[发明专利]制备抗高温氧化的多孔金属基材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有特殊功能的多孔金属基材的制备方法，特别涉及抗高温化功能的多孔金属基材的制备方法。

背景技术

为改善多孔金属基材的耐高温性能，在其上形成含铬的合金镀层是一种不错的方式，而对于在多孔金属基材上形成这样一种合金镀法目前多采用直接电镀法、复合电镀法、热喷涂等工艺，虽然这些方法各具优点，电镀法镀层均匀、热喷涂快速等，但它们的缺点也是不容小觑的，主要体现在电镀及复合镀工艺环保性能差、热喷涂法的则不能形成有效含铬合金镀层，而同时这些方法对于形成含铬的合金镀层的多孔金属材料的耐高温性能仍不尽如人意，限制了材料的应用。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺环保性能较好、能改善多孔材料耐高温性能的方法。

本发明通过下述方案实现：

制备抗高温氧化的多孔金属基材的方法，包括以下步骤，

第一步：将铬源粉末、填充剂和活化剂按一定比例混合均匀后并干燥，制备成提供活性铬原子的混合粉末；所述铬源粉末为铬粉或铬铁粉中的一种，填充剂为氧化铝粉、碳化硅粉或氧化锆粉末中的一种或多种，活化剂为卤化铵粉末；

第二步：将多孔金属基材埋入上述混合粉末中，之后在900～1200℃条件下处理一定时间，冷却后取出粉末中的材料即可。

为形成良好的含铬金属镀层，提高多孔材料的抗高温氧化性能，所述混合粉末的各成份比例是铬源粉末∶填充剂∶活化剂为(10～60％)∶(30～80％)∶(0.3～10％)。所述的铬源粉末粒径与填充剂粉末的粒径相同且小于多孔金属孔径，一般可为100～800目，更优选200～500目。

考虑到具体应用环境，所述的多孔金属基材优选下述基材中的一种：多孔镍、多孔铜、多孔铁、多孔铁镍合金或多孔铜镍合金，其厚度可为0.5～100mm、孔径可为5～140PPI。

所述的热处理时间一般可为1～10h，优选2～6h。

与现有工艺相比，本发明的制备方法具有下述优点：

1.因本发明方法为干法工艺，无废水、废气产生，基本不会对环境产生污染，因此其环保性能优良。

2.通过本发明方法可在多孔金属基材上的骨架肋条的里外均形成含铬金属的合金层，可大大提高最后制得的多孔金属材料的抗高温氧化性能，实验发现，一般采用本发明方法制备的材料其在900℃循环10小时以上其材料仍可符合使用要求，而电镀覆铬等工艺制备的材料则在10小时左右就已变脆，材料不能使用。

附图说明

图1a：实施例1的多孔镍材料的内表面的电镜图

图1b：实施例1的多孔镍材料的内表面镀层元素分析图

图2a：实施例1的多孔镍材料的外表面的电镜图

图2b：实施例1的多孔镍材料的外表面镀层元素分析图

具体实施方式

实施例1

按下述步骤制备抗高温氧化的多孔镍材料，

第一步：将铬粉、氧化铝粉和氯化铵粉按下述比例混合均匀后并干燥，铬粉∶氧化铝粉∶氯化铵＝30∶68∶2，制备成含活性铬原子的混合粉末；

第二步：将45PPI、10mm厚、4000g/m²的一平米泡沫镍基材埋入上述混合粉末中，之后在1020℃条件下处理3小时，冷却后取出粉末中的材料即可。

将上述取出的多孔镍材料在高倍电镜下观察其骨架肋条内表面和外表面，并经元素分析，及对应元素分析分别如图1a和图1b所示，外表面的电镜图及对应元素分析分别如图2a和图2b所示，其结果表明在其内外表面均有镍和铬两种元素，由此说明经过上述方法，在多孔镍材料上形成了镍铬合金镀层。经检测，上述工艺制得的材料渗铬层增重28％。

为测试上述方法制备得到的含镍铬合金的泡沫镍材料的耐高温性能，分别在相同条件下对多孔镍标准样(对比样1)、采用电镀法的镍铬合金多孔镍样(对比样2)以及上述本发明样在900℃进行30小时循环氧化实验，实验的结果表明，对比样1和对比样2在不到10小时就已变脆，氧化明显，而本发明的材料则在30小时后的氧化增重量仍低于8％，表现出优良的高温抗氧化性能。

实施例2

按下述步骤制备抗高温氧化的多孔镍材料，

第一步：将铬粉、氧化锆粉和氯化铵粉按下述比例混合均匀后并干燥，铬粉∶氧化铝粉∶氯化铵＝15∶80∶5，制备成含活性铬原子的混合粉末；

第二步：将80PPI、4mm厚、1200g/m²的多孔镍基材埋入上述混合粉末中，之后在1100℃条件下处理1小时，冷却后取出粉末中的材料即可。