[go: up one dir, main page]

RU2555265C2 - Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля - Google Patents

Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля Download PDF

Info

Publication number
RU2555265C2
RU2555265C2 RU2013144857/02A RU2013144857A RU2555265C2 RU 2555265 C2 RU2555265 C2 RU 2555265C2 RU 2013144857/02 A RU2013144857/02 A RU 2013144857/02A RU 2013144857 A RU2013144857 A RU 2013144857A RU 2555265 C2 RU2555265 C2 RU 2555265C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
sintering
chromium oxide
blank
suspension
Prior art date
Application number
RU2013144857/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013144857A (ru
Inventor
Владимир Никитович Анциферов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2013144857/02A priority Critical patent/RU2555265C2/ru
Publication of RU2013144857A publication Critical patent/RU2013144857A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2555265C2 publication Critical patent/RU2555265C2/ru

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ), предназначенных для использования в качестве фильтров, шумопоглотителей, носителей катализаторов, теплообменных систем, конструкционных материалов, работающих в условиях высоких температур, и может найти применение в энергетике, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности. Способ включает приготовление суспензии смеси порошков на основе хромаля, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ с получением заготовки, спекание заготовки, при этом на заготовку после ее спекания наносят оксид хрома Cr2O3 и производят его закрепление в объеме и на поверхности ячеек заготовки путем спекания. Технический результат заключается в повышении каталитической активности и долговечности материала. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ), предназначенных для использования в качестве фильтров, шумопоглотителей, носителей катализаторов, теплообменных систем, конструкционных материалов, работающих в условиях высоких температур, может найти применение в энергетике, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.
В качестве прототипа принят способ получения ВПЯМ (патент №2464127, МПК B22F 3/11, C22C 1/08, опубл. 20.10.2012).
Названный способ включает в себя следующие операции: приготовление суспензии из смеси порошков, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ с получением заготовки, спекание заготовки.
Признаки известного способа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, заключаются в наличии следующих операций: приготовление суспензии из смеси порошков, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ с получением заготовки, спекание заготовки.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением, состоит в низкой каталитической активности и недостаточной долговечности материала при его использовании в различных устройствах.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эксплуатационных качеств материала.
Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, заключается в повышении каталитической активности и долговечности материала.
Достигается технический результат тем, что в способе получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля, включающем приготовление суспензии смеси порошков на основе хромаля, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ с получением заготовки, спекание заготовки, в заявляемом изобретении на заготовку после спекания наносят оксид хрома Cr2O3 и производят его закрепление в объеме и на поверхности ячеек заготовки путем спекания.
Достигается технический результат также и тем, что оксид хрома Cr2O3 наносят на заготовку в виде ультрадисперсного порошка, распыленного в замкнутом пространстве (в камере), в котором помещена заготовка.
При этом технический результат, в частности, достигается также и тем, что распыленный в камере порошок оксида хрома Cr2O3 подвергают принудительному движению (завихрению) по всей полости камеры.
Технический результат при этом достигается, в частности, также и тем, что процесс закрепления оксида хрома Cr2O3 осуществляют в жестком пенале, внутренняя полость которого повторяет форму заготовки.
Нанесение оксида хрома Cr2O3 на заготовку после ее спекания и закрепление его на поверхностях ячеек заготовки путем спекания обеспечивает повышение каталитической активности и долговечности материала при его использовании в различных устройствах за счет придания заготовке способности противостоять химическому воздействию (кислотному и щелочному) со стороны внешней среды при высоких температурах в связи с тем, что оксид хрома Cr2O3 обладает такими свойствами, а это подтверждается справочными данными из известных источников (например, http//www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5083.html - Химическая энциклопедия, Оксиды хрома).
