一種多孔鎳的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種多孔鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于：將純鎳、純鋅按指定成分在坩堝中熔化，獲得鎳鋅合金熔體，調(diào)整熔體溫度至950～1000℃，在銅模中澆注，然后對(duì)所獲得的鎳鋅合金進(jìn)行真空蒸發(fā)，所得材料即為多孔鎳材料。該方法具有工藝簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境污染小、孔隙尺寸及孔隙率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多孔鎳的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多孔金屬材料領(lǐng)域，具體而言屬于采用合金選擇蒸發(fā)技術(shù)制備多孔鎳材料的方法。
技術(shù)背景
[0002]多孔金屬因其強(qiáng)度高、孔徑形態(tài)和大小可調(diào)、吸能等優(yōu)點(diǎn)在化工、汽車(chē)、航空等領(lǐng)域日益受到關(guān)注，近年來(lái)多孔金屬在催化領(lǐng)域的研究正逐漸興起。鑒于高流速催化的特點(diǎn)，選用的催化材料應(yīng)具備以下特征:單位體積的活性物質(zhì)含量高；純度高、表面污染小、比表面積大；有一定強(qiáng)度來(lái)抵抗流體的沖擊；對(duì)被催化流體的阻力小。通常由碳、陶瓷、不銹鋼等非活性物質(zhì)負(fù)載的催化材料不能同時(shí)滿(mǎn)足以上要求。另外，為了使材料的強(qiáng)度和流體透過(guò)能力都得到保證，催化材料的孔隙率也需要能有效控制。
[0003]多孔鎳，又稱(chēng)泡沫鎳、海綿鎳，擁有很大的比表面積，相對(duì)密度為0.2^0.3，約為水的1/4，木材的1/3，鋁的1/10，鐵的1/30，該材料導(dǎo)熱性很強(qiáng)，其多孔結(jié)構(gòu)有寬頻率的吸聲特點(diǎn)，同時(shí)具有良好過(guò)濾的作用以及超強(qiáng)的氣體、流體流動(dòng)穩(wěn)定性；目前，制備金屬多孔催化材料的方法主要包括粉末燒結(jié)法、電沉積法、熔體發(fā)泡法、放電等離子燒結(jié)法等，通常，粉末燒結(jié)多孔金屬材料的孔隙度較低，最高只能達(dá)到40%，且孔的連通性較差，很難滿(mǎn)足催化應(yīng)用要求；松裝燒結(jié)所得的多孔金屬材料可以達(dá)到40%~60%的孔隙率，但材料中孔的均勻性及孔徑很難控制，導(dǎo)致樣品間的一致性差；電沉積法可制備出孔率達(dá)90%以上的通孔泡沫金屬，但其比表面積小(一般在10m2/g以下)，添加造孔劑燒結(jié)法的孔隙特征主要取決于所用造孔劑的尺寸和形貌，而孔隙率則通過(guò)加入造孔劑的含量來(lái)調(diào)控，但存在造孔劑脫除不充分等問(wèn)題；熔體發(fā)泡法所制備的泡沫金屬中材料純度較低，且存在大量閉孔，放電等離子燒結(jié)可制備出宏觀組織比較均勻的、孔隙率在70%以上的多孔鎳塊體材料，但該方法設(shè)備要求高、工藝過(guò)程比較復(fù)雜。
·[0004]綜合目前多孔鎳的主要制備方法存在的主要問(wèn)題，迫切需要開(kāi)發(fā)一種新型制備方法，以簡(jiǎn)化制備工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)孔隙尺寸及孔隙率的有效控制，并減少對(duì)環(huán)境的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種多孔鎳的生產(chǎn)方法，其原理是:由純鎳、純鋅原料按一定的成分配制鎳鋅合金并冷卻方式控制鎳鋅合金的組織形態(tài)，然后利用鋅沸點(diǎn)低的特性在真空條件下對(duì)鎳鋅合金進(jìn)行蒸發(fā)，從而獲得多孔鎳材料。
[0006]本發(fā)明提出的一種多孔鎳生產(chǎn)方法，其特征在于:將純鎳、純鋅按指定成分在坩堝中熔化，獲得鎳鋅合金熔體，調(diào)整熔體溫度至95(Tl00(TC，在銅模中澆注，然后對(duì)所獲得的鎳鋅合金進(jìn)行真空蒸發(fā)，所得材料即為多孔鎳材料。
