专利名称：一种多孔铬合金材料及其制造方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔袼合金材料，属于热喷涂技术领域，所述多孔铬合金 材料应用于机动车尾气过滤、加热器及燃烧器面板、工业气体过滤、耐高温及 化学腐蚀的催化剂载体、电极材料等多种领域。本发明还涉及所述多孔铬合金 材料的制造方法和用途。
背景技术：
多孔金属材料因其质轻、比表面积大、结构均匀、机械性能及可加工性能 好，可广泛应用于过滤、化工、能源'、散热、吸音等多种领域。随着人们认识 的深入，对于耐高温、抗腐蚀、可适用于恶劣工况及更高要求的多孔金属材料 的需求尤为突出。制造多孔金属材料的方法有很多种，如果按所处理的金属的状态，可以分 位以下几大类1、基于金属熔体的方法；2、基于金属粉末的方法；3、基于金 属蒸气的方法；4、基于金属离子的方法。粉末冶金属于基于金属粉末的方法。在国际上，已有欧美等国采用粉末冶 金等工艺开发出一系列多孔铬合金材料，已应用在机动车尾气过滤、燃烧器面 板、电极材料等方面，但普遍存在通孔率不高、成本昂贵的问题。国内一般采用的电沉积法是基于金属离子的方法。公开号为CN 1786287A 的中国发明专利申请公开了一种电沉积法制造的梯度多孔金属材料，其特征在 于沿平板状多孔金属体的厚度剖面、从一侧到另一侧的质量密度和孔隙率都 是呈连续的梯度分布，其厚度范围为0.5 10.0mm ，质量密度为0.1 0.5g/cm3范 围，孔隙率为85 99%范围，质量密度梯度数值从O.Ol到2.0g/mVcm范围。其 制造工艺如下在导电的多孔体的内外表面上电沉积金属或其合金，以该多孔 体为阴极，以欲制得的多孔金属材料的同种金属或其合金直接地或装入钦筐内 作为阳极，采用两台或两台以上的电镀电源，将负极"并联"于阴极上，而正 极各自连接到分立于阴极两侧的阳极上，通过独立调整两侧阳极的电压、电流、 极间距、阳极有效面积之一或几个工艺参数，使等势面向低电场强度方向移动，并由此形成与场强梯度趋势一致的沉积金属量的梯度，从而按照所要求的产品 规格，来制造梯度多孔金属材料。热喷涂是一种表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分。它是利用某 种热源(如电弧、等离子弧或燃烧火焰等)将粉未状或丝状的金属或非金属材 料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压縮空气以一定速度喷射到 预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。
发明内容
本发明的目的第一方面在于提出一种多孔铬合金材料，所述多孔铬合金材 料的孔隙率更高，表观质量密度更小，均匀性更好、更耐高温、抗蚀性更好， 以解决现在的多孔铬合金材料存在的通孔率不高，耐高温、抗腐蚀性能不能进 一步满足人们要求的问题。作为本发明第一方面的一种多孔铬合金材料，其特征在于包括由具有多孔 结构的金属或非金属材料构成的基材，受热熔化后的铬合金颗粒热喷涂在基材 的表面及内部。所述铬合金为镍铬合金、铁铬铝合金、其它含铬的不锈钢中的一种或几种。 所述具有多孔结构的金属材料为金属丝网或多孔金属材料。 所述多孔金属材料为铜、铁、镍、铅、锡、锌或其合金系列。 所述具有多孔结构的非金属材料为聚氨酯、聚醚泡沫海棉、纤维网、无纺布 中的一种。所述基材的厚度从1.5mm 80mm，每英寸上孔数PPI为5 130个之间。 或所述基材的厚度目数在2.5 200，孔径从0.05 10mm。本发明的目的的第二方面在于提出上述多孔铬合金材料的制造方法，所述 方法旨在制造出上述多孔铬合金材料，所提出的多孔铬合金材料的制造方法的 成本还应当低廉，以解决现在的制造方法造成成本高的问题。作为本发明第二方面的一种多孔铬合金材料的制造方法，其特征在于采用 具有多孔结构的金属及非金属材料作为基体，采用热喷涂的方法制造所述多孔 铬合金材料；其步骤是，热源加热铬合金材料至熔融或半熔融，借助压缩气体， 将熔化状态的金属铬合金雾化成颗粒，然后将铬合金颗粒热喷镀在基体的表面 及内部，热喷镀好后冷却、除尘得到多孔铬合金材料。