CN115323316B - 一种泡沫镍铬合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种泡沫镍铬合金及其制备方法，所述制备方法包括：(1)获得泡沫镍；(2)在真空下，将泡沫镍和合金材料混合，进行合金处理，得到复合材料；(3)对所述复合材料进行热扩散，得到所述泡沫镍铬合金。本申请通过控制合金材料的组成以及在真空条件下进行合金，能够避免氯化铵引入造成的脱粉等问题；通过还原剂去除铬粉表面的氧化膜，活化剂促进铬与泡沫镍的合金化，真空条件能够去除该过程中产生的杂质，避免了对于合金过程的影响，上述材料和条件相互配合，使得生成的泡沫镍铬合金表面致密光滑，解决了目前工艺中粘粉、成本高、安全性差等问题。

Description

一种泡沫镍铬合金及其制备方法
技术领域
本申请涉及泡沫金属技术领域，具体涉及一种泡沫镍铬合金及其制备方法。
技术背景
泡沫金属因其具有高孔隙率、轻质等特点，在分离过滤、吸声降噪等领域得到广泛应用。目前常见的泡沫金属多以单质金属为主，比如泡沫镍、泡沫铜等。泡沫合金因其制备工艺复杂，存在成本高、性能不稳定等问题，而限制了其更为广泛的使用。
泡沫镍是目前使用最为广泛的泡沫金属，但仅含有镍的泡沫镍存在耐酸性腐蚀性能较差、强度低、耐温性差等问题。铬是不锈钢中的主要合金元素，铬具有高耐磨、高耐蚀、耐高温等一系列的优点，如能将铬扩散进入镍中，与镍形成镍铬合金，合金的耐磨性、耐蚀性、耐温性都将得到极大提高。
传统泡沫镍铬合金的制备工艺主要为交替电沉积法和粉末渗法。其中，交替电沉积法是将镍金属和铬金属在导电化后的泡沫塑料进行交替电沉积，然后热解去除泡沫塑料，得到泡沫镍铬合金，但是由于在此方法中需要高价铬溶液，会造成环境的污染；另外，在合金化时，由于镍金属和铬金属膨胀系数的不一致，会造成骨架开裂等问题。
粉末渗法是将泡沫镍包埋铬粉或铬合金粉中，通过氯化铵催化剂的作用，实现高温铬的渗入。但是大量氯化铵的添加这会导致泡沫金属表面出现粘粉粗糙度变大的现象，最终使得泡沫金属表面有大量的假渗粉，在使用过程中发生粉体脱落等问题，从而影响使用；同时氯化铵分解出大量的氨气和氯化氢气体，渗铬过程极易发生安全事故；另外，由于铬粉(粒)表面有一层致密的氧化铬膜层，导致铬粉(粒)在该条件下无法汽化，即使进一步提高真空度、提高温度，仍难以实现铬粉(粒)的汽化。
发明内容
针对上述存在的技术局限性，本申请提出了一种泡沫镍铬合金及其制备方法；其控制合金材料的组成以及在真空条件下进行合金，能够避免氯化铵引入造成的脱粉等问题；通过还原剂去除铬粉表面的氧化膜，活化剂促进铬与泡沫镍的合金化，真空条件能够去除该过程中产生的杂质，避免了对于合金过程的影响，上述材料和条件相互配合，使得生成的泡沫镍铬合金表面致密光滑，解决了目前工艺中粘粉、成本高、安全性差等问题。
为实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：
本申请的发明点是提供一种泡沫镍铬合金的制备方法，包括：(1)获得泡沫镍；(2)在真空下，将泡沫镍和合金材料混合，进行合金处理，得到复合材料；(3)对所述复合材料进行热扩散，得到所述泡沫镍铬合金。
可选地，以质量计，所述合金材料包括：含铬金属或合金10～70份，分散剂20～60份，还原剂0.5～3份，活化剂1～10份。
可选地，所述分散剂包括氧化铝、氧化硅、氧化镁中的至少一种；所述还原剂包括镁；所述活化剂包括氯化锌。
可选地，在步骤(2)中，真空是指真空度小于13Pa；所述合金处理的条件为：温度917℃～1150℃，时间为大于2h。
可选地，步骤(3)是在真空或非氧化气氛中进行；所述热扩散的条件为：温度950℃～1300℃，时间为大于4h。
可选地，步骤(1)中获得泡沫镍的方法包括：a)对有机多孔基体进行导电化处理，后电沉积镍金属，得到泡沫镍基体；b)对所述泡沫镍基体进行热处理，去除有机多孔基体，得到所述泡沫镍。
可选地，步骤(b)是在真空或氢气气氛中进行；所述热处理的条件为：温度400℃～1000℃，时间为0.5～5h。
