专利名称：一种在多孔金属基材上形成功能层的方法
技术领域：
本发明涉及本发明涉及一种形成功能层的方法，特别涉及在多孔金属基材上形成 功能层的方法。
背景技术：
在很多领域常用到各种多孔金属材料，如电池基材用的泡沫镍，过滤材料用的泡 沫铁镍等。而不同的应用领域对多孔金属材料的性能要求是不同的，在多孔金属材料应用 于机动车尾气净化基材、高温环境过滤材料时其抗高温氧化性能是考虑的关键指标。而在 多孔基材上形成功能层的方法目前多是采用在基材表面热喷途、电镀、粉末熔烧法等工艺， 但这类工艺，一是对环境污染严重，二是多孔材料深度方向功能涂层的形成受多孔材料孔 径、厚度的限制大，耐高温性能仍不理想，三是加工设备要求真空或惰性气氛，设备投资大。 而对于粉末渗金属工艺而言，目前的研究基本停留在对于金属工件、金属板材等致密基材 的应用上，多孔金属材料是否能应用该方法、如何应用都暂无研究素材参考。
发明内容
本发明旨在提供一种制备工艺环保性能较好、耐高温氧化性能优良、设备投资较 小的在多孔金属材料形成功能层的方法。本发明的实现方案如下将多孔金属基材置入由金属粉末、填充剂和催渗剂组成的耐高温渗剂粉末中，之 后在900 1200°C条件下热处理一定时间；所述金属粉末由Cr、Al、Mn、Co、Mo、Ti、W、V或 Re的其中一种或两种以上组成；所述填充剂选自氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化锆、氮化硼 或陶瓷粉末中的一种或多种；所述催渗剂为卤化铵类，如NH4Cl、NH4Br等。实验发现，为使形成的功能层性能较优，所述的金属粉末、填充剂和催渗剂三组分 的比例为(10 60% ) (30 80% ) (0. 3 10% )。所述的金属粉末粒径与填充剂 粉末的粒径相同且小于多孔金属孔径，金属粉末粒径与填充剂粉末的粒径为100 800目， 更优选为200 500目。为提高材料的耐高温性能，所述金属粉末优选Cr、Al或其混合物。所述的多孔金属基材优选下述基材中的一种多孔镍、多孔铁或多孔铁镍合金等， 其厚度可为0. 5 100mm、孔径可为5 140PPI。形成良好功能层的热处理时间为1 15h，更优选2 乩。与现有工艺相比，本发明的制备方法具有下述优点1.与现有工艺相比，本发明最重要的是将原本只应用于致密金属材料的金属粉末 热渗工艺成功应用到了多孔金属材料上，并找到了一定的适用工艺条件；而另一方面这种 方法使得在多孔金属基材上形成了具有很好保护膜的合金镀层，研究表明这样的功能合金 层至少具有改善多孔材料耐高温性能的功能。2.因本发明方法为干法工艺，无废水、废气产生，基本不会对环境产生污染，因此其环保性能优良。
具体实施例方式实施例1按下述步骤制备包含镍铬合金功能层的多孔镍材料第一步将200目铬粉、200目氧化铝粉和氯化铵粉按铬粉氧化铝粉氯化铵粉 =30 68 2比例混合均勻后并干燥，制备成耐高温渗剂粉；第二步将孔径为45PPI、厚度为10mm、面密度为4000g/m2的多孔镍基材埋入上述 混合粉末中，之后在1100°c条件下处理2小时，冷却后取出粉末中的材料即可。经检测，上述工艺制得的材料渗层增重M %，并且经电镜和元素分析测定，在材料 的骨架肋条的内外表面形成了铬含量梯度分布镍铬合金。本实施例的多孔镍材料30小时 的氧化增重低于8%，材料性能仍保持。实施例2按下述步骤制备包含铁镍铬铝合金功能层的多孔铁镍材料第一步将100目铬粉、100目铝粉、100目碳化硅粉和氯化铵粉按铬粉铝粉碳 化硅粉氯化铵粉=M 4 68 4比例混合均勻后并干燥，制备成耐高温渗剂粉；第二步将孔径为10PPI、厚度为50mm、面密度为15000g/m2的多孔铁镍基材埋入 上述混合粉末中，之后在900°C条件下处理6小时，冷却后取出粉末中的材料即可。经检测，上述工艺制得的材料渗层增重30%，并且经电镜和元素分析测定，在材料 的骨架肋条的内外表面均形成了铁镍铬铝合金。上述方法制得的含耐高温合金层的多孔铁 镍在900°C氧化循环30小时，实验结果发现，30小时的氧化增重量8%，材料性能仍保持。实施例3按下述步骤制备包含铁镍钨合金功能层的多孔铁镍材料第一步将400目钨铁粉、400目高岭土粉(经110(TC焙烧Ih)和氯化铵粉按钨 粉氧化铝粉氯化铵粉=55 50 5比例混合均勻后并干燥，制备成耐高温渗剂粉；第二步将孔径为120PPI、厚度为1. 5mm、面密度为800g/m2的多孔铁镍基材埋入 上述混合粉末中，之后在1000°c条件下处理3小时，冷却后取出粉末中的材料即可。经检测，上述工艺制得的材料渗层增重为10%，并且经电镜和元素分析测定，在材 料的骨架肋条的内外表面均形成了铁镍钨合金。