本发明还可以在冷却、除尘后，通过化学方法或热处理方法去除基材，再经 氢氧化还原处理后得到多孔铬合金材料。本发明采用的热源是以气体、液体燃料或电弧作为热源。在上述方法中，所述铬合金材料选用线材、粉末、管状焊丝、球形颗粒或块 状靶材中的一种或几种。所述多孔铬合金材料应用于机动车尾气过滤、加热器及燃烧器面板、工业 气体过滤、耐高温及化学腐蚀的催化剂载体、电极材料等多种领域。本发明的有益效果是利用所述方法制造的多孔铬合金材料，比表面积大， 镀层均匀，通透性好、镀层附着效果良好，操作简便易行，制作成本较低，一 次投资少。本发明所述的多孔铬合金材料，因其比表面积大(可达10平方米/克以上)，孔隙率高(99%以上)、均匀性好、耐高温(900度以上)及抗蚀性 好、成本低廉，是一种理想的高温过滤、散热、催化剂载体及电极材料。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。一种多孔铬合金材料，包括由具有多孔结构的金属或非金属材料构成的基 材，受热熔化后的铬合金颗粒热喷涂在基材的表面及内部。所采用的铬合金优 选为铁铬合金。具有多孔结构的金属材料优选为多孔金属材料。多孔金属材料 优选为铜合金。或者具有多孔结构的非金属材料优选聚氨酯泡沬海绵。在多孔铬合金材料的制备过程中，热源是以气体、液体燃料或电弧，具体那 种对于本领域技术人员来说是很容易进行选择的，加热络合金材料至熔融或半 熔融，具体是熔融或半熔融状态，这可以根据具体操作来确定，只要能将熔化 状态的金属铬合金雾化成颗粒即可，这对于本领域技术来说是不难的，喷涂时 采用的压縮气体一般来说为压縮空气，这样成本会低一点。至于压縮空气的压 力这个对于本领域技术人员来说，无须创造性劳动通过实验就可以来调整。在冷却、除尘后，通过化学方法或热处理方法去除基材，再经氢氧化还原处 理后得到多孔铬合金材料。其中化学方法是采用浓硫酸或盐酸腐蚀的办法溶掉 基材，对于不同的基材可以选用的酸，只要这种酸不会对铬合金材料腐蚀即可。 实施例1裁取10mm厚300又300mm长宽，PPI为20(每英寸上孔数PPI为10个) 的聚氨酯泡沫海棉试片，先经表面化学处理热碱除油后，清洗干净，晾干备用。将试片入槽电镀纯镍，洗净，沥干，再加热至表面无水份残留。截取直径为3mm的铁铬铝丝，其含量为7%铝、21%铬，余量为铁，长度 约为3米，要求纯度在95 %以上，表面已作洁净处理。将电镀好的多孔镍试片用丙酮溶剂除油脱脂，然后放入喷涂罐中，注入氮 气，将罐内空气100%置换(氮气含》99.5% )。选用400A电弧喷枪作为热源，通过电弧产生瞬间高热，使得铁铬铝丝端 部得以连续被加热至熔化状态，并经由送丝机进行走丝，送丝引力大于8Kg。选用3.8立方米每分钟流量规格的空压机，空气压力为0.5Mpa以上，接 上与电弧发生设备相同规格的金属喷枪，利用空压将已熔成颗粒的铁铬铝粉末 喷射于试片表面，喷枪距离基材200处进行匀速喷涂，速度为0.1厘米/每分 钟，先以垂直试片的角度正反两面喷5分钟，再对四个侧面以45度斜角进行喷 涂，时间为3分钟，最后目测均匀度，对表面进行平整喷涂，时间为1分钟， 总共用时7分钟。待表面及内部基本附着均匀后，切断电弧喷涂设备电源，取下喷涂好的多 孔铁铬铝材料，表面用8Kg风力吹除浮尘，然后进入还原炉进行还原处理，温 度为980 1150摄氏度，时间为2 4小时，取出后进行表面平整及修边，裁剪 合格后入库存放。本实施例只是说了热喷铁铬铝线材的情况，本发明的涂层还可以通过用水 稳等离子喷涂机或大气等离子喷涂机，喷涂材料采用150目 325目的铁铬铝 粉末进行面层喷涂，喷涂厚度为O.lmm，其操作过程是相同和相似的，在实施 例中不再一一介绍。实施例2裁取10mm厚300又300mm长宽，PPI为20(每英寸上孔数PPI为10个) 的聚醚泡沬海棉试片，先经表面化学处理热碱除油后，清洗干净，晾干备用。将试片入槽电镀纯铜，洗净，沥干，再加热至表面无水份残留。截取直径为3mm的铁辂铝丝，其含量为7%铝、21 %铬，余量为铁，长度 约为3米，要求纯度在95 %以上，表面已作洁净处理。将电镀好的多孔铜试片用丙酮溶剂除油脱脂，然后放入喷涂罐中，注入氮气，将罐内空气100%置换(氮气含》99.5% )。