Нанесение оксида хрома Cr2O3 на заготовку в виде ультрадисперсного порошка, распыленного в замкнутом пространстве (в камере), в котором помещена заготовка, способствует большей плотности упаковки частиц оксида хрома Cr2O3 на поверхностях ячеек заготовки, обеспечению сплошности и прочности создаваемого покрытия, что в итоге обеспечивает повышенную каталитическую активность и долговечность покрытия и всего материала в целом.
Придание при этом принудительного движения (завихрения) ультрадисперсному порошку оксида хрома Cr2O3 по всей полости камеры способствует быстрой и надежной доставке частиц порошка во все участки напыляемых поверхностей ячеек заготовки и равномерности их распределения по этим поверхностям, что способствует повышению качества покрытия, а, значит, и к повышению каталитической активности и долговечности покрытия и всего материала в целом.
Нанесение на заготовку оксида хрома Cr2O3 в виде ультрадисперсного порошка в составе седиментационно-устойчивой суспензии позволяет осуществлять процесс доставки частиц оксида хрома Cr2O3 во все участки заготовки ко всем поверхностям ее ячеек при любых степенях пористости заготовок, в том числе, и при неравномерной пористости по объему заготовки, обеспечивая тем самым равномерное и более плотное осаждение частиц в объеме и на поверхности ячеек заготовки, что в конечном итоге приводит к повышению каталитической активности и долговечности покрытия и всего материала в целом.
Осуществление при этом процесса закрепления оксида хрома Cr2O3 в жестком пенале, внутренняя полость которого повторяет форму заготовки, позволяет предотвратить при спекании термические деформации заготовки и сохранить целостность и сплошность покрытия, что также обеспечивает повышенные свойства материала: каталитическую активность и долговечность покрытия и всего материала в целом.
Новые признаки заявляемого изобретения заключаются в том, что на заготовку после ее спекания наносят оксид хрома Cr2O3 и производят его закрепление в объеме и на поверхности ячеек заготовки путем спекания.
Новые признаки заявляемого изобретения заключаются также и в том, что оксид хрома Cr2O3 наносят на заготовку в виде ультрадисперсного порошка, распыленного в замкнутом пространстве в камере, в котором помещена заготовка, а также и в том, что при этом распыленный в камере ультрадисперсный порошок оксида хрома Cr2O3 подвергают принудительному движению по всей полости камеры.
Новые признаки заявляемого изобретения заключаются также и в том, что процесс закрепления оксида хрома Cr2O3 осуществляют в жестком пенале, внутренняя полость которого повторяет форму заготовки.
Одним из примеров реализации заявляемого способа может служить следующий, операции которого описаны ниже.
1. В качестве исходных порошков используют порошок высоколегированного сплава марки Х60Ю20 фракции менее 315 мкм (производитель ЗАО «Октагон», г. Челябинск), порошок железа марки P-20 (производитель ООО «Синтез-ПКЖ», г. Дзержинск) со средним размером частиц 3,5 мкм и химически восстановленный ультрадисперсный порошок кобальта со средним размером частиц 0,4 мкм.
2. Для образования седиментационно-устойчивой суспензии предварительно готовят смесь порошков и 7%-ный водный раствор поливинилового спирта.
3. Сначала измельчают порошок высоколегированного сплава Х60Ю20 до среднего размера частиц 1,18 мкм: 0,5 кг порошка высоколегированного сплава марки Х60Ю20 фракции менее 315 мкм загружают в вибрационную мельницу с добавлением 0,067 л 96%-ного раствора этилового спирта и 1,5 кг размольных тел. Размол проводят в атмосфере аргона в течение 18 часов. На выходе получают порошок высоколегированного сплава Х60Ю20 со средним размером частиц 1,18 мкм.
4. Затем готовят смесь порошков с требуемой относительной плотностью укладки. В смеситель со смещенной осью вращения загружают 0,5 кг измельченного порошка высоколегированного сплава Х60Ю20, 1,109 кг порошка железа марки P-20, 0,0328 кг ультрадисперсного порошка кобальта и 0,6 кг смешивающих «Г-образных» тел и проводят механическое перемешивание в течение 24 часов. На выходе получают смесь порошков с относительной плотностью укладки 0,55.
5. Отделяют смешивающие «Г-образные» тела, к полученной смеси порошков с относительной плотностью укладки 0,55 добавляют 0,29 кг 7%-ного водного раствора поливинилового спирта и перемешивают в течение 1 ч. В результате получают седиментационно-устойчивую суспензию.