上述方法制得的含钨合金层的多孔铁镍在 900°C氧化循环30小时，实验结果发现，30小时的氧化增重量10%，材料性能仍保持。实施例4按下述步骤制备包含镍钛合金功能层的多孔镍材料第一步将250目钛铝合金粉(含钛60%、铝；35%、碳5% ) ,250目氧化铝粉和溴 化铵粉按钛粉氧化铝粉氟化铵粉=30 65 5比例混合均勻后并干燥，制备成耐高 温渗剂粉；第二步将孔径为70PPI、厚度为5. 5mm、面密度为1500g/m2的多孔镍基材埋入上 述混合粉末中，之后在900°C条件下处理3小时，冷却后取出粉末中的材料即可。经检测，上述工艺制得的材料渗层增重20%，并且经电镜和元素分析测定，在材 料的骨架肋条的内外表面均形成了镍钛铝合金。上述方法制得的镍钛合金层的多孔铜在900°C氧化循环30小时，实验结果发现，30小时的氧化增重量10%，材料性能仍保持。
权利要求
1.一种在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于将多孔金属基材置入由金 属粉末、填充剂和催渗剂组成的耐高温渗剂粉末中，之后在900 1200°C条件下热处理一 定时间；所述金属粉末由Cr、Al、Mn、Co、Mo、Ti、W、V或Re的其中一种或两种以上组成；所 述填充剂选自氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化锆、氮化硼或陶瓷粉末中的一种或多种；所述催 渗剂为卤化铵类。
2.如权利要求1所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于所述的金 属粉末、填充剂和催渗剂三组分的比例为(10 60% ) (30 80% ) (0. 3 10% )。
3.如权利要求2所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于所述的金 属粉末粒径与填充剂粉末的粒径相同且小于多孔金属孔径。
4.如权利要求3所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于所述的金 属粉末粒径与填充剂粉末的粒径为100 800目。
5.如权利要求4所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于所述的金 属粉末粒径与填充剂粉末的粒径为优选为200 500目。
6.如权利要求1 5之一所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于 所述金属粉末优选Cr、Al或其混合物。
7.如权利要求1 5之一所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于 所述的多孔金属基材优选下述基材中的一种多孔镍、多孔铜、多孔铁、多孔铁镍合金或多 孔铜镍合金。
8.如权利要求6所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于所述的多 孔金属基材优选下述基材中的一种多孔镍、多孔铜、多孔铁、多孔铁镍合金或多孔铜镍合金。
9.如权利要求1所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于所述的热 处理时间为1 15h。
10.如权利要求9所述的在多孔金属基材上形成功能层的方法，其特征在于所述的热 处理时间优选2 乩。
全文摘要
本发明提供了一种在多孔金属基材上形成功能层的方法，将多孔金属基材置入由金属粉末、填充剂和催渗剂组成的耐高温渗剂粉末中，之后在900～1200℃条件下热处理一定时间；金属粉末由Cr、Al、Mn、Co、Mo、Ti、W、V或Re的其中一种或两种以上组成；填充剂选自氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化锆、氮化硼或陶瓷粉末中的一种或多种；催渗剂为卤化铵类。本发明将金属粉末热渗工艺成功应用到了多孔金属材料上，并找到了一定的适用工艺条件；该方法在多孔金属基材上形成了具有很好保护膜的合金镀层；另外本发明方法为干法工艺，无废水、废气产生，基本不会对环境产生污染，环保性能优良。
文档编号C23C10/34GK102121090SQ20111003983
公开日2011年7月13日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者俞钧, 唐文进, 朱济群, 王洁琼, 蒋素斌, 谢红雨, 陈立辉 申请人:长沙力元新材料有限责任公司