钯合金-难熔金属复合管及其制备方法

专利名称：钯合金-难熔金属复合管及其制备方法
技术领域：
本发明属于透氢复合管制备技术领域，尤其是涉及一种钯合金-难熔金属复合管
及其制备方法。
背景技术：
钯合金膜扩散法具有优异的纯化性能，是其它氢纯化方法所无法比拟的。但由于 技术上的原因，钯合金膜扩散法还存在着许多亟待解决的问题，如膜的渗氢速率较低、强度 不够高、使用寿命不够长等。同时有文献介绍透氢率的高低与钯合金膜的厚度成反比，钯合 金膜厚度的降低不仅可以提高透氢率，同时可还以降低成本。目前，国内外对透氢钯膜的研 究工作大都集中在钯复合膜，可用于钯膜的载体很多，主要有多孔陶瓷、多孔玻璃、不锈钢 烧结材料、分子筛、致密金属等。 在已报道的钯复合膜研究中，陶瓷载体的缺点是易碎、不易密封、不易与其它部件 连接，而且陶瓷载体与钯膜的热膨胀系数相差较大，当温度变化过快时易造成膜破裂。针对 这些缺点，不锈钢烧结金属载体得到了重视，但它的耐氢脆、耐高温、耐腐蚀性等又造成了 新的问题，同时不锈钢烧结材料是多孔的，其腐蚀速度远快于相应的无孔不锈钢。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构设计 合理、透氢效果好且成本低的钯合金_难熔金属复合管。 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种钯合金-难熔金属复合管， 其特征在于包括具有透氢能力的难熔金属材料制成的难熔金属管以及设置在难熔金属管 内外侧的钯合金内管和钯合金外管，所述钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管同轴设置 且三者经冶金结合形成透氢复合管；所述钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管的复合比 为2 5 : 4 30 : 1 3。 所述钯合金内管和钯合金外管均由钯合金材料制成且所述钯合金材料为Pd、 PdAg20、 PdAg25或PdAgAuNi23-3-0. 5 ;所述难熔金属材料为Nb、 Zr、 V或Ta。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便、可操作性强且所制备钯合 金_难熔金属复合管性能优越的3的钯合金_难熔金属复合管制备方法，其特征在于该方 法包括以下步骤 步骤一、管材准备按照复合比相应确定所需准备相应规格的钯合金内管、难熔金 属管和钯合金外管； 步骤二、管材表面处理分别对步骤一中准备好的钯合金内管的外表面、难熔金属 管的内外表面和钯合金外管的内表面进行打磨及抛光处理，且使得各被处理表面的粗糙度 均达至U 0. 3 0. 8 ii m ; 步骤三、复合并形成复合管坯采用爆炸复合方法或扩散焊复合方法对步骤二中 经表面处理后的钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管进行复合，并形成由钯合金内管、难
4熔金属管和钯合金外管组成的复合管坯；且复合时，先对钯合金内管和难熔金属管进行内 复合，再对难熔金属管和钯合金外管进行外复合，获得透氢钯合金_难熔金属复合管坯；
步骤四、复合管成型加工处理采用旋锻机、轧机和拉拔机对所述透氢复合管坯依 次进行旋锻、轧制和拉拔加工处理，并获得结构和尺寸均符合设计要求的透氢复合管成品； 且在旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退火处理工序。
上述步骤三中所述的采用爆炸复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管、 难熔金属管和钯合金外管进行复合时，步骤一中所准备的难熔金属管的管材长度大于钯合 金外管的管材长度且其小于钯合金内管的管材长度，其爆炸复合过程包括以下步骤
3011、爆炸复合前进行退火处理爆炸复合前，采用高温退火炉分别对钯合金内 管、难熔金属管和钯合金外管进行退火处理，对难熔金属管进行退火处理时，高温退火炉内 的真空度为l(T2 10，a，加热温度为800°C 1200。C且保温时间为30 90min ;对钯合 金内管和钯合金外管进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为10—2 10—卞a，加热温度为 700°C 850。