CN106801159A - 一种泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种制备具有三维通孔结构的泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，在真空环境中，将镍基合金中的易挥发合金元素逐渐挥发，最终形成泡沫镍或泡沫镍基合金，其中原材料镍基合金中至少有一种易挥发合金元素，要求易挥发合金元素的蒸汽压比镍基合金中基体元素的蒸汽压高，且能够与基体合金元素形成均匀的合金或固溶体。该工艺方法简单，适合规模化生产，所得产品孔隙率可调节，可以用于分离、过滤、布气、催化、消音、吸震、屏蔽、热交换等领域。

Description

一种泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法

技术领域

本发明属于泡沫金属材料领域，特别提供一种泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法。

背景技术

近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注，金属多孔材料（泡沫金属）是由刚性骨架和内部的孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料，在20世纪80年代后期迅速发展起来。它具备的优异物理性能（如密度小、刚度大、 比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高等）使其应用领域已扩展到航空、电子、医用材料及生物化学等领域。而且带有通孔的金属多孔材料还具有换热散热能力强、渗透性好、热导率高等优点。

多孔镍或泡沫镍目前已经广泛应用于电池电极材料、过滤载体、化工催化剂载体、电磁屏蔽材料、贵金属置换回收等众多领域。采用多孔的基体泡沫塑料，通过化学镀镍、真空镀镍等方法制备导电层，经预镀镍后在硫酸盐镀镍电解液中电镀厚镍，然后经灼烧、还原、退火工序便可得到性能优良的三维网状泡沫镍材料。采用此种方法制备的多孔镍，其孔径通常受基体泡沫塑料的孔径限制，孔径通常较大。

脱合金法是一种制备纳米多孔材料的方法，也可以用于制备多孔镍合金，但是此方法属于脱合金腐蚀，用于制备多孔金属材料时一般都是在金属材料表层进行，难以制备大块材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备具有三维通孔结构的泡沫镍或泡沫镍基合金的制备工艺。

本发明具体提供了一种泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，其特征在于：在真空环境中，将镍基合金中的易挥发合金元素逐渐挥发，最终形成泡沫镍或泡沫镍基合金，其中原材料镍基合金中至少有一种易挥发合金元素，要求易挥发合金元素的蒸汽压比镍基合金中基体元素的蒸汽压高（至少在同一温度下高三个数量级），且能够与基体合金元素形成均匀的合金或固溶体。

本发明的基本原理是利用镍合金中某一种或一种以上易挥发合金元素（造孔元素）在特定的温度区间相对较高的蒸汽压，在真空环境中逐渐挥发，最终形成泡沫镍或 泡沫镍基合金。根据以上原理，原材料镍基合金中易挥发合金元素的原子百分比控制在 20%-80%之间以形成不同的孔隙率，所述易挥发合金元素为具有较高蒸汽压的锰、锌、镉、 铋、钡、钙、铕、锂、硒、镁、锶、锑、碲、铊、镱，优选锰元素作为镍基合金的造孔元素，锰含量优 选30at. % -70at. %，利用锰元素较高的蒸汽压，形成泡沫镍或泡沫镍基合金。

本发明所述原始镍基合金可以采用熔炼或粉末冶金等方法制备，表面抛光去氧化皮，根据不同镍基合金的熔点和相应造孔元素蒸汽压和温度之间的关系，在200°C -1200°C温度区间持续高真空处理，真空度控制在10Pa以下，将其中具有较高的蒸汽压的锰、锌、镉、镁等合金脱出，获得三维泡沫镍或泡沫镍基合金。

采用本发明所述方法制备的泡沫镍或泡沫镍基合金，其孔径分布为0.1-100微米。

可以通过表面离子镀、喷涂等表面处理方法在普通合金表面制备以上所述的合金层，通过本工艺获得表面多孔的梯度材料。也可以采用本发明处理工艺将粒度大于10微米以上的合金粉末制备成多孔合金粉末或球体。

本发明的优点在于：

(1)真空热处理工艺成熟，可以进行规模化生产，不仅可以制备大尺寸块体，还特 别适合制备超薄镍合金箔片或球体。

(2)采用本发明方法制备的三维泡沫镍或泡沫镍基合金具有通孔结构，孔隙率可以根据合金比例调节。

(3)本发明制备的泡沫镍或泡沫镍基合金，可以用于分离、过滤、催化、消音、吸震、屏蔽、热交换等领域。

附图说明

图1是实施例4获得的三维多孔泡沫镍基合金图片。

具体实施方式

以下实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

如无特殊说明，本实施例中所有百分数均表示原子百分比。

实施例1

采用自制镍铁锰合金（含锰60%，铁15% )制备成10X10X1mm小片，悬挂在实 验室小型真空热处理炉内，在900°C保温持续高真空3小时，真空度维持在10Pa以下，获得 三维多孔镍铁合金（泡沫镍铁合金），孔径分布为1-5微米，孔隙率为50%左右。

实施例2

采用自制镍铝镉镁合金（含30%镁、20%镉、10%铝），制备10\10\0.5謹小片， 悬挂在实验室小型真空热处理炉内，在500°C保温持续高真空2小时，真空度维持在6Pa以 下，获得三维多孔镍铝合金（泡沫镍铝合金），孔径分布为2-8微米，孔隙率为40 %左右。

实施例3

采用自制镍铜锌合金（含40%锌、20%铜），制备成10X10X0.5謹薄片，砂纸 磨光到0.3mm厚，悬挂在实验室小型真空热处理炉内，在700°C保温1小时，真空度维持在 10Pa以下，获得三维多孔镍铜合金（泡沫镍铜合金），孔径分布为2-15微米，孔隙率为30 %左右。

实施例 4

采用自制镍锰合金（含70%锰），线切割成10X15X1mm薄片，砂纸磨光到0.8mm 厚，悬挂在实验室小型真空热处理炉内，在900°C保温1小时，真空度维持在10Pa以下，获得 三维多孔纯镍（泡沫镍，其扫描电镜图见图1)。

Claims (6)

1.一种泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，其特征在于：在真空环境中，将镍基合金中的易挥发合金元素逐渐挥发，最终形成泡沫镍或泡沫镍基合金，其中原材料镍基合金中至少有一种易挥发合金元素，要求易挥发合金元素的蒸汽压比镍基合金中基体元素的蒸汽压高，且能够与基体合金元素形成均匀的合金或固溶体。

2.如权利要求1所述泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，其特征在于：原材料镍基合金中易挥发合金元素的原子百分比控制在20% -80%之间。

3.如权利要求1所述泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，其特征在于：所述易挥发合金元素为锰、锌、镉、铋、钡、钙、铕、锂、硒、镁、锶、锑、碲、铊、镱之一种或多种。

4.如权利要求3所述泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，其特征在于：所述易挥发合金元素为锰，其含量为30at. % -70at. %。

5.如权利要求1〜4任一所述泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，其特

征在于：镍 基合金中易挥发合金元素在200°C -1200°C温度区间以及持续高真空度的条件下挥发。

6.如权利要求1所述泡沫镍或泡沫镍基合金的制备方法，其特征在于：所述泡沫镍或泡沫镍基合金的孔径分布为0.1-100微米。