本申请的另一个发明点是，提供一种泡沫镍铬合金，通过如上任一所述的制备方法得到。
可选地，以质量计，所述泡沫镍铬合金包括：镍18～86份，铬12～80份，微量金属元素0～5份。
可选地，所述泡沫镍的孔隙率为30％～98％；孔隙密度为5～200PPI。
与现有技术相对比，本申请具有以下优点：
(1)本申请中提供的泡沫镍铬合金的制备方法，通过在真空条件下，利用汽化温度较低的还原剂，对铬粉表面的氧化膜进行还原，破除氧化膜对于铬的包裹，有利于后续铬与镍的合金化；同时，真空条件会将还原氧化膜之后的产物及时去除，避免对合金过程造成影响；另外，通过活化剂能够提供大量活性离子，从而使得加速镍的铬化，同时保证铬化过程的均匀发生，使得生成的泡沫镍铬合金表面光滑且致密。
(2)本申请通过上述制备方法得到的泡沫镍铬合金，由于是在泡沫镍形成之后进行的合金化，保证了镍骨架的稳定性，后续通过与铬的合金，使得铬进入到镍骨架的缝隙中，填补其空缺，增强了镍骨架的稳定性，同时由于镍铬形成金属间化合物，使其结合更加紧密，避免了骨架开裂的可能性；再者由于铬在泡沫镍表面堆积更多，可以形成一层致密的镍铬合金层，对内部的金属镍形成包覆，避免了外部因素对于泡沫镍的影响，显著提高了泡沫镍的耐磨性、耐蚀性和耐温性等。
附图说明
图1为本申请对比例1提供的泡沫镍的扫描电镜图；
图2为本申请对比例2提供的合金化后的泡沫镍截面的光学显微镜图；
图3为本申请试验例1提供的泡沫镍铬合金截面的光学显微镜图；
图4为图3中沿黑线方向的截面的元素含量图；横坐标为与表面的距离，单位为μm；纵坐标为元素的含量，单位为％；
图5为本申请试验例1提供的泡沫镍铬合金截面的扫描电镜图；
图6为本申请试验例1提供的泡沫镍铬合金截面的XRD图；横坐标为衍射角，单位为°；纵坐标为强度，无单位；
图7为本申请试验例1提供的泡沫镍铬合金的成品图；
图8为本申请试验例2提供的泡沫镍铬合金的成品图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本申请进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述仅仅用以解释本申请，并不用于限制本申请的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文中所使用的试剂和仪器均商购可得，所涉及的表征手段均可参阅现有技术中的相关描述，本文中不再赘述。
为了进一步了解本申请，下面结合最佳实施例对本申请作进一步的详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种泡沫镍铬合金的制备方法，包括：(1)获得泡沫镍；(2)在真空条件下，将泡沫镍和合金材料混合，进行合金处理，得到复合材料；(3)对所述复合材料进行热扩散，得到所述泡沫镍铬合金。
步骤(1)中获得泡沫镍的方法不做具体限定，目前市面上的方法均可，即本申请的泡沫镍可以是直接购买得来，也可以是依据一定的方法得到。优选地，步骤(1)中获得泡沫镍的方法为：包括a)对有机多孔基体进行导电化处理，后电沉积镍金属，得到泡沫镍基体；b)对所述泡沫镍基体进行热处理，去除有机多孔基体，得到所述泡沫镍。
步骤(b)是在真空或氢气气氛中进行；所述热处理的条件为：温度400℃～1000℃，时间为0.5～5h。热处理的温度可以为400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃或任意两个数值之间的任意数值；热处理的时间可以为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、2h、3h、4h、5h或任意两个数值之间的任意数值。
在步骤(2)中，真空是指真空度小于13Pa。
在真空度为13Pa的条件下，铬的汽化温度为917℃，合金处理的温度大于等于917℃时，铬就会汽化。优选地，合金处理的温度为917℃～1150℃，时间为大于2h。
合金处理的时间优选为6h～12h。
