了合金的耐蚀效果。

Description

一种尾气净化器外壳

技术领域

本发明涉及一种尾气净化器外壳，属于金属材料领域。

背景技术

社会经济的发展，带动了大家衣食住行的变化。作为代步工具的机动车出现，除了提升大家的生活便捷性，还带来了大量的尾气输出，使得大气日益污浊。作为空气污染的主要来源之一，机动车尾气中含有大量的有害物质，包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等，近期成为社会关注焦点的PM2.5就属于固体悬浮颗粒的范畴。国内出现了一大批大型城市和若干赶超世界水平的超大型城市，在城市大型化的发展过程中必然伴随着机动车保有量的激增，随之带来的就是对大气环境带来巨大的压力，多个城市或地区持续多日的雾霾天气就是强有力的证明。

而解决机动车尾气污染的方法也是多种多样，除了改变燃油的性质外，更多的是在尾气排放的同时，将尾气成分无害化，这就要求机动车安装尾气净化器。虽然尾气无害化主要依靠其中的催化剂的活性和转化效率，但是，作为支持和保护催化剂的外壳同样重要。

因此，外壳的性能很大程度上决定了尾气净化器的使用寿命，通常采用合金进行制备。

合金钢是指以铁为基础，加入一定量的锰、硅等添加元素并控制杂质元素含量而组成的合金体系。合金钢兼具高强度、高硬度和耐蚀的优点，适合用作结构材料。但是传统的合金钢不耐蚀、且无法适应环境变化。

针对传统合金钢断后延伸率小等缺点，公开号108239724A公开了一种合金钢，其通过改变合金元素含量提升合金的断后延伸率。然而，仅仅提升合金的断后延伸率难以满足合金应对不同的环境。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供综合性能良好的尾气净化器外壳。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种尾气净化器外壳，所述的外壳由合金钢制成，所述的合金钢由如下质量百分比的原料组成：B粉：0.08-0.12％、Nd粉：0.15-0.25％、Ni粉：0.04-0.12％、Co粉：0.1-0.2％、Al粉：0.14-0.2％、余量为Fe粉和杂质。

作为优选，所述原料的粒径为10-100nm。

作为优选，所述Al粉表面以粘结剂粘连有Si、Ba混合粉。

进一步优选，所述Si、Ba混合粉与Al粉体积比为0.2-0.6:1。

本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：

一种尾气净化器外壳的制备方法，包括如下步骤：

(1)前处理：按上述的原料进行称取，将Fe粉填入模具中烧成规格网状骨架，再将网状骨架置入磁场1中得磁性骨架，然后将其余原料粉分别置入磁场2中得磁性粉；

(2)成型：将磁性骨架装填入净化器外壳模具中，施加与重力相反的磁场2，将磁性粉倒入模具中，加压、加热烧结成净化器外壳半成品；

(3)表面处理：将复合合金经钎焊法附着于外壳表面，最后装配上催化剂得尾气净化器。

本发明采用磁性原料并配合特定的制备方法，形成具有良好综合性能的合金钢。首先，本发明的合金元素，均优先采用易磁化的元素，其元素本身就具有增强合金强度、硬度等效果，同时，将合金元素的粒径限定在纳米级，容易进行分散处理。其次，Fe在磁化过程中，是通过加入少量的氧形成Fe的化合物，进而产生磁性，且磁性强于其他合金元素。在由Fe形成的网状骨架之中安置有与重力相反的磁场，可以有效支撑磁性粉，避免磁性粉受到重力而落下。此时，由于磁性粉的粒径是纳米级，在磁场的作用下，可以均匀分散悬浮，而在横向方向上，又会受到磁性骨架的吸引进行移动，由于元素本身存在质量差，移动的速度就会产生差异，而本发明会引导Al粉首先依附于骨架上(即最外层)，由于磁性骨架本身含氧元素，Al匀速可以促进合金中氧化铝的形成，具有较好的耐蚀致密度，且Al表面又附着有Si、Ba混合粉，在合金化的过程中，进一步形成球化的氧化硅、氧化钡、碳酸钡的夹杂物体系，从而使得合金外层富集了Al、Si、Ba的致密层，大大强化了合金的耐蚀效果(而其中少量的粘结剂会在后续烧结时挥发除去)。其他元素则按照吸引力的大小进行有序排列，这种有序排列是合金熔融无法获取的，具有细化晶粒的效果，并减少合金的后续加工(形成的合金表面很平整)。

作为优选，步骤(1)所述磁场1的场强强度为磁场2的4-6倍。控制场强1大于场强2，可以保证磁性骨架的吸引力要远远超过磁性粉的自重惯性，有利于磁性粉的有序移动。

进一步优选，所述硬质合金包括钨颗粒、碳化钨颗粒、氮化硅颗粒中的一种或多种。

进一步优选，所述软合金包括铜、钌、镓、镓铟合金中的一种或多种。

软合金，顾名思义，其质地较软，当软合金基体一经先行磨损，磨损面就会显露出凹凸不平的形貌，而凹坑出现后，软合金基体就会受到凸起且致密的硬质合金颗粒的保护。

由于考虑到外壳内部还需要安放催化剂，凸起硬质合金颗粒的朝向为略微向尾气入口倾斜，同时，在外壳内表面形成的复合合金层表面的凸起硬质合金颗粒表面还形成有大量的微孔，可以大大增加机动车尾气在净化器中停留的时间，便于催化完全。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明采用磁性元素进行合金制备，可以配合制备方法进行充分晶粒细化，提升合金的综合性能。

