专利名称：Ni－Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔材料及其制备工艺，更具体地讲，本发明涉及一种Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，属于材料合成与加工领域。在国际专利分类表中本发明应分为C部。
背景技术：
汽车尾气净化器是汽车尾气排放的控制单元，其性能的好坏直接决定尾气的过滤效果。在净化器中起净化作用的是三元催化剂，而催化剂是附着在各种载体上，载体的性能、形式直接影响到催化转化效果。因此，催化剂载体是汽车尾气净化器的关键部件。
目前，载体主要是陶瓷和金属两类，陶瓷载体的热稳定性好，但脆性大，经常因剧烈的震动和热冲击而破碎，从而失去净化功能，并造成排气堵塞，而且陶瓷载体的热容量大，使附着的催化剂在汽车冷启动时催化转化效果差；金属载体强度高，导热性好，但耐热性差，热胀系数大，且制造工艺复杂，价格昂贵。
多孔金属间化合物是一种理想的催化剂载体材料，有着广阔的应用前景。目前，制备多孔材料的方法有熔炼法、粉末冶金法、纤维冶金法、铸造法、金属沉积法、腐蚀造孔法、氧化还原烧结法等。尽管它们基于不同的原理，从不同结构层次出发，但都各具特色，在多孔材料的研制、生产中发挥了重要作用。但是，这些工艺大都存在设备投资大、工序复杂、工艺过程耗时长、能量消耗大、设备复杂等缺点，而且制得的多孔材料的孔隙度可控性差。要获得理想的催化剂载体，材料本身和多孔载体的制备技术同等重要，从某种意义上讲，这种制备技术的水平在很大程度上制约着载体材料的功能发挥，同时也制约着多孔材料在更广阔领域、更关键场合的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种用Ni、Al元素之间的化学反应制备Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺。和已有技术相比，本发明的工艺简单，成本低，而性能更为优越。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的其工艺步骤如下(一)配制粉末(4)备好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(5)对Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均为200-400目，
Al、NiAl粉末的粒度均为100-200目，(6)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中Ni70-80％Al15-25％Co2-8％Fe1-5％Cu1-5％NiAl 1-10％，在这种反应体系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干；(三)混合在球磨机上混合，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为50-75rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热300-450℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。
在具体实施例中在所述的烘干步骤中，烘干的温度为150-200℃，烘干的时间为6-8小时。
在所述的混合步骤中，在球磨机上混合的时间为10-15小时。
所述的加热炉为真空加热炉。
第一实施例的工艺步骤如下(一)配制粉末(1)备好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)对Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均为400目，Al、NiAl粉末的粒度均为2 00目，(3)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中Ni 71％
Al18％Co3％Fe2％Cu3％NiAl 3％，在这种反应体系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干8小时；(三)混合在球磨机上混合10小时，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为55rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热300℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。
所述的加热炉为真空加热炉。
第二实施例的工艺步骤如下(一)配制粉末(1)备好Ni、Al、Cu、NiAl粉末，(2)对Ni、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Cu粉末的粒度均为200目，Al、NiAl粉末的粒度均为100-150目，(3)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中Ni70-79％Al15-24％Cu1-5％NiAl 5-10％，在这种反应体系里，Ni、Al、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干8小时；(三)混合在球磨机上混合10小时，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为75rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热450℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。
所述的加热炉为真空加热炉。
由于本发明采用了上述的技术方案，本发明具有以下优点和积极效果1、利用Ni-Al之间的化学反应原位合成多孔的Ni-Al系金属间化合物材料；2、合成的多孔材料内部的孔洞形貌是三维立体连通的网络状结构，具有大的比表面积；3、通过改变原位反应过程的各种工艺参数，调整反应体系的配比，可使合成的多孔材料的机械强度、孔洞大小、孔隙率在很大范围内变化。
4、充分利用化学反应热的热效应，既节能，又减少设备投资；5、Ni、Al反应速度快，合成多孔材料效率高；6、反应合成工艺简单，且无环境污染。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明实施例1-多孔Ni、Al金属间化合物催化剂载体汽车尾气净化器催化剂载体的种类、组成、表面积、孔结构、导热性、耐热性、机械强度、制备方法等对催化剂都有重要的影响，一种理想的车用催化剂载体应具备下列条件①不含使催化剂中毒的物质；②高的热稳定性；③足够的机械强度；④细孔结构和大的比表面积；⑤低的热容量、高的热导率；⑥热胀系数小，与涂层有良好的结合强度。在本实施例中采用Ni-Al原位反应技术获得多孔的金属间化合物催化剂载体，本实施例的具体工艺步骤如下(一)配制粉末(1)备好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)对Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均为400目，Al、NiAl粉末的粒度均为200目，(3)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中
Ni71％Al18％Co3％Fe2％Cu3％NiAl 3％，在这种反应体系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干8小时；(三)混合在球磨机上混合10小时，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为55rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热300℃；(六)利用通电加热钨丝引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)轻轻脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。此处的备用也包括后续加工整理。经检验原位反应技术获得的多孔Ni-Al金属间化合物载体孔洞数量可达600-900孔/平方英寸；耐高温性为1100℃；热导率可达2.0×10-2J·S-1·cm-1·k-1；热膨胀系数为1.1×10-6·k-1；抗压强度可达到37.2Mp。
