專利名稱：一種多孔合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金材料及其制備方法，特別是涉及一種多孔合金材料及其制備 方法。
背景技術(shù)：
在很多領(lǐng)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。在尾氣凈化基材等對(duì)多孔金屬材料需要耐高溫和高強(qiáng)度應(yīng)用領(lǐng)域，泡沫鎢是較好 的選擇。但由于其原料成本太高，且制作工藝復(fù)雜，因而價(jià)格高昂，不利于其大規(guī)模推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種耐高溫，具有較高強(qiáng)度，且制造成本低的多孔合金材料及其 制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明之多孔合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其表面鍍覆有鎳鎢合金，其中鎢的質(zhì)量 占金屬材料總質(zhì)量的百分比不少于0. 04% ；所述鎳鎢合金鍍覆量不少于50克/平米。為使材料既具有良好性能，又降低生產(chǎn)成本，所述鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的 百分比優(yōu)選0. 045% 1. 1%。制備所述多孔合金材料的方法包括以下步驟(1)采用公知的誘導(dǎo)共沉積電鍍法 或化學(xué)鍍法在多孔金屬基材表面鍍覆m-w合金，所述多孔金屬基材可選用目前各類常規(guī) 普通泡沫金屬材料，如泡沫鎳、泡沫鐵、泡沫鐵鎳合金、泡沫銅等；(2)在熱處理爐中對(duì)鍍覆 鎳鎢合金后的多孔金屬材料進(jìn)行熱處理，即得到表面被覆有鎳鎢合金的多孔合金材料。所述誘導(dǎo)共沉積電鍍法可采用下述電鍍液Ni2+濃度25 70g/L，W042—濃度 0. 06 0. 24mol/L，絡(luò)合劑濃度10 100g/L,加入氨水20 80g/L, pH值2 4，Ni2+由可 溶性鎳鹽提供，如硫酸鎳、氯化鎳等；WO42+由可溶性鎢酸鹽提供，如鎢酸鈉、鎢酸鉀等；絡(luò)合 劑采用可同時(shí)絡(luò)合鎳和鎢的絡(luò)合劑，如檸檬酸鈉、EDTA等。電鍍的其它工藝條件與現(xiàn)有電鍍 鎳的條件相同，如電流密度可依據(jù)材料的尺寸大小及所用電源整流器的大小等實(shí)際情況， 2 40A/dm2均可適用；而電鍍時(shí)間則依據(jù)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(jì)算確定；電鍍液溫度一般為35 70°C。化學(xué)鍍?nèi)芤簽镹i2+濃度2 7g/L，W042_濃度0. 03 0. 24mol/L,絡(luò)合劑濃度10 100g/L，加入氨水10 80g/L，pH值6 10，Ni2+由可溶性鎳鹽提供，如硫酸鎳、氯化鎳等； WO42-由可溶性鎢酸鹽提供，如鎢酸鈉、鎢酸鉀等；絡(luò)合劑采用可同時(shí)絡(luò)合鎳和鎢的絡(luò)合劑， 如檸檬酸鈉、EDTA等?；瘜W(xué)鍍其它工序及工藝條件均與現(xiàn)有化學(xué)鍍鎳的工序及工藝相同， 如化學(xué)鍍液溫度一般為35 70°C。所述熱處理的方法可在下述方式中選擇一種一是熱處理爐中有可以還原金屬 的氣氛，即向熱處理爐中通入可以還原金屬的氣體，這種氣體一般為包含還原氣體氫氣和保護(hù)氣體的混合氣體或是只有還原氣體氫氣；二是采用真空熱處理方法；熱處理溫度可為 300 1000°C，熱處理時(shí)間的選擇無特別限定，只需使材料表面具有金屬光澤無氧化現(xiàn)象 即可，一般而言，熱處理時(shí)間為0. 5 4小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)1、本發(fā)明多孔合金材料由于其表面覆有 鎳鎢合金，使其具有良好耐高溫氧化效果，實(shí)驗(yàn)表明，產(chǎn)品在900°c的高溫下保溫2h，其氧 化增重率小于3%，且仍能保持良好的強(qiáng)度。因此非常適合用于汽車尾氣凈化裝置；2、本發(fā) 明采用誘導(dǎo)共沉積電鍍法或化學(xué)鍍法鍍覆鎳鎢合金，相較于泡沫鎢的涂漿工藝，操作簡(jiǎn)單， 成本低，且鎢的分布均勻。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1本實(shí)施例之多孔合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基材為泡沫鐵，其表面鍍覆有鎳鎢合 金，其中鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的百分比為0. 069%;所述鎳鎢合金鍍覆量為50克/平 米。制備在厚3mm、60PPI、面密度(單位面積上的金屬量)500g/m2的泡沫鐵基材的 表面，采用誘導(dǎo)共沉積法電鍍Ni-W合金，電鍍液為Ni2+濃度為50g/L，WO/—為0. 12mol/L, 檸檬酸鈉60g/L，加入氨水30g/L，pH值為2. 5，Ni2+由硫酸鎳提供，W042_由鎢酸鈉提供。電 流密度為ΙΟΑ/dm2，溫度為50°C，鍍覆鎳鎢合金的量達(dá)到50g/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?dú)獾幕旌蠚?，熱處理溫度?00°C，時(shí)間為1小時(shí)。 