C且保温时间为30 60min ; 3012、内爆炸复合进行内爆炸复合前，先对钯合金内管和难熔金属管进行装配且 将二者均置于爆炸平台上；其次，在钯合金内管内部装药且所装炸药为粉状乳化炸药，装药 时自上向下垂直且松散装药，所装成的内爆炸炸药包为柱状，所述柱状炸药包的高度与钯 合金内管的高度相同且其直径小于钯合金内管的内径；接着，在柱状炸药上方进行引爆且 起爆之后逐步向下进行爆炸复合，并获得内爆炸复合管坯；爆炸复合完后，采用切割设备切 除所述内爆炸复合管坯上下两端部的未结合区；实际装药时，根据钯合金内管和难熔金属 管的管径、壁厚和二者间需复合的程度，确定所装炸药的量； 3013、外爆炸复合进行外爆炸复合前，先对钯合金外管和步骤二中所述切除未结 合区的内爆炸复合管坯进行装配且将二者均置于爆炸平台上，同时在钯合金外管外侧同轴 套装一药包套；其次，在所述药包套内侧装药且所装炸药为粉状乳化炸药，装药时自上向下 垂直且松散装药，所装成的外爆炸药包为管状，所述管状炸药包的高度与钯合金外管的高 度相同；接着，在管状炸药上方进行引爆且起爆之后逐步向下复合，并获得钯合金-难熔金 属复合管坯；实际装药时，根据钯合金外管和所述切除未结合区的内爆炸复合管坯的管径、 壁厚和二者间需复合的程度，确定所装装药的炸药量。 5.按照权利要求3所述的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于步骤 三中所述的采用扩散焊复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管、难熔金属管和钯 合金外管进行复合时，步骤一中所准备的钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管的管材长 度均相等，其扩散焊复合过程包括以下步骤 3021、内扩散焊复合进行内扩散焊复合前，先对钯合金内管和难熔金属管进行紧 密装配；之后采用高频感应加热热源对钯合金内管和难熔金属管进行扩散焊焊接，并获得 内扩散焊复合管坯；且进行内扩散焊焊接时，真空度高于10—卞a，焊接电流300士20A，电压 13士lkV，加热功率30士3kW，焊接时间30±5s ; 3022、外扩散焊复合进行外扩散焊复合前，先对钯合金外管和所述内扩散焊复合 管坯进行紧密装配；之后采用高频感应加热热源对合金外管和所述内扩散焊复合管坯进 行扩散焊焊接，并获得钯合金_难熔金属复合管坯；且进行内扩散焊焊接时，真空度高于 10—'Pa,焊接电流350 ±20A，电压14± lkV，加热功率31 ±3kW，焊接时间20±5s。
上述步骤二中进行管材表面处理时，还需对钯合金内管、难熔金属管和钯合金外 管进行去油处理。 上述步骤三中所述的获得透氢钯合金-难熔金属复合管坯后，还需采用高温退火 炉对所述钯合金_难熔金属复合管坯进行退火处理，并获得透氢复合管坯；且进行退火处 理时，高温退火炉内的真空度为10—2 10—卞a，加热温度为800°C 120(TC且保温时间为 30 90min。 上述步骤四中所述在旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退 火处理工序，其中旋锻处理过程中，旋锻道次加工率为30 40%，两次中间退火间的旋锻 加工率为50 60%;轧制处理过程中，轧制道次加工率为30 40%，两次中间退火间的轧 制加工率50 60 % ;拉拔加工处理过程中，拉拔道次加工率为15 25 % ，两次中间退火处 理间的拉拔加工率为30 40% ;并且旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行中间退火处理 时，均在惰性气体保护下进行，加热温度为720°C 120(TC且保温时间为30 90min。
所述旋锻处理、轧制处理和拉拔加工处理过程中，中间退火处理前均需对所述透 氢复合管坯进行除油清洗。 本发明与现有技术相比具有以下优点 1、所加工的钯合金-难熔金属复合管结构简单且性能优良，其将难熔金属在中间 钯合金在两侧的夹心状分布三层复合管，所使用的原料均为透氢材料，难熔金属的透氢率 和强度远高于钯合金，但难熔金属不具有对氢的选择透过性，该复合管内外表面均为5 15微米厚的钯合金层，中间层为难熔金属，具体以高选择透氢率和高强度的难熔金属为载 体，以对氢具有催化活性的钯合金为膜材料，因而具有对氢的催化特性、抗氧化性，同时具 有一定的强度和高选择渗氢率。综上，本发明通过在钯合金层中间加入难熔金属，提高透氢 率，增加强度。 2、加工步骤简单且设计合理、实现方便，以钯合金和难熔金属管材为原料，通过前 期坯料准备和处理，采用复合工艺使内、外层钯合金管与难熔金属管之间形成冶金结合，再 经过旋锻、轧制、拉拔加工及退火工艺将复合管加工成氢气净化器所需的小15 2X0. 3 0. 08mm的透氢复合管。 3、扩散焊复合采用的真空度高于10—3Pa，避免难熔金属的氧化。 4、所加工的钯合金-难熔金属复合管结合透氢性能和机械性能远远好于钯的难
