[發明專利]一種核電池透氣窗用多孔鉑透氣片的制備方法

有效

• 申請號: 201810687428.6
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108817403B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 胡銳;李勁光;楊劼人
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22F5/00
• 分類號: B22F5/00;B22F3/14;B22F3/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種核電池透氣窗用多孔鉑透氣片的制備方法，將確定的合理的粉體粒度和孔隙率與壓力燒結法結合，制備出具有極小透氣率的多孔鉑透氣片。本發明適于制備滿足極小透氣率要求的多孔鉑透氣片，所得到的多孔鉑透氣片的孔隙率為20％～22％，以保證多孔金屬內部孔隙具有較好的連通性，同時又能有效控制閉孔、盲孔的數目。得到的多孔鉑透氣片實現了極小透氣率，并能夠有效的使金屬顆粒緊密連接，基本消除粉體團簇現象，且使多孔鉑透氣片在具有良好透氣性能的同時兼具較高的強度。

技術領域

本發明涉及金屬粉末冶金領域，具體是一種具有極小透氣率的核電池透氣窗用多孔鉑透氣片的制備方法。

背景技術

具有極小透氣率的多孔鉑透氣片是組成核電池透氣窗必不可少的組件。核電池在使用過程中隨著原子的的衰變而產生氦氣，氦氣在電池內積聚會增大電池內壓力，顯著增加電池的爆裂的風險，因此透氣窗排氣成為核電池工作過程中必不可少的環節。然而，為防止核電池內劇毒物質通過透氣窗泄漏，透氣窗的透氣率必須嚴格控制在極小的值，一般為7kPa壓強下氦氣流量下僅為0.01～0.03cm³/s。這就對透氣窗的關鍵組成部件——具有極小透氣率多孔鉑透氣片的制備提出了嚴格的要求。

目前國內對多孔貴金屬研究只局限在大透氣率或納米孔隙制備的研究上，對極小透氣率多孔鉑透氣片制備的研究尚為空白。

在公開號為CN106964345A的發明創造中，公開了一種納米多孔銀合金材料及其制備方法，以及在公開號為CN102151840A的發明創造中，公開了一種三維多孔網絡結構貴金屬合金納米材料的制備方法。上述各發明創造中分別利用去合金化方法制備了納米多孔銀及銀合金、鉑鈀合金、鈀釕合金等多孔貴金屬合金。但是，以上研究均集中在納米多孔貴金屬方面，制備出的多孔體透氣率很大，無法滿足極小透氣率(7kPa壓強下氣流0.01～0.03cm³/s)的性能要求。

目前國外對極小透氣率的多孔鉑透氣片制備的制備有所研究，但十分稀少且存在工藝上的不足。文獻“DennisC.McNeil,Fabricationoflightweightradioisotopeheaterunithardwarecomponents,AI PConferenceProceedings1043(1996)361”中，McNeil等人將鉑粉置于鋼模內冷壓成型，然后將成型的鉑片在真空燒結爐內于1350±15℃燒結30～40min，制備出的透氣片透氣率可以滿足極小透氣率要求。然而冷壓工藝對粉體質量要求很高，尤其是在制備極小透氣率透氣片的過程中由于多孔體本身孔隙率很小，冷壓會導致粉體分布不均勻出現局部團簇現象，導致透氣片的透氣性能不穩定。文獻“G.B.Ulrich,Themetallurgicalintegrityofthefritventassemblydiffusionbond,NasaSti/reconTechnicalReportN,95(1995)235-244”中，Ulrich等人將銥粉和底盤一同在石墨模具中1500℃真空燒結1h，然后將底盤、銥粉、頂盤一同在1900℃，2.25kg負載下真空壓力燒結2h，最后在635℃條件下燒結2h，制備出了多孔銥透氣窗。雖然該種工藝制備出的透氣窗透氣性較小，但是燒結溫度過高對壓力燒結設備提出了苛刻的要求，使生產成本大大提升，另外工藝過程繁瑣也降低了生產效率。

鉑族金屬熔點高(一般在2100℃以上)，較低溫度下(1400℃以下)燒結頸形成困難，致使該類多孔貴金屬的燒結工藝如壓制壓力、燒結溫度、燒結時間、真空度、燒結收縮控制等，均無法直接參考現有多孔金屬的工藝方法。因此，有必要提出一種成本低廉且有效的制備有極小透氣率的多孔鉑透氣片的方法，并實現工程應用。根據美國NASA宇航局對核電池透氣窗的多孔鉑透氣片的透氣性能要求，所述極小透氣率是在7kPa下氦氣流量為0.01～0.03cm³/s，透氣片直徑為12mm。

發明內容

為克服現有技術中存在的生產成本高、生產效率低的不足，本發明提出了一種核電池透氣窗用多孔鉑透氣片的制備方法。