經(jīng)上述工序所得多孔鐵鎳鎢合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)產(chǎn)品金屬總量為550g/m2，其中 W 占 0. 069% ο將上述得到的多孔鐵鎳鎢合金產(chǎn)品與泡沫鐵兩種材料同時(shí)在馬弗爐里900°C的高 溫下保溫2h，前者的氧化增重率約為2. 8%，小于3%，而后者則高達(dá)36. 7%，且前者經(jīng)高溫 氧化后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者則基本無強(qiáng)度，輕觸即碎。實(shí)施例2本實(shí)施例之多孔合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基材為泡沫鎳，其表面鍍覆有鎳鎢合 金，其中鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的百分比為1.06%;所述鎳鎢合金鍍覆量為130克/平 米。制備在厚1. 6mm、110PPI、面密度(單位面積上的金屬量)420g/m2的泡沫鎳基材 的表面，采用誘導(dǎo)共沉積法電鍍Ni W合金，電鍍液為Ni2+濃度為40g/L，W042-為0.24mol/ L，EDTA 30g/L，加入氨水50g/L，pH值為3，Ni2+由氯化鎳提供，W042—由鎢酸鉀提供。電流 密度為20A/dm2，溫度為40°C，鍍覆鎳鎢合金的量達(dá)到130g/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?dú)獾幕旌蠚猓瑹崽幚頊囟葹?000°C，時(shí)間為0. 5小 時(shí)。經(jīng)上述工序所得多孔鎳鎢合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)產(chǎn)品金屬總量為550g/m2，其 中W約占1. 06%。將上述得到的多孔鎳鎢合金產(chǎn)品與泡沫鎳兩種材料同時(shí)在馬弗爐里900°C的高溫 下保溫2h，前者的氧化增重率約為1. 8%，小于3%，而后者則高達(dá)12. 5%，且前者經(jīng)高溫氧 化后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者強(qiáng)度已大大降低，基本無法測(cè)試。
實(shí)施例3本實(shí)施例之多孔合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基才為泡沫鎳鐵合金，其表面鍍覆有 鎳鎢合金，其中鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的百分比為0. 045% ；所述鎳鎢合金鍍覆量為 300克/平米。制備在厚10mm、10PPI、面密度(單位面積上的金屬量)1700g/m2的多孔鎳鐵合 金基材的表面，采用誘導(dǎo)共沉積法電鍍Ni-W合金，電鍍液為Ni2+濃度為60g/L，WO/—為 0. 18mol/L，檸檬酸鈉100g/L，加入氨水80g/L，pH值為4，Ni2+由硫酸鎳提供，W042_由鎢酸鉀 提供。電流密度為15A/dm2，溫度為60°C，鍍覆鎳鎢合金的量達(dá)到300g/m2后停止電鍍。將電 鍍后的半成品置于真空熱處理爐中，熱處理溫度為300°C，時(shí)間為4小時(shí)。經(jīng)上述工序所得 多孔鐵鎳鎢合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)產(chǎn)品金屬總量為2000g/m2，其中W占0. 045%。將上述得到的多孔鐵鎳鎢合金產(chǎn)品與泡沫鐵鎳合金兩種材料同時(shí)在馬弗爐里 900°C的高溫下保溫2h，前者的氧化增重率約為2. 4%，小于3%，而后者則高達(dá)18. 7%，且 前者經(jīng)高溫氧化后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者基本無強(qiáng)度，輕觸即碎。實(shí)施例4本實(shí)施例之多孔合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基材為泡沫銅，其表面鍍覆有鎳鎢合 金，其中鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的百分比為0. 15%;所述鎳鎢合金鍍覆量為500克/平 米。制備在厚10mm、40PPI、面密度4400g/m2的泡沫銅基材的表面，采用化學(xué)鍍Ni W 合金，化學(xué)鍍液為Ni2+濃度為5.6g/L，W042-為0. 12 mol/L，檸檬酸鈉60g/L，加入氨水30g/ L，pH值為8，Ni2+由硫酸鎳提供，W042_由鎢酸鈉提供。溫度為45°C，鍍覆鎳鎢合金的量達(dá)到 500g/m2后停止。將化學(xué)鍍后的半成品置于真空熱處理爐中，熱處理溫度為300°C，時(shí)間為4 小時(shí)。經(jīng)上述工序所得多孔鐵鎳鎢合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)產(chǎn)品金屬總量為4900g/ m2，其中 W 占 0. 15%。將上述得到的多孔銅鎳鎢合金產(chǎn)品與泡沫銅合金兩種材料同時(shí)在馬弗爐里900°C 的高溫下保溫2h，前者的氧化增重率約為1. 9%，小于3%，而后者則高達(dá)25. 