[發明專利]一種多孔鉻合金材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010301336.3
• 申請日: 2010-02-08
• 公開（公告）號: CN101831674A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 洪志剛;肖騰彬;段志明;俞鈞;蔣素斌;劉純輝;邵聰
• 申請（專利權）人: 長沙力元新材料有限責任公司
• 主分類號: C25D3/06
• 分類號: C25D3/06;C25D5/50
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀

技術領域

本發明涉及一種合金材料及其制備方法，特別是涉及一種多孔鉻合金材料及其制備方法。

背景技術

在很多領域常用到各種多孔金屬材料，如電池基材用的泡沫鎳，過濾材料用的泡沫銅等。鉻被認為具有耐高溫性能，因此，多孔鉻合金被認為適于用作機動車尾氣凈化基材。其制備方法，目前，多是采用在基材表面熱噴鉻、熱滲鉻等工藝，但這類工藝，一是成本高，二是覆鉻不均勻，且被覆量不易控制，因此，其耐高溫性能受到很大影響，而大大限制了多孔鉻合金的使用和生產。

發明內容

本發明旨在提供一種具有良好耐高溫、較高強度、制造成本較低的多孔鉻合金材料，并提供一種成本低廉可適合大規模生產的制備方法。

本發明的技術方案如下：

本發明之多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，基底材料為多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合金，基底材料表面鍍覆有金屬鉻，鉻的質量占金屬材料總質量的5～30％。

為提高材料性能，金屬鉻的鍍覆量宜不少于20克/平米。

制備所述多孔鉻合金材料的方法包括以下步驟：(1)在多孔金屬鐵、鎳或鐵鎳合金表面電鍍鉻；(2)在熱處理爐中對電鍍鉻后的材料進行熱處理。

電鍍鉻可選擇如下工藝：鉻酐：200-250g/L；硫酸：1-2g/L；三價鉻：0.6-1.2g/L；Cr-1添加劑：12-20ml/L，主要是鹵化有機二酸如溴化丁二酸、溴化丙二酸等；鉻抑霧劑，主要成分是表面活性劑如十二烷基硫酸鈉等，使用濃度1-2ml/L；溫度：30-60℃；電流密度可依據材料的尺寸大小及所用電源整流器的大小等實際情況，10-50A/dm²均可適用；而電鍍時間則依據所需鍍覆的合金量、電流密度、材料面積等，按法拉第定律公式計算即可得知。

熱處理的方法可在下列方式中選擇一種：一是熱處理爐中有可還原金屬的氣氛，即向熱處理爐中通入對金屬有還原作用的氣體，如含氫氣、氮氣的混合氣體；二是采用真空熱處理方法；兩種熱處理方式的溫度均為800-1000℃，保溫時間4～8小時。

與現有技術相比，本發明具有以下優勢：

(1)本發明的多孔鉻合金產品由于其表面覆有通過熱處理的金屬鉻，鉻與基體金屬合金化，使得材料具有良好耐高溫氧化效果，實驗表明產品在900℃的高溫下保溫2h，其氧化增重率小于4％，且仍能保持良好的強度，因此適合用于汽車尾氣凈化裝置；

(2)本發明采用電鍍法在多孔基材上鍍覆金屬鉻，不僅成本低，而且金屬鉻的分布均勻，滲透率高，熱處理后合金化程度高，進一步提高材料的耐高溫氧化性能。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

本實施例之多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，基底材料為多孔鐵鎳合金，多孔鐵鎳合金表面被覆有金屬鉻，鉻的質量占金屬材料總質量的28％；金屬鉻的覆有量為1550克/平米。

制備：在厚10mm、30PPI、面密度(單位面積上的金屬量)4000g/m²的泡沫鐵鎳合金基材的表面，電鍍鉻，電鍍液為：鉻酐：250g/L?硫酸：2g/L?三價鉻：1.2g/L?Cr-1添加劑：20ml/L?鉻抑霧劑：2ml/L；電流密度為20A/dm²，溫度為50℃。鍍覆金屬鉻的量達到1550g/m²后停止電鍍。將電鍍后的半成品置于熱處理爐中，爐中通入氫氣和氮氣的混合氣體，熱處理溫度為950℃，保溫時間為5小時。經上述工序所得多孔鐵鎳鉻合金產品呈三維網狀結構，整個產品金屬總量為5550g/m²，其中鉻約占材料總質量的28％。

將本實施例多孔鐵鎳鉻合金產品與泡沫鐵鎳合金兩種材料同時在馬弗爐中900℃的高溫下保溫2h，前者的氧化增重率約為3.2％，小于4％，而后者則高達18.7％，且前者經高溫氧化后仍能維持在處理前的強度水平，后者則基本無強度，輕觸即碎。

實施例2

本實施例之多孔鉻合金材料呈三維網狀結構，基底材料為泡沫鎳，泡沫鎳表面被覆有金屬鉻，鉻的質量占材料總質量的17％；金屬鉻的覆有量為88克/平米。