熔金属与钯合金对氢具有的催化活性的钯合金两者的优点，通过复合和压力加工等方法保
证了金属结合区的焊接为冶金结合并保持原来金属的特性，提高透氢率和强度。 综上所述，本发明方法步骤简单、实施方便且所制备出的钯合金-难熔金属复合
管性能优良，不仅具备钯合金对氢的催化特性、抗氧化性，同时具备难熔金属的高强度和高
选择渗氢率。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明所制备钯合金_难熔金属复合管的结构示意图。
图2为本发明制备钯合金_难熔金属复合管的方法流程图。
附图标记说明
l-钯合金内管； 2-难熔金属管； 3-钯合金外管。
具体实施例方式
如图1所示的一种钯合金_难熔金属复合管，包括具有透氢能力的难熔金属材料 制成的难熔金属管2以及设置在难熔金属管2内外侧的钯合金内管1和钯合金外管3，所述 钯合金内管1、难熔金属管2和钯合金外管3同轴设置且三者经冶金结合形成透氢复合管； 所述钯合金内管1、难熔金属管2和钯合金外管3的复合比(即钯合金内管1、难熔金属管2 和钯合金外管3的横截面面积比)为2 5 : 4 30 : 1 3。实际复合后，钯合金_难 熔金属复合管成品中，所述钯合金内管1和钯合金外管3的厚度为5 15微米。
实际制备过程中，所述钯合金内管1和钯合金外管3均由钯合金材料制成且所述 钯合金材料为Pd、PdAg20、PdAg25或PdAgAuNi23-3-0. 5 ;所述难熔金属材料为Nb、Zr、 V或 Ta。 如图2所示的一种制备钯合金_难熔金属复合管的方法，包括以下步骤 步骤一、管材准备按照复合比相应确定所需准备相应规格的钯合金内管1、难熔
金属管2和钯合金外管3。 步骤二、管材表面处理分别对步骤一中准备好的钯合金内管1的外表面、难熔金 属管2的内外表面和钯合金外管3的内表面进行打磨处理，且使得各被处理表面的粗糙度 均达到0. 3 0. 8 ii m。进行管材表面处理时，还需对钯合金内管1、难熔金属管2和钯合金 外管3进行去油处理，具体是采用金属清洗剂进行去油清洗。 步骤三、复合并形成复合管坯采用爆炸复合方法或扩散焊复合方法对步骤二中 经表面处理后的钯合金内管1、难熔金属管2和钯合金外管3进行复合，并形成由钯合金内 管1、难熔金属管2和钯合金外管3组成的复合管坯；且复合时，先对钯合金内管1和难熔金 属管2进行内复合，再对难熔金属管2和钯合金外管3进行外复合，并获得透氢复合管坯。
本步骤中，获得透氢钯合金_难熔金属复合管坯后，还需采用高温退火炉对所述 钯合金_难熔金属复合管坯进行退火处理，并获得透氢复合管坯；且进行退火处理时，高温 退火炉内的真空度为10—2 10—卞a，加热温度为800°C 1200。C且保温时间为30 90min。
步骤四、复合管成型加工处理采用旋锻机、轧机和拉拔机分别对所述透氢复合管 坯依次进行旋锻、轧制和拉拔加工处理，并获得结构和尺寸均符合设计要求的透氢复合管 成品；且在旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退火处理工序。
在旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退火处理工序，其中旋 锻处理过程中，旋锻道次加工率为30 40%，两次中间退火间的旋锻加工率为50 60%; 轧制处理过程中，轧制道次加工率为30 40%，两次中间退火间的轧制加工率50 60%; 拉拔加工处理过程中，拉拔道次加工率为15 25%，两次中间退火处理间的拉拔加工率为 30 40%。并且旋锻处理、轧制处理和拉拔加工处理过程中，中间退火处理前均需对所述 透氢复合管坯进行除油清洗；并且旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行中间退火处理时， 均在惰性气体保护下进行，加热温度为800°C 120(TC且保温时间为30 90min。
实施例1 本实施例中，所制备的钯合金-难熔金属复合管包括由具有透氢能力的难熔金属 材料制成的难熔金属管2以及设置在难熔金属管2内外侧的钯合金内管1和钯合金外管3，
7所述钯合金内管1、难熔金属管2和钯合金外管3同轴设置且三者经冶金结合形成透氢复合管。 本实施例中，制备钯合金-难熔金属复合管时，包括以下步骤 步骤一、管材准备按照复合比相应确定需准备钯合金内管1、难熔金属管2和钯 合金外管3的管材壁厚和长度。所述钯合金内管1选用直径为小15X lmm的PdAg20管，难 熔金属管2选用小25X4. 5mm的铌管，钯合金外管3选用直径为小27 X 0. 6mm的PdAg20管。
