[發明專利]一種鎳鋁基合金多孔材料的制備方法

有效

• 申請號: 200810031136.3
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101260483A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 劉詠;何曉宇;劉彬;李為;張偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種鎳鋁基合金多孔材料的制備方法。

背景技術

多孔反應器是一種具有多孔結構的并能用來進行各種化學反應的載體。與傳統反應器相比，這種反應器具有高的比表面積，高的熱導率和高的質量遷移率等諸多優點。近些年來，多孔反應器作為結構緊湊而且高效的氫氣生產系統引起了研究人員的高度重視。

在通常情況下，多孔反應器采用的是不銹鋼和硅基材料作為結構板，同時把多孔支撐材料以及活化催化劑通過復雜的化學濺鍍方法鍍在結構板上。但由于不銹鋼的隔熱性能不好，而硅基材料的成型性和機械強度又不高，使得采用以上方法制備的多孔反應器性能受到很大影響。因此，開發既具有優良隔熱性能，又具有良好的成型性能和機械強度的多孔反應器材料是十分必要的。

鎳鋁基合金具有如熔點高、密度小、比強度高、抗氧化性好、高溫強度高等許多優點，同時由于元素鎳、鋁之間獨特的化學反應關系，使其特別適合于制備高孔隙度的多孔材料，多孔鎳鋁基合金具有良好的隔熱性能和催化性能，因此在多孔反應器用材方面具有較好的應用潛力。

目前，采用鎳鋁基合金來制備多孔反應器用多孔材料的研究并不多見。Y.S.Kim等采用粉末冶金的方法制備了用作燃料電池陽極材料的多孔Ni/Ni₃Al合金。結果發現由于多孔的Ni/Ni₃Al具有較大的表面積性能而提高了燃料電池的陽極與空氣的反應活性。D.H.Chun研究了蜂窩結構的Ni₃Al合金作為甲醇的分解催化劑來制氫的性能，發現采用Ni₃Al合金作為催化劑后甲醇的分解速度比采用Ni作為催化劑的分解速度明顯提高。A.Bohm等采用泡沫Ni為原料，放入混合了Al粉的粘接劑中浸漬，然后燒結生成多孔的鎳鋁基合金。以上各研究中生成的多孔鎳鋁基合金均存在以下幾個問題：1、是孔隙大小不可控，2、孔隙分布不均勻，3、孔隙度不能自由調節。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種工藝方法簡單、操作方便、生產成本低、孔隙大小可控，孔隙分布均勻，孔隙度可自由調節的鎳鋁基合金多孔材料的制備方法。

本發明---一種鎳鋁基合金多孔材料的制備方法，包括下述工藝步驟：

1、備料

按重量百分比：Ni粉∶Al粉∶NaCl粉＝6.5∶1∶(3～24)

其中：Ni粉的粒徑為1~10μm；

Al粉的粒徑為10~100μm；

NaCl的粒徑根據所制備的多孔材料的孔徑要求選擇0.01~1mm；

2、混料：

將步驟1配好的Ni粉、Al粉及NaCl粉末放入混料機，混勻。

3、冷壓成型：

將步驟2所得混合物，在500~600Mpa壓力下冷壓成形。

4、低溫燒結：

將步驟3所得冷壓坯放入真空度控制在0.1~10Pa的燒結爐內，以5~20℃的速率升溫至500~650℃進行燒結，保溫時間：1~4h，使Al粉與Ni粉發生擴散反應形成金屬間化合物，減少熱爆情況的產生

5、中溫脫除造孔劑：

在步驟4低溫燒結后，繼續以5~20℃的速率升溫至800~950℃，保溫1~4h，脫除殘留造孔劑。

6、高溫燒結：

在步驟5中溫脫除造孔劑的基礎上繼續以5~20℃的速率升溫至1000℃，保溫1~4h，后隨爐冷卻，在該溫度下燒結使金屬間化合物繼續反應，完全形成Ni₃Al相。

發明由于采用上述工藝方法，具有如下優點：

1.本發明所采用的原料為元素Ni粉、Al粉和NaCl粉末，原料成本相對較低；本發明的工藝簡單、流程短、設備均為常規設備，加工成本可以很好的控制。與現有技術采用泡末Ni等為原料相比，可有效降低制備成本。

2.采用此發明所制備的鎳鋁合金材料的孔隙度較高，經高溫燒結后孔隙度可達90％，與現有的粉末冶金方法制備的多孔鎳鋁基合金孔隙度低于60％相比，材料的孔隙度要高得多。

3.本發明可以根據具體的需要通過調整造孔劑的粒度，進而調整鎳鋁基合金多孔材料的孔隙度，調節的辦法簡單方便。

4.本發明由于采用NaCl作為造孔劑，在燒結過程中易于脫除，故所制備的多孔材料受造孔劑污染程度較小，此外，脫除過程與燒結過程可以同時進行，與現有技術中燒結與脫除造孔劑分步進行相比，可有效縮短工藝流程，降低成本。