实施例2-多孔Ni、Al金属间化合物液体过滤器多孔Ni、Al金属间化合物材料可用于多种液体的过滤，当液体通过多孔材料时，借助于其内部的三维孔结构，紊流可以被转换成非常稳定的层流，从而有利于滤杂和排气。本实施例是关于采用Ni-Al原位反应技术获得多孔的金属间化合物过滤器的实施例，具体步骤如下(一)配制粉末(1)备好Ni、Al、Cu、Ni Al粉末，(2)对Ni、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Cu粉末的粒度均为200目，Al、NiAl粉末的粒度均为100-150目，(3)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中
Ni 70-79％Al 15-24％Cu 1-5％NiAl 5-10％，在这种反应体系里，Ni、Al、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干8小时；(三)混合在球磨机上混合10小时，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为75rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热450℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。
此处所述的备用包括进行后续加工整理的内容。经检测原位反应技术获得的多孔Ni-Al金属间化合物液体过滤器，孔洞数量可达400-600孔/平方英寸。该种过滤器可用于下列场合1、蒸汽120-250度水蒸汽被广泛用于化学、制药及其它工业的设备清洗过程中，用多孔Ni-Al金属间化合物液体过滤器可去除金属细屑或其它杂质。
2、石油制品石油及其它燃料利用中常存在一个难题，就是去除杂质和水，这个难题尤其困扰水力液压装制、石油加工系统。将多孔材料制成管状，用于使用过的机器油，交通工具用油的清洁效果极好。在多孔过滤管上加疏水材料可深度清除石油制品中的水。本品可多次重复使用。用烧烤、吹洗方式清洗。
3、环水、饮用水本品能够有效清除水中的各种混合悬浮物，降低它们的结合力10倍。回收方式是，重复清洗吹洗，8％HCI溶液清洗。
4、清洁排放的水生物法清洁污水必须使其氧化，为此通过本品在水中加入压缩空气从而使其氧化。
5、其它用途养鱼池被充氧气，可用作补氧机。金属间化合物材料的性能介于金属和陶瓷之间，具有高温结构材料所期望的优异性能，具有密度低、高温比强度、比刚度、 抗蠕变、抗氧化、抗腐蚀等一系列的优点。利用本工艺将金属间化合物材料作成多孔状，用于汽车尾气净化器的载体，可满足载体的高温强度、耐热冲击性、热稳定性要求，并且因其极高的化学稳定性，在高温下不与催化剂反应，不会使催化剂中毒，以及高的热导率，可保证催化剂不被烧结而失去活性。因此，金属间化合物多孔材料是理想的催化剂载体材料。这种材料在污水处理、石油化工催化剂载体方面以及冶金过滤和日常生活等各个方面也具有广阔的应用前景。需要说明的是和本发明一样，应用本工艺，Ti-Al、Fe-Al、Ni-Ti系金属间化合物也可以作成和本发明一样的多孔材料。
权利要求
1.一种Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于其工艺步骤如下(一)配制粉末(1)备好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)对Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均为200-400目，Al、Ni Al粉末的粒度均为100-200目，(3)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中Ni 70-80％Al 15-25％Co 2-8％Fe 1-5％Cu 1-5％NiAl1-10％，在这种反应体系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干；(三)混合在球磨机上混合，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为50-75rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热300-450℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。
2.根据权利要求1所述的Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于在所述的烘干步骤中，烘干的温度为150-200℃，烘干的时间为6-8小时。
3.根据权利要求1所述的Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于在所述的混合步骤中，在球磨机上混合的时间为10-15小时。
4.根据权利要求1所述的Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于所述的加热炉为真空加热炉。
5.根据权利要求1、2、3所述的Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于其工艺步骤如下(一)配制粉末(1)备好Ni、Al、Co、Fe、Cu、NiAl粉末，(2)对Ni、Co、Fe、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Co、Fe、Cu粉末的粒度均为400目，Al、NiAl粉末的粒度均为200目，(3)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中Ni 71％Al 18％Co 3％Fe 2％Cu 3％NiAl3％，在这种反应体系里，Ni、Al、Co、Fe、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干8小时；(三)混合在球磨机上混合10小时，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为55rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热300℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。
6.根据权利要求5所述的Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于所述的加热炉为真空加热炉。
7.根据权利要求1、2、3所述的Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于其工艺步骤如下(一)配制粉末(1)备好Ni、Al、Cu、NiAl粉末，(2)对Ni、Cu、Al、NiAl粉末分别过筛，其中Ni、Cu粉末的粒度均为200目，Al、NiAl粉末的粒度均为100-150目，(3)按照下述质量百分比分别称量粉末，其中Ni 70-79％Al 15-24％Cu 1-5％NiAl5-10％，在这种反应体系里，Ni、Al、Cu是反应剂，NiAl为生成相和稀释剂；(二)烘干将上述称量完毕的各种粉末分别烘干8小时；(三)混合在球磨机上混合10小时，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为75rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热450℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。
8.根据权利要求7所述的Ni-Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其特征在于所述的加热炉为真空加热炉。
全文摘要
一种Ni－Al金属间化合物多孔材料及其制备工艺，其工艺步骤如下(一)配制粉末；(二)将各种粉末分别烘干；(三)在球磨机上混合，将混合后的粉末装入下端为漏斗形的送粉罐内；(四)装模具(1)将模具安放在所述的送粉罐下方的转盘上，(2)令转盘带动模具旋转，旋转速度为50－75rot/min，(3)开启送粉开关，粉末自由下落模具内，随着粉末的下落，同时轻微地敲击模具壁，使粉末密实；(五)将装入粉末的模具在加热炉中预热300－450℃；(六)通电加热引发反应，反应结束后关闭电源；(七)制品连同模具一起随炉缓冷至室温；(八)脱去模具，将多孔制成品码放好，备用。和已有技术相比，本发明的工艺简单，成本低，而性能更为优越。
文档编号C22C19/03GK1584083SQ20041004649
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月10日 优先权日2004年6月10日
发明者崔洪芝 申请人:崔洪芝