步骤二、管材表面处理分别对步骤一中准备好的钯合金内管1的外表面、难熔金 属管2的内外表面和钯合金外管3的内表面进行打磨处理，且使得各被处理表面的粗糙度 均达到0. 4ii m。进行管材表面处理时，还需对钯合金内管1、难熔金属管2和钯合金外管3 进行去油处理，具体是采用金属清洗剂进行去油清洗。 打磨处理前或打磨处理后，根据步骤一中所确定需准备钯合金内管1、难熔金属管 2和钯合金外管3的管材长度并相应截取对应长度的管材，本实施例中，钯合金内管1的长 度为200mm，难熔金属管2的长度为190mm，钯合金外管3的长度为150mm。打磨处理后，再 对截取的钯合金内管1、难熔金属管2和钯合金外管3进行去油清洗。 步骤三、复合并形成复合管坯采用爆炸复合方法对步骤二中经表面处理后的钯 合金内管1、难熔金属管2和钯合金外管3进行复合时，步骤一中所准备的难熔金属管2的 管材长度大于钯合金外管3的管材长度且其小于钯合金内管1的管材长度，其爆炸复合过 程包括以下步骤 3011、爆炸复合前进行退火处理爆炸复合前，采用高温退火炉分别对钯合金内管 1、难熔金属管2和钯合金外管3进行退火处理，对难熔金属管2进行退火处理时，高温退火 炉内的真空度为10—2 10—卞a，加热温度为800°C 1200。C且保温时间为30 90min ;对 钯合金内管1和钯合金外管3进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为10—2 10—卞a，加 热温度为700°C 850。C且保温时间为30 60min。 本实施例中，对难熔金属管2进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为 1X10—乍a，加热温度为IOO(TC且保温时间为40min，之后随炉冷却至室温。对钯合金内管1 和钯合金外管3进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为3 X 10—2Pa，加热温度为850°C且 保温时间为30min，之后随炉冷却至室温。 3012、内爆炸复合进行内爆炸复合前，先对钯合金内管1和难熔金属管2进行装 配且将二者均置于爆炸平台上；其次，在钯合金内管1内部装药且所装炸药为粉状乳化炸 药，装药时自上向下垂直且松散装药，所装成的内爆炸炸药包为柱状，所述柱状炸药包的高 度与钯合金内管1的高度相同且其直径小于钯合金内管1的内径；接着，在柱状炸药上方 进行引爆且起爆之后逐步向下进行爆炸复合，并获得内爆炸复合管坯；爆炸复合完后，采用 切割设备切除所述内爆炸复合管坯上下两端部的未结合区；实际装药时，根据钯合金内管 1和难熔金属管2的管径、壁厚和二者间需复合的程度，确定所装装炸药量。
本实施例中，所装内爆炸装药即所述柱状炸药尺寸为小llX200mm。用工业电雷管 从上方起爆，且起爆之后逐步向下复合。 3013、外爆炸复合进行外爆炸复合前，先对钯合金外管3和步骤二中所述切除未 结合区的内爆炸复合管坯进行装配且将二者均置于爆炸平台上，同时在钯合金外管3外侧 同轴套装一药包套；其次，在所述药包套外侧装药且所装炸药为粉状乳化炸药，装药时自上向下垂直且松散装药，所装成的外爆炸炸药包为管状，所述管状炸药包的高度与钯合金外 管3的高度相同；接着，在管状炸药上方进行引爆且起爆之后逐步向下复合，并获得钯合 金-难熔金属复合管坯；实际装药时，根据钯合金外管3和所述切除未结合区的内爆炸复合 管坯的管径、壁厚和二者间需复合的程度，确定所装装药的炸药量。 本实施例中，所述外爆炸装药即所述管状炸药的尺寸为4 70X21. 5mm，用工业电 雷管从上方起爆，且起爆之后逐步向下复合，并获得PdAg20-Nb复合管坯。之后，用高温退 火炉对PdAg20-Nb复合管坯进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为7X10—卞a，加热温 度为900。C且保温时间为90min。 步骤四、复合管成型加工处理采用旋锻机、轧机和拉拔机分别对所述透氢复合管 坯依次进行旋锻、轧制和拉拔加工处理，并获得结构和尺寸均符合设计要求的透氢复合管 成品；且在旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退火处理工序。在旋锻 处理过程中，旋锻道次加工率为30 40%，两次中间退火间的旋锻加工率为50 60%;在 轧制处理过程中，轧制道次加工率为30 40%，两次中间退火间的轧制加工率50 60%; 在拉拔加工处理过程中，拉拔道次加工率为15 25%，两次中间退火处理间的拉拔加工率 为30 40% ;并且旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行中间退火处理时，均在惰性气体 保护下进行，加热温度为720°C 120(TC且保温时间为30 90min。另外，旋锻处理、轧制 处理和拉拔加工处理过程中，中间退火处理前均需对所述透氢复合管坯进行除油清洗。
