SU1061829A1

SU1061829A1 - Method of preparing porous materials

Info

Publication number: SU1061829A1
Application number: SU802879053A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Валерьевич Серебряков; Игорь Дмитриевич Чашечкин
Original assignee: Институт физики твердого тела АН СССР
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1983-12-23

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий термообработку издели из металла в присутствии кислородсодержащего газа до получени сло компактной окалины G последующим его восстановлением газбообразным восстановителем до металла, отличающийс тем, что, с целью получени любой формы сообщающейс и регулируемой пористости, преимущественно в сплавах на основе благородных металлов и металлов, образующих при окислении летучие окислы, издели дополнительно подвергают стабилизирующемуф отжигу в среде нейтрального газа ъ в интервале температур 0,6-0,9 .METHOD FOR OBTAINING POROUS MATERIALS, including heat treatment of a metal product in the presence of an oxygen-containing gas to form a compact scale G layer and its subsequent reduction with a gaseous reducing agent to a metal, characterized in that in order to obtain any form of communicating and controlled porosity, mainly in noble metal based alloys and metals that form volatile oxides during oxidation, the products are additionally subjected to stabilizing annealing in a neutral gas environment in and temperature interval 0.6-0.9.

Description

0000

IN:IN:

со Изобретение относитс к области получени пористых материалов из металлических сплавов, в том числе на основе благородных металлов и металлов, образующих при окислении летучие окислы, и может быть испол эовано дл изготовлени пористых покрытий на готовых издели х, изго товлени фильтров и катализаторов большой удельной поверхностью, при готовлени композиционных материалов , пайки в электронной технике. Известен способ получени порис тых металлов путем введени в расплав легирующей присадки, образующей газовую фазу при затвердевании Недостатком этого.способа вл етс невозможность непосредственного создани пористости в готовых издели х геометрической ф глы или создани на них пористых по крытий определенной толщины Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс способ получени пористых материалов , заключающийс в том, что изде ли из металла подвергают термообработке в присутствии кислородсодержащего газа до получени сло компактной окалины с последующим его восстановлением газообразным восстановителем до металлаС2. Одт;нако реализовать существующий способ не удаетс в случае сплавов на Основе благородных метал лов и металлов, образующих при. оки лении летучие окислы. Это обусловлено тем, что -в известном способе дл создани порис того покрыти необходимо предварительно на поверхности издели получить слой компактного окисла. Осу ществить на практике подобный-процесс дл сплавов на основе благородных металлов и металлов, образующих летучие окислы, не представл етс возможным, Целью изобретени вл етс получение любой сообщающейс и ре .улируемой пористости, преимущественно в сплавах на основе благородн металлов и металлов, образующих при окислении летучие, окислы. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени пористых металлических материалов путем термообработки издели из металла в присутствии кислородсодержа щего газа до получени окалины с по следующим его восстановлением г азообразны-м восстановителем до металла , издели дополнительно подвергают стабилизирующему отжигу в среде нейтрального газа в и 1тервале температур 0,6-0,9 Тпд, При этом нейтральна атмосфера отжига выбрана дл того, чтобы пред Отвратить восстановление второй фазы сплава под слоем пористости в течение стабилизирующего отжига. Интервал температур обработки выбран из следующих соображений. Экспериментально установлено, что давление га зообразных продуктов реакции восстановлени в дискретных порах превыша ет механическую прочность материала при температурах выше 0,6 Тд, это приводит к росту пор и их сли нию в сообщающиес цепочки. С увеличением температуры отжига в сплаве интенси фицируетс процесс рекристаллизации, и при температурах выше 0,9 Tf,д он преп тствует образовавк;- сообщающейс пористости по всей глубине пористого сло . Предложенный способ реализуетс следующим образом, В качестве заготовки берут готовое изделие после восстановительного отжига и изготовл емое преимущественно из сплава на основе бла1;ородных металлов или металлов, образующих при окислении летучие окислы , в котором содержатс дискретные включени второй фазы, способные образовывать при восстановлении газообразные продукты реакции. Затем эту заготовку подвергают стабилизирующему отжигу в нейтральной атмосфере в интервале температур 0,6-0,9 в процессе которого дискретные поры под действием внутреннего давленА газообразных продуктов реакции восстановлени растут и сливаютс в сообщающиес цепочки. Реализаци такой обработки приводит к созданию в материале пористого сло строго определенной толщины. Достижение необходимых параметров сообщающейс пористости i осуществл етс за счет изменени содержани второй фазы в сплаве и выбора соответствующей температуры ,: и длительности стабилизирующего отжига Пример 1. Получение.пористого сплава серебра. Проводилась обработка сплава А-2,4 ат.%, В качестве заготовки брали плоский образец размером 14x28 мм и толщиной 0,6 мм, полученный в результате восстановлени в атмосфере водорода при 430°С сплава серебра , содержащего дискретные включени закиси медио Стабилизирующий отжиг проводили в кварцевой ампуле, через которую пропускали технически чистый аргон. Ампулу помешали в разогретую до 670°С печь сопротивлени и выдерживали в течение.15 мин после чего ее охлаждали на воздухе до комнатной температуры. В результате в образце получают сообщающуюс пористость по всейThe invention relates to the field of producing porous materials from metal alloys, including those based on noble metals and metals that form volatile oxides during oxidation, and can be used to make porous coatings on finished products, to manufacture filters and catalysts with a large specific surface. , when preparing composite materials, soldering in electronic equipment. A known method of producing porous metals by introducing into the melt a dopant forming a gas phase during solidification. The disadvantage of this method is the impossibility of directly creating porosity in the finished products of a geometrical form or creating porous coatings of a certain thickness on them. The closest to the invention according to technical The essence is a method of obtaining porous materials, which consists in the fact that the product made of metal is subjected to heat treatment in the presence of oxygen-containing gas. to obtain a compact scale layer followed by its reduction with a reducing gas to metallaS2. Odt; however, the existing method cannot be realized in the case of alloys based on noble metals and metals forming. Oxidation of volatile oxides. This is due to the fact that in a known method for creating a porous coating it is necessary to obtain a layer of compact oxide on the surface of the product. Practicing a similar process for alloys based on noble metals and metals forming volatile oxides is not possible. The aim of the invention is to obtain any connected and reproducible porosity, mainly in alloys based on noble metals and metals forming volatile oxidation, oxides. This goal is achieved by the fact that according to the method of obtaining porous metal materials by heat treatment of a metal product in the presence of an oxygen-containing gas to produce scale, by following its reduction with an oxygen reducing agent to metal, the product is additionally subjected to stabilizing annealing in a neutral gas medium and in interval 1 temperatures of 0.6-0.9 TPd. At the same time, the neutral annealing atmosphere is chosen in order to prevent the recovery of the second phase of the alloy under the porosity layer to flow no stabilizing annealing. The processing temperature range is selected from the following considerations. It was established experimentally that the pressure of the gaseous products of the reduction reaction in discrete pores exceeds the mechanical strength of the material at temperatures above 0.6 Td, this leads to the growth of pores and their fusion into communicating chains. With an increase in the annealing temperature in the alloy, the recrystallization process is intensified, and at temperatures above 0.9 Tf, it prevents the formation of a porous layer throughout the depth of the porous layer. The proposed method is implemented as follows. As a blank, the finished product is taken after reduction annealing and produced mainly from an alloy based on ferrous metals or metals that form volatile oxides during oxidation, which contain discrete inclusions of the second phase that can form gaseous products during reduction. reaction. Then this preform is subjected to stabilizing annealing in a neutral atmosphere in the temperature range of 0.6-0.9, during which the discrete pores under the action of the internal pressure of the gaseous reduction reaction products grow and merge into connected chains. The implementation of such processing leads to the formation of a porous layer of a strictly defined thickness in the material. Achieving the required parameters of the associated porosity i is accomplished by changing the content of the second phase in the alloy and selecting the appropriate temperature: and the duration of the stabilizing annealing. Example 1. Preparation of a porous silver alloy. A-2.4 at.% Alloy was treated. A flat sample with a size of 14x28 mm and a thickness of 0.6 mm, obtained as a result of reduction of silver alloy containing discrete inclusions of media oxide in a hydrogen atmosphere at 430 ° C, was taken as a blank. Stabilizing annealing was performed in a quartz ampoule through which technically pure argon was passed. The ampoule was stirred into a resistance furnace heated to 670 ° C and held for 15 minutes after which it was cooled in air to room temperature. As a result, the sample receives a reported porosity throughout