选用400A电弧喷枪作为热源，通过电弧产生瞬间高热，使得铁铬铝丝端 部得以连续被加热至熔化状态，并经由送丝机进行走丝，送丝引力大于8Kg。选用3.8立方米每分钟流量规格的空压机，空气压力为0.5Mpa以上，接 上与电弧发生设备相同规格的金属喷枪，利用空压将已熔成颗粒的铁铬铝粉末 喷射于试片表面，喷枪距离基材200处进行匀速喷涂，速度为0.1厘米/每分 钟，先以垂直试片的角度正反两面喷5分钟，再对四个侧面以45度斜角进行喷 涂，时间为3分钟，最后目测均匀度，对表面进行平整喷涂，时间为1分钟， 总共用时7分钟。待表面及内部基本附着均匀后，切断电弧喷涂设备电源，取下喷涂好的多 孔铁铬铝材料，表面用8Kg风力吹除浮尘，然后进入还原炉进行还原处理，温 度为980 1150摄氏度，时间为2 4小时，取出后进行表面平整及修边，裁剪 合格后入库存放。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改a，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1. 一种多孔铬合金材料，其特征在于包括由具有多孔结构的金属或非金属材料构成的基材，受热熔化后的铬合金颗粒热喷涂在基材的表面及内部。
2、 根据权利要求1所述的多孔铬合金材料，其特征在于，所述铬合金为镍 铬合金、铁铬铝合金、其它含铬的不锈钢中的一种或几种。
3、 根据权利要求1所述的多孔铬合金材料，其特征在于，所述具有多孔结 构的金属材料为金属丝网或多孔金属材料。
4、 根据权利要求1所述的多孔铬合金材料，其特征在于，所述多孔金属材料为铜、铁、镍、铅、锡、锌或其合金系列。
5、 根据权利要求1所述的多孔铬合金材料，其特征在于，所述具有多孔结 构的非金属材料为聚氨酯、聚醚泡沫海棉、纤维网、无纺布中的一种。
6、 根据权利要求1所述的多孔铬合金材料，其特征在于，所述基材的厚度 从1.5mm 80mm，每英寸上孔数PPI为5 130个之间。
7、 根据权利要求1所述的多孔铬合金材料，其特征在于，所述基材的厚度 目数在2.5 200，孔径从0.05 10mm。
8、 一种多孔铬合金材料的制造方法，其特征在于采用具有多孔结构的金 属及非金属材料作为基体，采用热喷涂的方法制造所述多孔铬合金材料；其步 骤是，热源加热铬合金材料至熔融或半熔融，借助压縮气体，将熔化状态的金 属铬合金雾化成颗粒，然后将铬合金颗粒热喷镀在基体的表面及内部，热喷镀 好后冷却、除尘得到多孔铬合金材料。
9、 根据权利要求8所述的多孔铬合金材料的制造方法，其特征在于，在冷 却、除尘后，通过化学方法或热处理方法去除基材，再经氢氧化还原处理后得 到多孔铬合金材料。
10、 根据权利要求8所述的多孔铬合金材料的制造方法，其特征在于，所述 热源是以气体、液体燃料或电弧作为热源。
11、 根据权利要求8所述的多孔铬合金材料的制造方法，其特征在于，所述 铬合金材料选用线材、粉末、管状焊丝、球形颗粒或块状靶材中的一种或几种。
12、 如权利要求1所述的一种多孔铬合金材料，其用于机动车尾气过滤、加 热器及燃烧器面板、工业气体过滤、耐高温及化学腐蚀的催化剂载体、电极材 料的用途。
全文摘要
本发明公开的一种多孔铬合金材料，包括由具有多孔结构的金属或非金属材料构成的基材，受热熔化后的铬合金颗粒热喷涂在基材的表面及内部。本发明还公开了一种多孔铬合金材料的制造方法，是采用热源加热铬合金材料至熔融或半熔融，借助压缩气体，将熔化状态的金属铬合金雾化成颗粒，然后将铬合金颗粒热喷镀在基体的表面及内部，热喷镀好后冷却、除尘得到多孔铬合金材料。本发明多孔铬合金材料通过该热喷涂方法得以制备，比表面积大，镀层均匀，镀层附着及深镀效果良好，操作简便易行，制作成本较低，一次投资少。适用于机动车尾气过滤、加热器及燃烧器面板、工业气体过滤、耐高温及化学腐蚀的催化剂载体、电极材料等。
文档编号B01D39/10GK101245439SQ200710037489
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者辛长军 申请人:上海艾比西材料科技有限公司