具体而言，本实施例中，首先进行旋锻处理将爆炸复合的PdAg20-Nb复合管管坯 进行去油清洗；将去油清洗完的PdAg20-Nb复合管管坯在15T旋锻机上进行旋锻，旋锻时 把小12mm的芯棒穿在管中，使用小26mm 小16mm的模具依次进行4 6次的旋锻，并将 PdAg20-Nb复合管管坯加工成小16X2mm的PdAg20-Nb复合管管材。 其次，进行轧制处理将旋锻好的PdAg20-Nb复合管管材使用LD15轧机进行多道 次轧制，并将PdAg20-Nb复合管管材从(M6X2mm尺寸轧制到小6X0. 12mm尺寸。轧制道 次加工率在30 40%，两次中间退火间加工率50 60%。退火前必须进行除油清洗。
之后，进行拉拔加工处理，将小6 X 0. 12mm的PdAg20-Nb复合管管材在6米拉床上 使用拉丝模和芯杆配合控制，最终拉拔成小2X0.08mm的薄壁复合管。拉拔道次加工率在 15 25%，两次中间退火间加工率为30 40%。 本实施例中，旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行中间退火处理时，均在惰性气
体保护下进行，加热温度为82(TC且保温时间为30min。 最后，对拉拔处理后得到的透氢复合管成品进行定尺裁截。 实施例2 本实施例中，与实施例1不同的是，所述钯合金内管1 、难熔金属管2和钯合金外管 3的复合比为2 : 4 : 1，并且所述钯合金外管3的厚度为5微米。 实际制备时，与实施例1不同的是步骤二中分别对步骤一中准备好的钯合金内 管1的外表面、难熔金属管2的内外表面和钯合金外管3的内表面进行打磨处理时，使得 各被处理表面的粗糙度均达到0.3ym。步骤3011中爆炸复合前进行退火处理时，具体对 难熔金属管2进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为1 X 10—2Pa，加热温度为80(TC且 保温时间为90min ;对钯合金内管1和钯合金外管3进行退火处理时，高温退火炉内的真 空度为1X10—乍a，加热温度为70(TC且保温时间为30min。爆炸复合后，采用高温退火炉对PdAg20-Nb复合管坯进行退火处理。退火处理时，高温退火炉内的真空度为8X 10—卞a，加热 温度为90(TC且保温时间为50min。步骤四中旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行中间退 火处理时，均在氩气保护下进行，加热温度为80(TC且保温时间为90min。本实施例中，其余 工艺步骤和工艺参数均与实施例1不同。
实施例3 本实施例中，与实施例1不同的是，所述钯合金内管1 、难熔金属管2和钯合金外管 3的复合比为5 : 30 : 3，并且所述钯合金外管3的厚度为15微米。 实际制备时，与实施例1不同的是步骤二中分别对步骤一中准备好的钯合金内 管1的外表面、难熔金属管2的内外表面和钯合金外管3的内表面进行打磨处理时，使得各 被处理表面的粗糙度均达到0.8ym。步骤3011中爆炸复合前进行退火处理时，具体对难 熔金属管2进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为9. 9X10—卞a，加热温度为120(TC且 保温时间为30min ;对钯合金内管1和钯合金外管3进行退火处理时，高温退火炉内的真空 度为9. 9X 10—卞a，加热温度为85(TC且保温时间为30min。爆炸复合后，采用高温退火炉对 PdAg20-Nb复合管坯进行退火处理。退火处理时，高温退火炉内的真空度为9. 9X10—3Pa， 加热温度为120(TC且保温时间为30min。步骤四中旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行 中间退火处理时，均在氩气保护下进行，加热温度为120(TC且保温时间为90min。本实施例 中，其余工艺步骤和工艺参数均与实施例1不同。
实施例4 本实施例中，实际制备时，与实施例1不同的是步骤一中管材准备时，所述钯合 金内管l选用直径为小13X0. 8mm的PdAgAuNi23-3-0. 5管，难熔金属管2选用小22X4. 5mm 的铌管，钯合金外管3选用小23X0. 5mm的PdAgAuNi23-3-0. 5管。步骤二中分别对步骤一 中准备好的钯合金内管1的外表面、难熔金属管2的内外表面和钯合金外管3的内表面进 行打磨处理，且使得各被处理表面的粗糙度均达到0. 6 ii m。并且所截取钯合金内管1的长 度为150mm ;难熔金属管2的长度为150mm ;钯合金外管3的长度为150mm。