[0007]所述的指定成分是指，純鎳、純鋅按質(zhì)量比2: f 3:2組成鎳鋅合金。
[0008]所述的在坩堝中熔化是指，將在20(T30(TC保溫0.5^1.0h的純鎳、純鋅按純鋅在下、純鎳在上的方式加入到預(yù)熱至70(T75(TC的坩堝中，然后升溫到100(Tl05(rC，直至純鎳完全熔化。
[0009]所述的在銅模中澆注是指，在經(jīng)250~300 V預(yù)熱30飛0 min的純銅模具中澆注鎳鋅合金，銅模的型腔有效部分為板式，板式型腔的尺寸為長(zhǎng)X寬X高=5(T200mmX 5(T200mmX 5~10mm，模具壁厚最小處不小于20_。
[0010]所述的真空蒸發(fā)是指，將鎳鋅合金加熱到80(T85(TC，在真空度f(wàn)5X10_2Pa下保持 20~30min。
[0011]本發(fā)明提出的生產(chǎn)多孔鎳的方法，具有工藝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染小，孔隙尺寸及孔隙量可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1多孔鎳材料的SEM照片；
圖2多孔鎳材料的EDS能譜分析結(jié)果。
具體實(shí)施例
[0013]本發(fā)明可以根據(jù)以下實(shí)例實(shí)施，但不限于以下實(shí)例；在本發(fā)明中所使用的術(shù)語(yǔ)，除非有另外說(shuō)明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義；應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍；在以下的實(shí)施例中，未詳細(xì)描述的各種過(guò)程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。
[0014]實(shí)施例1
本實(shí)施例具體實(shí)施一種多孔鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于:將純鎳、純鋅按質(zhì)量比3:2在坩堝中熔化，將在200保溫1.0h的純鎳、純鋅按純鋅在下、純鎳在上的方式加入到預(yù)熱至7000C的坩堝中，然后升溫到1000°`C，直至純鎳完全熔化，獲得鎳鋅合金熔體，調(diào)整熔體溫度至950°C，在經(jīng)300°C預(yù)熱30 min`的純銅模具中澆注鎳鋅合金，銅模的型腔有效部分為板式，板式型腔的尺寸為長(zhǎng)X寬X高=200mmX200mmX10mm，模具壁厚最小處不小于20mm，然后對(duì)所獲得的鎳鋅合金進(jìn)行真空蒸發(fā)，將鎳鋅合金加熱到800°C，在真空度5X KT2Pa下保持30min，所得材料即為多孔鎳材料。
[0015]圖1為采用本發(fā)明方法制備的多孔鎳材料的SEM照片，圖2為多孔鎳材料的EDS能譜分析結(jié)果，從圖中可以看出，所得到的材料為純鎳，孔隙分布均勻，孔隙平均尺寸為5 μ m,經(jīng)檢測(cè)，所獲得材料的孔隙率為72%。
[0016]實(shí)施例2
本實(shí)施例具體實(shí)施一種多孔鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于:將純鎳、純鋅按質(zhì)量比5:3在坩堝中熔化，將在300°C保溫0.5h的純鎳、純鋅按純鋅在下、純鎳在上的方式加入到預(yù)熱至7500C的坩堝中，然后升溫到1020°C，直至純鎳完全熔化，獲得鎳鋅合金熔體，調(diào)整熔體溫度至980°C，在經(jīng)250°C預(yù)熱50 min的純銅模具中澆注鎳鋅合金，銅模的型腔有效部分為板式，板式型腔的尺寸為長(zhǎng)X寬X高=50mmX50mmX5mm,模具壁厚最小處不小于20mm,然后對(duì)所獲得的鎳鋅合金進(jìn)行真空蒸發(fā)，將鎳鋅合金加熱到830°C，在真空度2X 10_2Pa下保持25min，所得材料即為多孔鎳材料。
[0017]SEM照片、EDS能譜分析結(jié)果與實(shí)施例1類(lèi)似，經(jīng)檢測(cè)，所獲得材料的孔隙率為65%。