在该保温时间下，渗铬的过程基本饱和，再延长保温时间也很难渗入，或者渗入的速度大大降低。
合金化后生成的镍铬合金层的深度在10～200μm。
温度越高、时间越长厚度越深。但是随着合金化程度越来越高，合金化过程中铬的渗入会越来越低，合金层的厚度稳定在该范围内。
以质量计，所述合金材料包括：含铬金属或合金10～70份，分散剂20～60份，还原剂0.5～3份，活化剂1～10份。
含铬金属或合金中铬的含量为50％～100％。
含铬金属或合金包括铬铁合金、铬、镍铬合金、铬锰合金、铬铜合金等。
分散剂的作用是为了防止高温下铬粉等其他粉体发生结块粘连。
分散剂选用陶瓷类耐高温粉体。
还原剂在该真空条件和温度范围内时，还原剂已经发生汽化，即还原剂的汽化温度在上述真空条件时，小于上述温度。活化剂是能够释放活性氯离子的物质，优选为在上述真空条件和温度范围内能够汽化的物质，从而释放活性氯离子。
还原剂的汽化温度不大于活化剂的汽化温度，优选还原剂的汽化温度小于活化剂的汽化温度。
活化剂的汽化温度优选为大于700℃，更优选为700℃～800℃；还原剂的汽化温度低于500℃，优选为300℃～450℃。
该合金处理的温度优选为梯度升温，分为三个阶段，第一阶段温度为等于或大于还原剂的汽化温度，第二阶段温度为等于或大于活化剂的汽化温度，第三阶段温度为917℃～1150℃。
第一阶段升温为缓慢升温，优选升温速率小于5℃/min，在缓慢升温过程中能够使得还原剂与氧化膜层充分反应，去除泡沫镍或原料中形成的氧化膜，促进后续合金更快的渗入。
第二阶段是活化剂的汽化温度，升温速率小于10℃/min，防止活化剂被快速抽走，最大程度与铬接触，促进其活化。
第三阶段为合金的温度，大于或等于铬的汽化温度，优选为917℃～1150℃。
本申请中的合金处理，是泡沫镍和合金材料的粉末进行的粉末渗法，即本申请中的合金材料都是粉末状；该方法与交替电沉积法相比，不需要污染环境的高价铬溶液；另外，由于本申请是先生成镍骨架之后再进行的合金化处理，也避免了由于镍和铬结合不紧密造成骨架开裂等问题。相较于常规的粉末渗法，仅使用铬粉(或铬合金粉)或者通过氯化铵催化得到粉末渗铬相比，优势一是表面光滑没有粉末粘连在表面，二是表面致密，性能更优，三是更环保，没有氯化铵分解的有害物。
所述分散剂包括氧化铝、氧化硅、氧化镁中的至少一种；所述还原剂包括镁；所述活化剂包括氯化锌。
铬在13Pa真空条件下，其汽化温度点为917℃，利用该现象可以进行真空条件下的渗铬处理。但由于铬粉(粒)表面有一层致密的氧化铬膜层，导致铬粉(粒)在该条件下无法汽化，即使进一步提高真空度、提高温度，仍难以实现铬粉(粒)的汽化。镁在13Pa真空条件下，其汽化温度为439℃，汽化后的镁蒸气会迅速与铬粉(粒)进行反应，脱去铬粉(粒)表层氧化铬膜层中的氧形成氧化镁，在持续抽真空的条件下被抽走。氯化锌的沸点为732℃，气态氯化锌提供大量的活性氯离子，加速了反应的进行。反应过程中的镁、锌会形成氧化镁、氧化锌等，通过收集装置进行收集，无任何有害物的排放。
通过对于合金温度进行分阶段处理，分为三个工艺温度段，第一个阶段时439℃～732℃，该时段是镁的汽化并与氧化铬发生还原的过程，升温速率小于5℃/min，保证还原过程能够充分进行。优选地，第一阶段为439℃～500℃。
第二阶段是732℃～917℃，该阶段为活化剂氯化锌的汽化温度，该过程通过氯化锌的汽化提供活性氯吸附在还原后的铬粉(颗粒)表面，同时锌变成蒸汽随着抽真空的进行被抽走。该过程升温速率小于10℃/min，保证活化充分和锌能被抽出。更优选地，第二阶段温度为732℃～800℃。
优选粒径范围：铬粉80-200目、还原剂120目-300目，分散剂50-100目，活化剂50-100目；合金材料粒径较小，可以使得促进合金化过程更快完成。
该步骤中的混合，是指将合金材料覆盖于泡沫镍的表面，或者将泡沫镍包埋于合金材料的粉体中，再进行合金，合金完成后，去除泡沫镍表面剩余的合金材料。
这些剩余的合金材料可继续使用，通过补充一定的物质组分，可制备成新的合金材料。
