[发明专利]一种Ni-Cu-Fe-Si多孔合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔材料，尤其是涉及一种采用NaCl作为架空材料，通过控制NaCl的体积分数、保温温度和保温时间，达到控制材料孔隙率及力学性能的Ni-Cu-Fe-Si多孔合金及其制备方法。

背景技术

蒙乃尔合金(1.Kyung-Ho Park，Debasish Mohapatra，B.Ramachandra Reddy，etal.Hydrometallurgy.86(2007)164-171)是以金属Ni为基的Ni-Cu合金，它是镍基耐蚀合金中应用最广泛的合金。通过向镍铜二元合金体系中加入少量其他金属或非金属元素，可以获得不同体系的蒙乃尔合金。该合金具有优良的耐腐蚀性、耐摩擦性、高的强度和硬度及良好的加工性能，因此特别适用于腐蚀性环境及摩擦严重的场合。

多孔材料的应用通常取决于其宏观结构(孔的尺寸和整体的孔隙率)以及合金本身所具有的性能(屈服强度等)。选择合适的合金体系，合理控制材料的孔隙，采用适当的制备方法即可制得所需性能的多孔材料。目前，常用的多孔材料制备方法有共晶凝固法、置换法、气孔形成剂分解法、自蔓延烧结法及盐复制成型法(2.J.Banhart，Prog.Mater.Sci.46(2001)559-632)(3.J.T.Clemow，A.M.Weinstein，J.J.Klawitter，J.Koeneman，J.Anderson，J.Biomed.Material.Res.15(1981)73)。其中，盐复制成型法应用最为广泛，生产成本也比较低，常规的金属多孔材料都可以通过这种相对简单且实用的方法来进行制备(4.J.F.Despois，A.Marmottant，L.Salvo，A.Mortensen，Mater.Sci.Eng.A 54(2006)2069-2073；5.K.Kitazono，Y.Takiguchi，Scripta Mater.55(2006)501-504；6.B.Y.Li，L.J.Rong，Y.Y.Li，V.E.Gjunter，Acta Mater.48(2000)3895-3904)。但是，盐复制成型法最大的问题在于制备的材料渗透性较差，主要是因为熔融的合金通常与盐反应，将盐包裹起来，堵塞孔隙，降低材料孔隙率。

已有一些与Ni-Cu-Fe-Si多孔合金相关的专利报道，如：

公开号为KR20070010829(A)的韩国专利介绍了一种制备镍铜多孔合金的方法，首先用氨基酸甲酯作为前躯体，把铜粉涂在前躯体表面，达到预定的厚度，形成三维结构的铜基体；再将镍粉涂在预先制备好的铜基体表面，最后把制备好的生坯在还原性中烧结，氨基酸甲酯受热分解，形成多孔镍铜合金。该方法的优点在于，制备的多孔合金孔隙率可以达到很高；其缺点在于，制备的多孔镍铜合金力学性能不会很高，而且镍铜的成分不易于控制。

公开号为JP10046268(A)的日本专利介绍一种制备镍铬多孔合金的方法，该方法利用泡沫松香树脂作为基体，将镍粉、铬粉涂覆在树脂表面。然后加热至700～900℃，使松香树脂分解，再加热至1100～1300℃，进行合金化处理，制备出镍铬多孔合金。该方法与专利KR20070010829(A)相似，缺点也是成分不容易精确控制，力学性能不高。

公开号为GB 1013375的英国专利介绍了一种采用有机粘结金属混合物制备多孔合金材料，该发明的不足之处在于粘结金属的颗粒尺度要求在10nm以下，在与基体材料混合时容易形成团簇，并且在混合及烧结过程容易氧化。制备的产品孔隙率较低，并且形成的孔隙多是封闭的，过滤效果不好。

目前，Ni-Cu-Fe-Si多孔合金的研究还处在初级阶段，针对其制备方法及应用的报道也较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的Ni-Cu-Fe-Si多孔合金存在的上述问题，提供一种方法简单易行，制备的产品的孔隙率可达45％～80％，抗压强度达80～100MPa的Ni-Cu-Fe-Si多孔合金及其制备方法。

本发明所述Ni-Cu-Fe-Si多孔合金的原料组成及按原子百分比含量为：镍(Ni)∶铜(Cu)∶铁(Fe)∶硅(Si)＝65∶30∶3∶2。

本发明所述Ni-Cu-Fe-Si多孔合金的制备方法包括以下步骤：

1)将镍、铜、铁、硅粉末混合，球磨，得合金粉；

2)将球磨后的合金粉与架空材料混合，将混合粉体放置在球磨罐中，真空混合至均匀；

3)将混合粉体压片，得生坯；

4)将生坯烧结后浸泡在水中，加热，清洗，溶解残留的NaCl；