7%，且前者經(jīng) 高溫氧化后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者基本無強(qiáng)度，輕觸即碎。實(shí)施例5本實(shí)施例之多孔合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基材為泡沫鎳鐵合金，其表面鍍覆有 鎳鎢合金，其中鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的百分比為0. 25%;所述鎳鎢合金鍍覆量為800 克/平米。制備在厚10mm、10PPI、面密度(單位面積上的金屬量)1700g/m2的多孔鎳鐵合金 基材的表面，采用化學(xué)鍍Ni-W合金，化學(xué)鍍液為Ni2+濃度為7g/L，WO/—為0. 24mol/L,檸檬 酸鈉100g/L，加入氨水80g/L，pH值為8，Ni2+由氯化鎳提供，W042_由鎢酸鈉提供。溫度為 70°C，鍍覆鎳鎢合金的量達(dá)到800g/m2后停止。將化學(xué)鍍后的半成品置于熱處理爐中，爐中 通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚?，熱處理溫度?00°C，時(shí)間為1小時(shí)。經(jīng)上述工序所得多孔鐵鎳 鎢合金產(chǎn)品呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)產(chǎn)品金屬總量為2500g/m2，其中W占0. 25%。將上述得到的多孔鐵鎳鎢合金產(chǎn)品與沖孔鋼帶兩種材料同時(shí)在馬弗爐里900°C的 高溫下保溫2h，前者的氧化增重率約為2%，小于3%，而后者則高達(dá)18. 7%，且前者經(jīng)高溫 氧化后仍能維持在處理前的強(qiáng)度水平，后者基本無強(qiáng)度，輕觸即碎。
權(quán)利要求
一種多孔合金材料，其特征在于呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在基底多孔金屬材料的表面鍍覆有鎳鎢合金，其中鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的百分比不少于0.04％。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔合金材料，其特征在于所述鎳鎢合金的鍍覆量不少于50克/平米。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多孔合金材料，其特征在于鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量 的百分比為0. 045% 1. 1%。
4.一種權(quán)利要求1-3之一所述多孔合金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)采用誘導(dǎo)共沉積電鍍或者化學(xué)鍍方法在多孔金屬基材表面鍍覆Ni-W合金；(2)在熱處 理爐中對(duì)鍍覆鎳鎢合金后的多孔合金材料進(jìn)行熱處理。
5.如權(quán)利要求4所述多孔合金材料的制備方法，其特征在于所述誘導(dǎo)共沉積電鍍采 用以下條件的電鍍液=Ni2+濃度25 70g/L，WO42-濃度0. 06 0. 24mol/L,絡(luò)合劑濃度10 100g/L，加入氨水 20 80g/L, pH 值 24。
6.如權(quán)利要求4所述多孔合金材料的制備方法，其特征在于所述化學(xué)鍍?nèi)芤簽镹i2+ 濃度2 7g/L，WO42-濃度0. 03 0. 24mol/L,絡(luò)合劑濃度10 100g/L,加入氨水10 80g/ L，pH 值 6 10。
7.如權(quán)利要求46之一所述多孔合金材料的制備方法，其特征在于熱處理的方法選自 下列方法中的一種熱處理爐中有可還原金屬的氣氛，或采用真空熱處理方法。
8.如權(quán)利要求7所述多孔合金材料的制備方法，其特征在于所述可還原金屬的氣氛 為下述氣體中的一種還原氣體氫氣和保護(hù)氣體的混合氣體，或還原氣體氫氣。
9.如權(quán)利要求4-6之一所述的多孔合金材料的制備方法，其特征在于所述熱處理溫 度為 300 1000°C。
10.如權(quán)利要求7所述的多孔合金材料的制備方法，其特征在于所述熱處理溫度為 300 IOOOO。
全文摘要
一種多孔合金材料及其制備方法，該多孔合金材料呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在基底多孔金屬材料的表面覆有鎳鎢合金，其中鎢的質(zhì)量占金屬材料總質(zhì)量的百分比不少于0.04％，鎳鎢合金的被覆量不少于50克/平米。制備方法采用誘導(dǎo)沉積電鍍或化學(xué)鍍工藝，在普通多孔金屬材料表面鍍覆鎳鎢合金，經(jīng)熱處理后即可。本發(fā)明的多孔合金材料具有耐高溫和較高強(qiáng)度，其制備工藝簡(jiǎn)單，且成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C25D5/50GK101899690SQ20101030133
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者俞鈞, 劉純輝, 段志明, 洪志剛, 肖騰彬, 蔣素斌, 邵聰 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙力元新材料有限責(zé)任公司