步骤(3)是在真空或非氧化气氛中进行；所述热扩散的条件为：温度950℃～1300℃，时间为大于4h。
通过对合金化后的材料进行热扩撒，可以使得渗入的元素分布的更加均匀，将原来的镍+镍铬的组织转变成镍铬合金组织，使得整个泡沫纤维为均一的合金，从而能够形成更加致密的结构，可对于泡沫镍进行保护，进一步提高了整体的耐腐蚀性能，增加了整体韧性，并且避免了表层过高的铬导致材料脆性增加。
非氧化气氛是指惰性气体和/或还原性气体。
惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、中的至少一种。
还原性气体包括氢气、一氧化碳、硫化氢、甲烷、一氧化硫中的至少一种。
该步骤能够促进铬的扩散，但是当温度过低(小于950℃)时，会使得扩散异常缓慢，所需时间较长；当温度过高时(大于1300℃)，会使得泡沫镍的骨架发生一定的形变，降低泡沫镍的性能，不利于后续的应用。
实施例2
本实施例提供了一种泡沫镍铬合金，该泡沫镍铬合金由实施例1的制备方法得到，因此制备方法在此不做赘述。
以质量计，所述泡沫镍铬合金包括：镍18～86份，铬12～80份，微量金属元素0～5份。
微量金属元素包括钼、锰、钴等合金元素。
通过本申请的制备方法，可以使得大量铬与镍进行掺杂，而不会发生骨架开裂等问题。
生成的泡沫镍铬合金中，在原始泡沫镍的靠近边缘处形成镍铬合金层，该合金层中，镍铬均匀分布，铬填充于泡沫镍结构的间隙中，从而使得合金层中的结构更加致密，同时也对内部的泡沫镍形成包覆，提高了耐腐蚀性和力学性能。
镍铬合金层的厚度为10～200μm。
所述泡沫镍的孔隙率为30％～98％；孔隙密度为5～200PPI。
本实施例的泡沫镍铬合金可用于分离过滤、吸声降噪等领域。
实施例3
根据本申请的内容，对实施例1泡沫镍铬合金的制备方法和实施例2的泡沫镍铬合金进行了具体说明，具体描述如下所示：
试验例1
(1)获得含镍泡沫结构：a)将1.2g Si粉、20g丙烯酸树脂、0.5g CMC和8.3g的水混合，制备混合浆料；将上述浆料浸渍到10mm厚、孔径2.5mm(约20PPI)的聚氨酯泡沫中，用对辊机挤出过量黏附的浆料，之后在120℃下进行干燥30min，从而实现对于聚氨酯泡沫的导电化处理。将上述导电化后的聚氨酯泡沫按4000g/m2在瓦特镀液中电沉积镍金属，形成泡沫镍基体，脉冲频率为30KHz，电流密度为3A/dm2，镀液在槽内的雷诺准数600；b)对泡沫镍基体进行热处理：在H2中以10℃/min的速率加热至700℃，保持1h，制备出具有三维网状结构的泡沫镍。在此步骤中，聚氨酯和丙烯酸树脂等基本被分解。
(2)将上述制备得到的泡沫镍和合金材料(铬粉80目48份，氧化硅70目40份，镁粉130目2份，氯化锌80目6份)一起放在炉罐中，合金材料对泡沫镍的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度至13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为3℃/min，温度达到450℃时；再次进行升温，升温速率为7℃/min，达到750℃时；之后再次进行升温，升温速率为3℃/min，达到930℃时停止升温，维持该温度为7h，得到复合材料。
(3)之后维持真空度，控制炉罐中的温度升温至1000℃，后保温7h，进行热扩散，得到泡沫镍铬合金。
该泡沫镍合金的厚度为1厘米、空隙率92％、孔隙密度20PPI，其中合金层的厚度为80μm。
如图3所示，其中亮光的区域为合金层，通过图中黑线的方向进行元素含量的测定，得到图4显示的结果，越深入到内部，铬的含量越少，在表面处，铬的含量较高，从而可以形成较好的镍铬层；即使在最表面处，也存在镍，从而避免了铬和镍基体的界面问题。图5是试验例1得到的泡沫镍铬合金的扫面电镜图，可以看到该合金层结构致密，表面光滑。通过图6的XRD可知，在合金化后，镍的(111)、(200)和(220)的峰值明显降低，其中，(220)的峰值几乎消失，表明大部分镍已经由单质镍进行了合金，从而改变了相应的峰值。图7是试验例1得到的泡沫镍铬合金的成品图，可以用于煤气板的燃烧面板，可以1000℃中使用，具有较好的耐高温性能，可以提高整体燃烧热效率30％以上。