(2)本发明中合金外层富集了Al、Si、Ba的致密层，大大强化了合金的耐蚀效果。

(3)本发明结合软合金与硬质合金颗粒相结合的技术，大大增强了合金的表面耐磨性。

(4)本发明在硬质合金颗粒表面还形成有大量的微孔，可以大大增加机动车尾气在净化器中停留的时间，便于催化完全。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

配料：按上述合金原料进行称取，包括：B粉：0.1％、Nd粉：0.2％、Ni粉：0.08％、Co粉：0.15％、Al粉：0.17％、余量为Fe粉和杂质，其中，原料粉的粒径为50nm，且Al粉表面以粘结剂粘连体积比0.4:1的Si、Ba混合粉；

前处理：将Fe粉填入模具中烧成规格网状骨架，再将网状骨架置入磁场1中得磁性骨架，然后将其余原料粉分别置入磁场2中得磁性粉，其中磁场1的场强强度为磁场2的5倍；

成型：将磁性骨架装填入净化器外壳模具中，施加与重力相反的磁场2，将磁性粉倒入模具中，加压、加热烧结成净化器外壳半成品；

表面处理：将硬质合金氮化硅颗粒与软合金镓铟合金熔覆而成的复合合金经钎焊法附着于外壳表面，最后装配上催化剂得尾气净化器。

实施例2

配料：按上述合金原料进行称取，包括：B粉：0.08％、Nd粉：0.15％、Ni粉：0.04％、Co粉：0.1％、Al粉：0.14％、余量为Fe粉和杂质，其中，原料粉的粒径为10nm，且Al粉表面以粘结剂粘连体积比0.2:1的Si、Ba混合粉；

实施例3

配料：按上述合金原料进行称取，包括：B粉：0.12％、Nd粉：0.25％、Ni粉：0.12％、Co粉：0.2％、Al粉：0.2％、余量为Fe粉和杂质，其中，原料粉的粒径为100nm，且Al粉表面以粘结剂粘连体积比0.6:1的Si、Ba混合粉；

实施例4

前处理：将Fe粉填入模具中烧成规格网状骨架，再将网状骨架置入磁场1中得磁性骨架，然后将其余原料粉分别置入磁场2中得磁性粉，其中磁场1的场强强度为磁场2的4倍；

实施例5

前处理：将Fe粉填入模具中烧成规格网状骨架，再将网状骨架置入磁场1中得磁性骨架，然后将其余原料粉分别置入磁场2中得磁性粉，其中磁场1的场强强度为磁场2的6倍；

实施例6

表面处理：将硬质合金钨颗粒与软合金镓熔覆而成的复合合金经钎焊法附着于外壳表面，最后装配上催化剂得尾气净化器。

实施例7

表面处理：将硬质合金碳化钨颗粒与软合金铜熔覆而成的复合合金经钎焊法附着于外壳表面，最后装配上催化剂得尾气净化器。

实施例8

与实施例1的区别仅在于，实施例8原料粉的粒径为9nm。

实施例9

与实施例1的区别仅在于，实施例9原料粉的粒径为101nm。

实施例10

与实施例1的区别仅在于，实施例10的Al粉表面仅粘连Si粉。

实施例11

与实施例1的区别仅在于，实施例11的Al粉表面仅粘连Ba粉。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，对比例1的原料中含有至少一种无磁性元素形成的材料。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，对比例2的Al粉表面无粘连粉。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，对比例3仅将所有原料混合熔炼形成合金。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，对比例4外壳表面上无复合合金层。

对比例5

与实施例1的区别仅在于，对比例5的复合合金层仅由硬质合金构成。

对比例6

与实施例1的区别仅在于，对比例6的复合合金层仅由软合金构成。

将实施例1-11及对比例1-6的尾气净化器外壳进行测试，测试其强度、韧性、耐腐蚀性和硬度，结果如表1所示：

表1：实施例1-11及对比例1-6中外壳的性能

表中的耐蚀性数据是合金表面出现锈蚀的时间。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims

1.一种尾气净化器外壳，其特征在于，所述的外壳由合金钢制成，所述的合金钢由如下质量百分比的原料组成：B粉：0.08-0.12％、Nd粉：0.15-0.25％、Ni粉：0.04-0.12％、Co粉：0.1-0.2％、Al粉：0.14-0.2％、余量为Fe粉和杂质。

2.根据权利要求1所述的尾气净化器外壳，其特征在于，所述原料的粒径为10-100nm。

3.根据权利要求1所述的尾气净化器外壳，其特征在于，所述Al粉表面以粘结剂粘连有Si、Ba混合粉。

4.根据权利要求3所述的尾气净化器外壳，其特征在于，所述Si、Ba混合粉与Al粉体积比为0.2-0.6:1。

5.一种尾气净化器外壳的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)前处理：按权利要求1所述的原料进行称取，将Fe粉填入模具中烧成规格网状骨架，再将网状骨架置入磁场1中得磁性骨架，然后将其余原料粉分别置入磁场2中得磁性粉；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述磁场1的场强强度为磁场2的4-6倍。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述复合合金由硬质合金与软合金熔覆而成。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述硬质合金包括钨颗粒、碳化钨颗粒、氮化硅颗粒中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述软合金包括铜、钌、镓、镓铟合金中的一种或多种。