步骤三中采用扩散焊复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管1、难熔金 属管2和钯合金外管3进行复合时，步骤一中所准备的钯合金内管1、难熔金属管2和钯合 金外管3的管材长度均相等，其扩散焊复合过程包括以下步骤 3021、内扩散焊复合进行内扩散焊复合前，先对钯合金内管(1)和难熔金属管2 进行紧密装配；之后采用高频感应加热热源对钯合金内管(1)和难熔金属管2进行扩散 焊焊接，并获得内扩散焊复合管坯；且进行内扩散焊焊接时，真空度高于10—卞a，焊接电流 300士20A，电压13士lkV，加热功率30士3kW，焊接时间30士5s。 3022、外扩散焊复合进行外扩散焊复合前，先对钯合金外管(3)和所述内扩散焊 复合管坯进行紧密装配；之后采用高频感应加热热源对合金外管3和所述内扩散焊复合管 坯进行扩散焊焊接，并获得钯合金_难熔金属复合管坯；且进行内扩散焊焊接时，真空度 高于10—3pa，焊接电流350士20A，电压14± lkV，加热功率31 士3kW，焊接时间20士5s，获得 PdAg20-Nb复合管坯。 之后，采用高温退火炉对扩散焊复合的PdAg20-Nb复合管坯进行退火处理，且退 火处理时，高温退火炉内的真空度为8X10—卞a，加热温度为IIO(TC且保温时间为40min。
步骤四中进行旋锻处理时，首先将扩散焊接复合后得到的PdAgAuNi23-3-0. 5-Nb复合管管坯进行去油清洗；之后，将去油清洗完的PdAgAuNi23-3-0. 5_Nb复合管管坯在 15T旋锻机上进行旋锻，把(M2mm的芯棒穿在复合管管坯中，使用小22mm (M6mm的模 具依次进行3 4次的旋锻，将PdAgAuNi23-3-0. 5_Nb复合管管坯加工成小16X2mm的 PdAgAuNi23-3-0. 5_Nb复合管管材。旋锻道次加工率在30 40%，两次中间退火间加工率 50 60%。 进行轧制处理时，使用LD15轧机对旋锻好的PdAgAuNi23-3-0. 5_Nb复合管管材进 行多道次轧制，从小16X2mm尺寸轧制到小7X0. 2mm尺寸。轧制道次加工率在30 40%， 两次中间退火间加工率50 60%。轧制处理过程中，进行中间退火处理时，氩气保护下进 行，加热温度为72(TC且保温时间为40min。本实施例中，其余工艺步骤和工艺参数均与实 施例1不同。 进行拉拔加工处理时，把小7 X 0. 2mm的PdAgAuNi23_3_0. 5_Nb复合管管材在6米 拉床上使用拉丝模和芯杆配合控制，最终拉拔成小4X0. 15mm的PdAgAuNi23-3-0. 5_Nb薄 壁复合管。拉拔道次加工率在15 25% ，两次中间退火间加工率为30 40% 。拉拔加工处 理过程中，进行中间退火处理时，氩气保护下进行，加热温度为75(TC且保温时间为40min。 本实施例中，其余工艺步骤和工艺参数均与实施例1不同。
实施例5 本实施例中，与实施例1不同的是步骤一中管材准备时，所述钯合金内管1选用 直径为小20Xlmm的PdAg25管，难熔金属管2选用小33 X 5mm的铌管，钯合金外管3选用 小35X0.5mm的PdAg25管。步骤二中分别对步骤一中准备好的钯合金内管1的外表面、 难熔金属管2的内外表面和钯合金外管3的内表面进行打磨处理，且使得各被处理表面的 粗糙度均达到0.8ym。并且所截取钯合金内管l的长度为230mm;难熔金属管2的长度为 220mm ;钯合金外管3的长度为180mm。 步骤3011中爆炸复合前进行退火处理时，具体对难熔金属管2进行退火处理时， 高温退火炉内的真空度为8X 10—卞a，加热温度为85(TC且保温时间为90min ;对钯合金内管 1和钯合金外管3进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为1X10—乍a，加热温度为750°C 且保温时间为50min。步骤3012中所装内爆炸装药尺寸为小20 X 230mm ;步骤3013中所装 外爆炸装药尺寸为小100X32. 5mm。爆炸复合后进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为 8X 10—卞a，加热温度为85(TC且保温时间为60min。步骤三中所用的炸药为岩石粉状乳化炸 药。 步骤四中进行旋锻处理时，将爆炸复合的PdAg20-Nb复合管管坯进行去油清洗； 将去油清洗完的PdAg20-Nb复合管管坯在15T旋锻机上进行旋锻，旋锻时把小12mm的 芯棒穿在管中，使用小26mm 小16mm的模具依次进行4 6次的旋锻，并将PdAg20-Nb 复合管管坯加工成(M6X2mm的PdAg20-Nb复合管管材。