6. Далее наносят суспензию с помощью пропитки (погружения и деформации) на образец пористого полимерного материала - пенополиуретана, со средним диаметром ячейки 1,22 мм. Затем из пропитанного суспензией полимерного материала с помощью 8-кратного обжатия в валках удаляют избыток суспензии и сушат образец в потоке воздуха. Далее высушенный образец помещают в печь муфельного типа СНЗ и в среде остроосушенного водорода проводят начальную термообработку со скоростью нагрева 100-200°C/ч, при температуре 730°C делают выдержку продолжительностью 0,5 ч. В результате получают заготовку ВПЯМ на основе хромаля. Затем заготовку помещают в вакуумную печь типа СЭНВЭ и спекают в вакууме 5·10-5 мм рт.ст., при температурах 900°C и 1280°C делают выдержки продолжительностью 2 ч и 3,5 ч соответственно.
7. В результате получают жаростойкий ВПЯМ на основе хромаля с плотностью 0,57 г/см, микропористостью 5%. Но этот ВПЯМ в нашем случае является лишь полуфабрикатом (заготовкой) рассматриваемого в настоящей заявке материала, который в конечном итоге должен иметь закрепленный в объеме и на поверхности ячеек заготовки оксид хрома Cr2O3.
8. Далее проводят операции по нанесению и закреплению оксида хрома Cr2O3 в объеме и на поверхности ячеек заготовки ВМЯП, а точнее сказать заготовки будущего ВПЯМ:
8.1. Сначала измельчают порошок оксида хрома Cr2O3 до среднего размера частиц 1,18 мкм: 0,5 кг порошка оксида хрома Cr2O3 фракции менее 315 мкм загружают в вибрационную мельницу с добавлением 0,067 л 96%-ного раствора этилового спирта и 1,5 кг размольных тел. Размол проводят в атмосфере аргона в течение 18 часов. На выходе получают порошок оксида хрома Cr2O3 со средним размером частиц 1,18 мкм.
8.2. Заготовку ВМЯП, названную в п. 7, помещают в замкнутое пространство в виде камеры.
8.3. Полученный порошок оксида хрома Cr2O3 со средним размером частиц 1,18 мкм., названый в п. 8.1, распыляют в камере, порошок проникает в полости ячеек заготовки, оседает в объеме и на поверхности ячеек.
Нанесении на заготовку оксида хрома Cr2O3 в виде ультрадисперсного порошка путем его распыления потоком нейтрального газа (аргона) позволяет осуществить процесс доставки частиц оксида хрома Cr2O3 во все участки заготовки ко всем поверхностям ее ячеек при любых степенях пористости заготовок, в том числе, и при неравномерной пористости по объему заготовки, обеспечивая тем самым равномерное и более плотное осаждение частиц в объеме и на поверхности ячеек заготовки, что в конечном итоге приводит к повышению каталитической активности и долговечности покрытия и всего материала в целом.
8.4. Далее извлеченную из камеры заготовку ВПЯМ с осевшим на поверхностях ячеек порошком оксида хрома Cr2O3 вначале высушивают в потоке воздуха, а затем помещают в печь муфельного типа СНЗ и в среде остроосушенного водорода проводят начальную термообработку со скоростью нагрева 100-200°C/ч, при температуре 730°C делают выдержку продолжительностью 0,5 ч.
8.5. И, наконец, заготовку помещают в вакуумную печь типа СЭНВЭ, где происходит закрепление оксида хрома Cr2O3 в объеме и на поверхности ячеек заготовки путем спекания в вакууме 5·10-5 мм рт.ст., при температуре 2330°C, не превышающей температуру плавления оксида хрома Cr2O3 (23340С), при которой делают выдержку продолжительностью 3,5 ч.
Закрепление оксида хрома Cr2O3 в объеме и на поверхности ячеек высокопористого ячеистого материала путем его спекания при температуре, не превышающей температуру его плавления, обеспечивает доведение частиц оксида хрома Cr2O3 , нанесенных в объеме и на поверхности ячеек заготовки, до размягченного состояния и их сцепление между собой и скрепление с материалом заготовки, что приводит к образованию цельного, прочного и равномерного покрытия, что и способствует повышению каталитической активности и долговечности покрытия и всего материала в целом.
В результате получают жаростойкий высокопористый ячеистый материал на основе хромаля, обладающий повышенными свойствами каталитической активности и долговечности за счет наличия оксида хрома Cr2O3 , закрепленного в объеме и на поверхности ячеек заготовки.
Техническое решение, составляющее предмет заявленного изобретения, обеспечивает получение названного выше технического результата, а именно повышение каталитической активности и долговечности материала, и, соответственно, решение поставленной задачи, то есть повышение эксплуатационных качеств материала.
Техническое решение, составляющее предмет заявляемого изобретения, обеспечивает получение названного выше технического результата, а именно повышение каталитической активности и долговечности материала, и, соответственно, решение поставленной задачи, то есть повышение эксплуатационных качеств материала.