[0018]實(shí)施例3本實(shí)施例具體實(shí)施一種多孔鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于:將純鎳、純鋅按質(zhì)量比5:3在坩堝中熔化，將在260°C保溫0.7h的純鎳、純鋅按純鋅在下、純鎳在上的方式加入到預(yù)熱至730°C的坩堝中，然后升溫到1020°C，直至純鎳完全熔化，獲得鎳鋅合金熔體，調(diào)整熔體溫度至980°C，在經(jīng)280°C預(yù)熱40 min的純銅模具中澆注鎳鋅合金，銅模的型腔有效部分為板式，板式型腔的尺寸為長(zhǎng)X寬X高=100mmX 100mmX 8mm，模具壁厚最小處不小于20mm，然后對(duì)所獲得的鎳鋅合金進(jìn)行真空蒸發(fā)，將鎳鋅合金加熱到850°C，在真空度1 X KT2Pa下保持30min，所得材料即為多孔鎳材料。
[0019]SEM照片、EDS能譜分析結(jié)果與實(shí)施例1類(lèi)似，經(jīng)檢測(cè)，所獲得材料的孔隙率為66%。
[0020]實(shí)施例4
本實(shí)施例具體實(shí)施一種多孔鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于:將純鎳、純鋅按質(zhì)量比2:1在坩堝中熔化，將在250°C保溫0.Sh的純鎳、純鋅按純鋅在下、純鎳在上的方式加入到預(yù)熱至7200C的坩堝中，然后升溫到1050°C，直至純鎳完全熔化，獲得鎳鋅合金熔體，調(diào)整熔體溫度至1000°C，在經(jīng)280°C預(yù)熱40 min的純銅模具中澆注鎳鋅合金，銅模的型腔有效部分為板式，板式型腔的尺寸為長(zhǎng)X寬X高=IOOmmX IOOmmX 5mm，模具壁厚最小處不小于20mm，然后對(duì)所獲得的鎳鋅合金進(jìn)行真空蒸發(fā)，將鎳鋅合金加熱到850°C，在真空度2X 10_2Pa下保持25min，所得材料即為多孔鎳材料。
[0021]SEM照片、EDS能譜分析結(jié)果與實(shí)施例1類(lèi)似，經(jīng)檢測(cè)，所獲得材料的孔隙率為60%。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔鎳生產(chǎn)方法，其特征在于:將純鎳、純鋅按指定成分在坩堝中熔化，獲得鎳鋅合金熔體，調(diào)整熔體溫度至950-1000?，在銅模中澆注，然后對(duì)所獲得的鎳鋅合金進(jìn)行真空蒸發(fā)，所得材料即為多孔鎳材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多孔鎳生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的指定成分是指，純鎳、純鋅按質(zhì)量比2:1~3:2組成鎳鋅合金。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多孔鎳生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的在坩堝中熔化是指，將在20(T30(TC保溫0.5~1.0h的純鎳、純鋅按純鋅在下、純鎳在上的方式加入到預(yù)熱至700^750 0C的坩堝中，然后升溫到100(Tl050°C，直至純鎳完全熔化。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多孔鎳生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的在銅模中澆注是指，在經(jīng)25(T300°C預(yù)熱3(T50 min的純銅模具中澆注鎳鋅合金，銅模的型腔有效部分為板式，板式型腔的尺寸為長(zhǎng)X寬X高=5(T200mmX5(T200mmX5~10mm，模具壁厚最小處不小于20mmo
5.如權(quán)利要求1所述的一種多孔鎳生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的真空蒸發(fā)是指，將鎳鋅合金加熱到80(T85 0°C，在真空度I~5 X KT2Pa下保持2(T30min。
【文檔編號(hào)】C22C19/03GK103627920SQ201310554524
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】陳剛, 趙玉濤, 張振亞, 楊睿 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)