试验例2
(1)获得含镍泡沫结构：a)将1.2gSi粉、20g丙烯酸树脂、0.5gCMC和8.3g的水混合，制备混合浆料；将上述浆料浸渍到10mm厚、孔径2.5mm(约60PPI)的聚氨酯泡沫中，用对辊机挤出过量黏附的浆料，之后在120℃下进行干燥30min，从而实现对于聚氨酯泡沫的导电化处理。将上述导电化后的聚氨酯泡沫按4000g/m2在瓦特镀液中电沉积镍金属，形成泡沫镍基体，脉冲频率为30KHz，电流密度为3A/dm2，镀液在槽内的雷诺准数600；b)对泡沫镍基体进行热处理：在H2中以10℃/min的速率加热至700℃，保持1h，制备出具有三维网状结构的泡沫镍。在此步骤中，聚氨酯和丙烯酸树脂等基本被分解。
(2)将上述制备得到的泡沫镍和合金材料(铬粉150目60份，氧化铝90目50份，镁粉200目2.5份，氯化锌50目8份)一起放在炉罐中，合金材料对泡沫镍的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度小于13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为4℃/min，温度达到460℃时；进行升温，升温速率为6℃/min，达到740℃时；之后再次进行升温，升温速率为4℃/min，达到950℃时停止升温，维持该温度为11h，得到复合材料。
(3)之后维持真空度，控制炉罐中的温度升温至1200℃，后保温6h，进行热扩散，得到泡沫镍铬合金。
该泡沫镍铬合金的厚度为1厘米、空隙率90％、孔隙密度60PPI，其中合金层的厚度为92μm。成品图如图8所示，可用于氯碱化工高温过滤滤芯。
试验例3
(1)获得含镍泡沫结构：a)将1.2gSi粉、20g丙烯酸树脂、0.5gCMC和8.3g的水混合，制备混合浆料；将上述浆料浸渍到10mm厚、孔径2.5mm(约10PPI)的聚氨酯泡沫中，用对辊机挤出过量黏附的浆料，之后在120℃下进行干燥30min，从而实现对于聚氨酯泡沫的导电化处理。将上述导电化后的聚氨酯泡沫按4000g/m2在瓦特镀液中电沉积镍金属，形成泡沫镍基体，脉冲频率为30KHz，电流密度为3A/dm2，镀液在槽内的雷诺准数600；b)对泡沫镍基体进行热处理：在H2中以10℃/min的速率加热至700℃，保持1h，制备出具有三维网状结构的泡沫镍。在此步骤中，聚氨酯和丙烯酸树脂等基本被分解。
(2)将上述制备得到的泡沫镍和合金材料(铬粉100目37份，氧化镁60目30份，镁粉210目1.5份，氯化锌70目5份)一起放在炉罐中，合金材料对泡沫镍的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度小于13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为2℃/min，温度达到500℃时；之后再次进行升温，升温速率为9℃/min，达到790℃时；之后再次进行升温，升温速率为2℃/min，达到935℃时停止升温，维持该温度为9h，得到复合材料。。
(3)之后维持真空度，控制炉罐中的温度升温至980℃，后保温10h，进行热扩散，得到泡沫镍铬合金。
该泡沫镍铬合金的厚度为1厘米、空隙率95％、孔隙密度10PPI，其中合金层的厚度为72μm。
试验例4
(1)获得含镍泡沫结构：a)将1.2gSi粉、20g丙烯酸树脂、0.5gCMC和8.3g的水混合，制备混合浆料；将上述浆料浸渍到10mm厚、孔径2.5mm(约10PPI)的聚氨酯泡沫中，用对辊机挤出过量黏附的浆料，之后在120℃下进行干燥30min，从而实现对于聚氨酯泡沫的导电化处理。将上述导电化后的聚氨酯泡沫按4000g/m2在瓦特镀液中电沉积镍金属，形成泡沫镍基体，脉冲频率为30KHz，电流密度为3A/dm2，镀液在槽内的雷诺准数600；b)对泡沫镍基体进行热处理：在H2中以10℃/min的速率加热至700℃，保持1h，制备出具有三维网状结构的泡沫镍。在此步骤中，聚氨酯和丙烯酸树脂等基本被分解。