其次，进行轧制处理将旋锻 好的PdAg20-Nb复合管管材使用LD15轧机进行多道次轧制，并将PdAg20-Nb复合管管 材从小16X2mm尺寸轧制到小6. 5X0. 15mm尺寸。轧制道次加工率在30 40 %，两次 中间退火间加工率50 60%。退火前必须进行除油清洗。最后，进行拉拔加工处理，将 小6. 5 X 0. 15mm的PdAg20-Nb复合管管材在6米拉床上使用拉丝模和芯杆配合控制，最终拉 拔成小3X0. lmm的薄壁复合管。拉拔道次加工率在15 25%，两次中间退火间加工率为 30 40%。并且旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行中间退火处理时，均在惰性气体保护下进行，加热温度为72(TC且保温时间为40min。本实施例中，其余工艺步骤和工艺参数均与实施例1不同。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
一种钯合金-难熔金属复合管，其特征在于包括具有透氢能力的难熔金属材料制成的难熔金属管(2)以及设置在难熔金属管(2)内外侧的钯合金内管(1)和钯合金外管(3)，所述钯合金内管(1)、难熔金属管(2)和钯合金外管(3)同轴设置且三者经冶金结合形成透氢复合管；所述钯合金内管(1)、难熔金属管(2)和钯合金外管(3)的复合比为2～5∶4～30∶1～3。
2. 按照权利要求1所述的钯合金-难熔金属复合管，其特征在于所述钯合金内管(1)和钯合金外管(3)均由钯合金材料制成且所述钯合金材料为Pd、 PdAg20、 PdAg25或 PdAgAuNi23-3-0. 5 ;所述难熔金属材料为Nb、 Zr、 V或Ta。
3. —种制备如权利要求l所述的钯合金-难熔金属复合管的方法，其特征在于该方法 包括以下步骤步骤一、管材准备按照复合比相应确定所需准备相应规格的钯合金内管(1)、难熔金 属管(2)和钯合金外管(3);步骤二、管材表面处理分别对步骤一中准备好的钯合金内管(1)的外表面、难熔金属管(2)的内外表面和钯合金外管(3)的内表面进行打磨及抛光处理，且使得各被处理表面 的粗糙度均达到0. 3 0. 8 ii m ;步骤三、复合并形成复合管坯采用爆炸复合方法或扩散焊复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管(1)、难熔金属管(2)和钯合金外管(3)进行复合，并形成由钯合金 内管(1)、难熔金属管(2)和钯合金外管(3)组成的复合管坯；且复合时，先对钯合金内管 (1)和难熔金属管(2)进行内复合，再对难熔金属管(2)和钯合金外管(3)进行外复合，获 得透氢钯合金_难熔金属复合管坯；步骤四、复合管成型加工处理采用旋锻机、轧机和拉拔机对所述透氢复合管坯依次进 行旋锻、轧制和拉拔加工处理，并获得结构和尺寸均符合设计要求的透氢复合管成品；且在 旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退火处理工序。
4. 按照权利要求3所述的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于步骤三中 所述的采用爆炸复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管(D、难熔金属管(2)和 钯合金外管(3)进行复合时，步骤一中所准备的难熔金属管(2)的管材长度大于钯合金外 管(3)的管材长度且其小于钯合金内管(1)的管材长度，其爆炸复合过程包括以下步骤`3011、 爆炸复合前进行退火处理爆炸复合前，采用高温退火炉分别对钯合金内管(1)、难熔金属管(2)和钯合金外管(3)进行退火处理，对难熔金属管(2)进行退火处理时， 高温退火炉内的真空度为10—2 10—卞a，加热温度为800°C 120(TC且保温时间为30 90min;对钯合金内管(1)和钯合金外管(3)进行退火处理时，高温退火炉内的真空度为 10—2 10—3pa，加热温度为700°C 850。C且保温时间为30 60min ;`3012、 内爆炸复合进行内爆炸复合前，先对钯合金内管(1)和难熔金属管(2)进行装 配且将二者均置于爆炸平台上；其次，在钯合金内管(1)内部装药且所装炸药为粉状乳化 炸药，装药时自上向下垂直且松散装药，所装成的内爆炸炸药包为柱状，所述柱状炸药包的 高度与钯合金内管(1)的高度相同且其直径小于钯合金内管(1)的内径；接着，在柱状炸药 上方进行引爆且起爆之后逐步向下进行爆炸复合，并获得内爆炸复合管坯；爆炸复合完后， 采用切割设备切除所述内爆炸复合管坯上下两端部的未结合区；实际装药时，根据钯合金 内管(1)和难熔金属管(2)的管径、壁厚和二者间需复合的程度，确定所装炸药的量；'3013、外爆炸复合进行外爆炸复合前，先对钯合金外管(3)和步骤二中所述切除未 结合区的内爆炸复合管坯进行装配且将二者均置于爆炸平台上，同时在钯合金外管(3)外 侧同轴套装一药包套；其次，在所述药包套内侧装药且所装炸药为粉状乳化炸药，装药时自 上向下垂直且松散装药，所装成的外爆炸药包为管状，所述管状炸药包的高度与钯合金外 管(3)的高度相同；接着，在管状炸药上方进行引爆且起爆之后逐步向下复合，并获得钯合 金-难熔金属复合管坯；实际装药时，根据钯合金外管(3)和所述切除未结合区的内爆炸复 合管坯的管径、壁厚和二者间需复合的程度，确定所装装药的炸药量。
