[发明专利]钯合金-难熔金属复合管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于透氢复合管制备技术领域，尤其是涉及一种钯合金-难熔金属复合管及其制备方法。

背景技术

钯合金膜扩散法具有优异的纯化性能，是其它氢纯化方法所无法比拟的。但由于技术上的原因，钯合金膜扩散法还存在着许多亟待解决的问题，如膜的渗氢速率较低、强度不够高、使用寿命不够长等。同时有文献介绍透氢率的高低与钯合金膜的厚度成反比，钯合金膜厚度的降低不仅可以提高透氢率，同时可还以降低成本。目前，国内外对透氢钯膜的研究工作大都集中在钯复合膜，可用于钯膜的载体很多，主要有多孔陶瓷、多孔玻璃、不锈钢烧结材料、分子筛、致密金属等。

在已报道的钯复合膜研究中，陶瓷载体的缺点是易碎、不易密封、不易与其它部件连接，而且陶瓷载体与钯膜的热膨胀系数相差较大，当温度变化过快时易造成膜破裂。针对这些缺点，不锈钢烧结金属载体得到了重视，但它的耐氢脆、耐高温、耐腐蚀性等又造成了新的问题，同时不锈钢烧结材料是多孔的，其腐蚀速度远快于相应的无孔不锈钢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构设计合理、透氢效果好且成本低的钯合金-难熔金属复合管。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钯合金-难熔金属复合管，其特征在于：包括具有透氢能力的难熔金属材料制成的难熔金属管以及设置在难熔金属管内外侧的钯合金内管和钯合金外管，所述钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管同轴设置且三者经冶金结合形成透氢复合管；所述钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管的复合比为2～5∶4～30∶1～3。

所述钯合金内管和钯合金外管均由钯合金材料制成且所述钯合金材料为Pd、PdAg20、PdAg25或PdAgAuNi23-3-0.5；所述难熔金属材料为Nb、Zr、V或Ta。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便、可操作性强且所制备钯合金-难熔金属复合管性能优越的3的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、管材准备：按照复合比相应确定所需准备相应规格的钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管；

步骤二、管材表面处理：分别对步骤一中准备好的钯合金内管的外表面、难熔金属管的内外表面和钯合金外管的内表面进行打磨及抛光处理，且使得各被处理表面的粗糙度均达到0.3～0.8μm；

步骤三、复合并形成复合管坯：采用爆炸复合方法或扩散焊复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管进行复合，并形成由钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管组成的复合管坯；且复合时，先对钯合金内管和难熔金属管进行内复合，再对难熔金属管和钯合金外管进行外复合，获得透氢钯合金-难熔金属复合管坯；

步骤四、复合管成型加工处理：采用旋锻机、轧机和拉拔机对所述透氢复合管坯依次进行旋锻、轧制和拉拔加工处理，并获得结构和尺寸均符合设计要求的透氢复合管成品；且在旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退火处理工序。

上述步骤三中所述的采用爆炸复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管进行复合时，步骤一中所准备的难熔金属管的管材长度大于钯合金外管的管材长度且其小于钯合金内管的管材长度，其爆炸复合过程包括以下步骤：

3011、爆炸复合前进行退火处理：爆炸复合前，采用高温退火炉分别对钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管进行退火处理，对难熔金属管进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为10^-2～10^-3Pa，加热温度为800℃～1200℃且保温时间为30～90min；对钯合金内管和钯合金外管进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为10^-2～10^-3Pa，加热温度为700℃～850℃且保温时间为30～60min；

3012、内爆炸复合：进行内爆炸复合前，先对钯合金内管和难熔金属管进行装配且将二者均置于爆炸平台上；其次，在钯合金内管内部装药且所装炸药为粉状乳化炸药，装药时自上向下垂直且松散装药，所装成的内爆炸炸药包为柱状，所述柱状炸药包的高度与钯合金内管的高度相同且其直径小于钯合金内管的内径；接着，在柱状炸药上方进行引爆且起爆之后逐步向下进行爆炸复合，并获得内爆炸复合管坯；爆炸复合完后，采用切割设备切除所述内爆炸复合管坯上下两端部的未结合区；实际装药时，根据钯合金内管和难熔金属管的管径、壁厚和二者间需复合的程度，确定所装炸药的量；