толщине восстановленного сплава с размером пор пор дка 3 мкм.the thickness of the reduced alloy with a size of about 3 microns.

Пример 2. Получение пористой меди.Example 2. Obtaining porous copper.

Стабилизирующему отжигу подвергали образец размером 14x28 мм и толщиной 0,8 мм,. полученный в результате восстановлени в атмосфере водорода при 500°С сплава меди с 0,41 вес.% кислорода, в котором кислород в основном сосредоточен в частицах закиси меди. Отжигпроводили в кварцевой ампуле в токе технит чески чистого аргона при нормальном давлении. Ампулу помещали в разогретую до 730°с печь сопротивлени иA sample of 14x28 mm and a thickness of 0.8 mm was subjected to stabilizing annealing. obtained as a result of reduction in a hydrogen atmosphere at 500 ° C of a copper alloy with 0.41 wt.% oxygen, in which oxygen is mainly concentrated in particles of cuprous oxide. Annealing was carried out in a quartz ampoule in a current of technically pure argon at normal pressure. The vial was placed in a resistance furnace and heated to 730 ° C.

выдерживали в течение 10 мин, , затем охлаждали на воздухе до комнатной температуры. Получают образец, кото1Ж1Й содержит пористый металл по всей толщине восстановленного сплава с размером пор пор дка 2,5 мкм.kept for 10 min, then cooled in air to room temperature. A sample is obtained that contains a porous metal throughout the thickness of the reduced alloy with a pore size of about 2.5 microns.

Использование способа получени пористых металлических материалов обеспечивает по сравнению с из - вестным достижение любой формы сообщающейс и регулируемой пористости, преимущественно в сплавах на основе благородных металлов и металлов, образующих при окислении летучие окислы.The use of the method of obtaining porous metallic materials provides, in comparison with the known, the attainment of any form of communicating and controlled porosity, mainly in alloys based on noble metals and metals, which form volatile oxides during oxidation.

Claims

METHOD FOR PRODUCING POROUS MATERIALS, including heat treatment of a metal product in the presence of an oxygen-containing gas to obtain a compact scale layer with its subsequent reduction with a gaseous reducing agent to a metal, characterized in that, in order to obtain any form of interconnected and controlled porosity, mainly in alloys based on noble metals and metals forming in the oxidation of volatile oxides product is further subjected to annealing stabilieiruyuschemu ₈ in a neutral gas atmosphere in the range 0.6-0.9 Temperature T _PA.

00 s ©