(2)将上述制备得到的泡沫镍和合金材料(铬粉90目45份，氧化硅80目39份，镁粉180目1.8份，氯化锌90目7份)一起放在炉罐中，合金材料对泡沫镍的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度小于13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为3℃/min，温度达到480℃时；之后再次进行升温，升温速率为8℃/min，达到770℃时；之后再次进行升温，升温速率为3℃/min，达到980℃时停止升温，维持该温度为10h，得到复合材料。
(3)之后维持真空度，控制炉罐中的温度升温至1020℃，后保温8h，进行热扩散，得到泡沫镍铬合金。
该泡沫镍铬合金的厚度为0.9厘米、空隙率87％、孔隙密度10PPI，其中合金层的厚度为95μm。
试验例5
(1)获得含镍泡沫结构：a)将1.2gSi粉、20g丙烯酸树脂、0.5gCMC和8.3g的水混合，制备混合浆料；将上述浆料浸渍到10mm厚、孔径2.5mm(约10PPI)的聚氨酯泡沫中，用对辊机挤出过量黏附的浆料，之后在120℃下进行干燥30min，从而实现对于聚氨酯泡沫的导电化处理。将上述导电化后的聚氨酯泡沫按4000g/m2在瓦特镀液中电沉积镍金属，形成泡沫镍基体，脉冲频率为30KHz，电流密度为3A/dm2，镀液在槽内的雷诺准数600；b)对泡沫镍基体进行热处理：在H2中以10℃/min的速率加热至700℃，保持1h，制备出具有三维网状结构的泡沫镍。在此步骤中，聚氨酯和丙烯酸树脂等基本被分解。
(2)将上述制备得到的泡沫镍和合金材料(铬粉120目66份，氧化硅75目55份，镁粉260目3份，氯化锌65目10份)一起放在炉罐中，合金材料对泡沫镍的全部表面进行包埋，之后进行抽真空，当真空度小于13Pa时(全程维持该真空度)，开始升温，升温速率为3.5℃/min，温度达到475℃时；之后再次进行升温，升温速率为4℃/min，达到760℃时；之后再次进行升温，升温速率为3.5℃/min，达到1050℃时停止升温，维持该温度为8h，得到复合材料。
(3)之后维持真空度，控制炉罐中的温度升温至1157℃，后保温5h，进行热扩散，得到泡沫镍铬合金。
该泡沫镍铬合金的厚度为1.1厘米、空隙率84％、孔隙密度10PPI，其中合金层的厚度为103μm。
对比例1
该对比例中仅包含有试验例1的步骤(1)，即获得含镍泡沫结构：a)将1.2gSi粉、20g丙烯酸树脂、0.5gCMC和8.3g的水混合，制备混合浆料；将上述浆料浸渍到10mm厚、孔径2.5mm(约20PPI)的聚氨酯泡沫中，用对辊机挤出过量黏附的浆料，之后在120℃下进行干燥30min，从而实现对于聚氨酯泡沫的导电化处理。将上述导电化后的聚氨酯泡沫按4000g/m2在瓦特镀液中电沉积镍金属，形成泡沫镍基体，脉冲频率为30KHz，电流密度为3A/dm2，镀液在槽内的雷诺准数600。b)对泡沫镍基体进行热处理：在H2中以10℃/min的速率加热至700℃，保持1h，制备出具有三维网状结构的泡沫镍。图1为该泡沫镍的扫描电镜图，从图中可以看出，该泡沫镍具有较大的孔隙率，且出现较多的断裂，表明镍骨架具有不稳定性。
对比例2
该对比例中包含有试验例1的步骤(1)和步骤(2)，即没有步骤(3)，没有进行热扩撒。
性能测试
(1)耐腐蚀性能
采用GB T4334-2008标准中的方法D，将试验例1和对比例制备得到的泡沫镍铬合金(每组选择两份测试样品)放入温度为70℃的10％硝酸和3％氢氟酸溶液，进行腐蚀16h，测试其失重率，结果见表1。
表1实施例和对比例的1的泡沫镍铬合金的性能测试结果
Figure BDA0003800918590000121