5. 按照权利要求3所述的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于步骤三中 所述的采用扩散焊复合方法对步骤二中经表面处理后的钯合金内管(D、难熔金属管(2) 和钯合金外管(3)进行复合时，步骤一中所准备的钯合金内管(1)、难熔金属管(2)和钯合 金外管(3)的管材长度均相等，其扩散焊复合过程包括以下步骤'3021、 内扩散焊复合进行内扩散焊复合前，先对钯合金内管(1)和难熔金属管(2)进 行紧密装配；之后采用高频感应加热热源对钯合金内管(1)和难熔金属管(2)进行扩散 焊焊接，并获得内扩散焊复合管坯；且进行内扩散焊焊接时，真空度高于10—卞a，焊接电流 300士20A，电压13士lkV，加热功率30士3kW，焊接时间30±5s ;'3022、 外扩散焊复合进行外扩散焊复合前，先对钯合金外管(3)和所述内扩散焊复合 管坯进行紧密装配；之后采用高频感应加热热源对合金外管(3)和所述内扩散焊复合管坯 进行扩散焊焊接，并获得钯合金_难熔金属复合管坯；且进行内扩散焊焊接时，真空度高于 10—'Pa,焊接电流350 ±20A，电压14± lkV，加热功率31 ±3kW，焊接时间20±5s。
6. 按照权利要求3、4或5所述的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于步 骤二中进行管材表面处理时，还需对钯合金内管(D、难熔金属管(2)和钯合金外管(3)进 行去油处理。
7. 按照权利要求3、4或5所述的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于步 骤三中所述的获得透氢钯合金-难熔金属复合管坯后，还需采用高温退火炉对所述钯合 金_难熔金属复合管坯进行退火处理，并获得透氢复合管坯；且进行退火处理时，高温退火 炉内的真空度为10—2 10—卞a，加热温度为800°C 1200。C且保温时间为30 90min。
8. 按照权利要求3、4或5所述的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于步骤 四中所述在旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中，均需要进行多次中间退火处理工序，其中旋 锻处理过程中，旋锻道次加工率为30 40%，两次中间退火间的旋锻加工率为50 60%; 轧制处理过程中，轧制道次加工率为30 40%，两次中间退火间的轧制加工率50 60%; 拉拔加工处理过程中，拉拔道次加工率为15 25%，两次中间退火处理间的拉拔加工率为 30 40%;并且旋锻、轧制和拉拔加工处理过程中进行中间退火处理时，均在惰性气体保护 下进行，加热温度为720°C 1200。C且保温时间为30 90min。
9. 按照权利要求8所述的钯合金-难熔金属复合管制备方法，其特征在于所述旋锻 处理、轧制处理和拉拔加工处理过程中，中间退火处理前均需对所述透氢复合管坯进行除 油清洗。
全文摘要
本发明公开了一种钯合金-难熔金属复合管及其制备方法，其钯合金-难熔金属复合管包括由具有透氢能力的难熔金属材料制成的难熔金属管以及设置在难熔金属管内外侧的钯合金内管和钯合金外管，所述钯合金内管、难熔金属管和钯合金外管同轴设置且三者经冶金结合形成透氢复合管，三者的复合比为2～5∶4～30∶1～3。其制备方法包括步骤一、管材准备，二、管材表面处理，三、采用爆炸复合方法或扩散焊复合方法复合并形成复合管坯，四、复合管成型加工处理。本发明方法步骤简单、实施方便且所制备出的钯合金-难熔金属复合管性能优良，不仅具备钯合金对氢的催化特性、抗氧化性，同时具备难熔金属的高强度和高选择渗氢率。
文档编号B32B1/08GK101725770SQ20091025440
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者姜婷, 孙晓亮, 李银娥, 田广民, 马光 申请人:西北有色金属研究院