如表1所示，对比例1的泡沫镍没有进行合金化处理，其在4h时的失重率达到2.496％，表明其具有严重的腐蚀，并且在16h时达到5.4％左右；对比例2是对泡沫镍进行了合金化处理，渗入了铬元素，能够形成的铬合金层，能够提高泡沫镍的抗腐蚀性能，且根据上述数据，4h失重率在0.0824％，相较于对比例1的2.5％，大大减少了被腐蚀的质量，在16h为0.1203％，远远小于对比例1的5.422％；结合图1和图2，可知，相比于对比例1，对比例2的泡沫镍在合金化之后的结构中出现了铬元素，并且集中在表面，从图2可以看出，铬形成的厚度较小。
在对比例2的基础上，即合金化处理后，再进行热扩散，可以使得铬分布的更加均匀，从而使得形成的合金层更加致密，从而具有更好的抗腐蚀性能，在对比例2的4h平均失重率0.0824％基础上，试验例1的平均失重率降低至0.0113％，损失的质量仅为对比例2的13.71％(0.0113％/0.0824％)，16h损失的质量仅为对比例2的10.64％(0.0128％/0.1203％)，表明热扩散后的泡沫镍铬合金，具有更好的抗腐蚀性能；并且结合图3，可知，合金化后的泡沫镍经过热扩散之后，铬的分布更加均匀，合金层厚度增加；相比于图2，图3中的镜面区域显著增加，表明了铬的扩散；再结合表1，可以表明，铬的扩散能够显著提高泡沫镍铬合金的抗腐蚀性能。
(2)力学性能
按照GB/T 228.1-2010试验标准进行抗压屈服强度的测定，结果见表2。
样品 抗压屈服强度 抗压屈服强度的提升率
对比例1 0.21MPa -
对比例2 2.80MPa 1233.33％
试验例1 3.16MPa 1404.76％
如表2所示，渗铬后，泡沫镍的抗压屈服强度得到了显著的提高，由0.21MPa提高到2.80MPa，提升了12倍左右；而进一步热扩散之后，抗压屈服强度进一步增强，增加至3.16MPa，提升了14倍，并且相对于对比例2，提升了13％左右，再次表明铬元素渗入泡沫镍中再进行热扩散，可以使得铬和镍之间的结合力更加稳固，形成的结构更加稳定，从而显著增加了泡沫镍铬合金的力学性能。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种泡沫镍铬合金的制备方法，其特征在于，包括：（1）获得泡沫镍；（2）在真空条件下，将泡沫镍和合金材料混合，进行合金处理，得到复合材料；（3）对所述复合材料进行热扩散，得到所述泡沫镍铬合金；
以质量计，所述合金材料包括：含铬金属或合金10~70份，分散剂20~60份，还原剂0.5~3份，活化剂1~10份；所述活化剂为氯化锌；
所述分散剂包括氧化铝、氧化硅、氧化镁中的至少一种；所述还原剂为镁；
在步骤（2）中，真空是指真空度小于13Pa；该合金处理的温度为梯度升温，分为三个阶段，第一阶段为439℃~732℃，升温速率小于5℃/min；第二阶段为732℃~917℃，升温速率小于10℃/min；第三阶段温度为917℃~1150℃；
步骤（3）是在真空或非氧化气氛中进行；所述热扩散的条件为：温度950℃~1300℃，时间为大于4h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中获得泡沫镍的方法包括：a）对有机多孔基体进行导电化处理，后电沉积镍金属，得到泡沫镍基体；b）对所述泡沫镍基体进行热处理，去除有机多孔基体，得到所述泡沫镍。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（b）是在真空或氢气气氛中进行；所述热处理的条件为：温度400℃~1000℃，时间为0.5~5h。
4.一种泡沫镍铬合金，其特征在于，通过权利要求1~3任一所述的制备方法得到。
5.根据权利要求4所述的泡沫镍铬合金，其特征在于，以质量计，所述泡沫镍铬合金包括：镍18~86份，铬12~80份，微量金属元素0~5份。
6.根据权利要求4所述的泡沫铬镍合金，其特征在于，所述泡沫镍铬合金的孔隙率为30%~98%；孔隙密度为5~200 PPI。
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