Claims (4)

1. Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля, включающий приготовление суспензии смеси порошков на основе хромаля, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ с получением заготовки, спекание заготовки, при этом на заготовку после ее спекания наносят оксид хрома Cr2O3 и производят его закрепление в объеме и на поверхности ячеек заготовки путем спекания.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксид хрома Cr2O3 наносят на заготовку в виде ультрадисперсного порошка, распыленного в замкнутом пространстве в виде камеры, в котором помещена заготовка.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что распыленный в камере ультрадисперсный порошок оксида хрома Cr2O3 подвергают принудительному движению по всей полости камеры.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс закрепления оксида хрома Cr2O3 осуществляют в жестком пенале, внутренняя полость которого повторяет форму заготовки.
RU2013144857/02A 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля RU2555265C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144857/02A RU2555265C2 (ru) 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144857/02A RU2555265C2 (ru) 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013144857A RU2013144857A (ru) 2015-04-20
RU2555265C2 true RU2555265C2 (ru) 2015-07-10

Family

ID=53282568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144857/02A RU2555265C2 (ru) 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2555265C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759860C1 (ru) * 2020-12-30 2021-11-18 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Способ получения высокопористого ячеистого материала
RU2790690C1 (ru) * 2022-05-24 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Способ получения высокопористого ячеистого катализаторного материала

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6387149B1 (en) * 1999-06-29 2002-05-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Metal porous bodies, method for preparation thereof and metallic composite materials using the same
RU2300444C2 (ru) * 2005-07-13 2007-06-10 Государственное научное учреждение "Научный центр порошкового материаловедения" Способ получения высокопористых сплавов
RU2311470C2 (ru) * 2006-01-10 2007-11-27 Департамент промышленности и науки Пермской области Способ получения высокопористого никеля и его сплавов
RU2464127C1 (ru) * 2011-03-30 2012-10-20 Владимир Никитович Анциферов Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6387149B1 (en) * 1999-06-29 2002-05-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Metal porous bodies, method for preparation thereof and metallic composite materials using the same
RU2300444C2 (ru) * 2005-07-13 2007-06-10 Государственное научное учреждение "Научный центр порошкового материаловедения" Способ получения высокопористых сплавов
RU2311470C2 (ru) * 2006-01-10 2007-11-27 Департамент промышленности и науки Пермской области Способ получения высокопористого никеля и его сплавов
RU2464127C1 (ru) * 2011-03-30 2012-10-20 Владимир Никитович Анциферов Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759860C1 (ru) * 2020-12-30 2021-11-18 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Способ получения высокопористого ячеистого материала
RU2790690C1 (ru) * 2022-05-24 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Способ получения высокопористого ячеистого катализаторного материала

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013144857A (ru) 2015-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7545440B2 (ja) セラミック物体およびその製造方法
CN105624455B (zh) 一种多孔高熵合金及其制备方法
Akhtar et al. Hierarchically porous ceramics from diatomite powders by pulsed current processing
CN111515395B (zh) 具有多级孔结构的泡沫金属及其制备方法、吸声降噪材料
JP2012036503A (ja) 開放−多孔性金属フォーム及びその製造方法
CN104144760B (zh) 通过粉末冶金制造多孔体的方法
Stephani et al. Iron based cellular structures–status and prospects
CN108405848B (zh) 一种多孔镍骨架材料及其制备方法
CN101994043A (zh) 一种高铌钛铝多孔金属间化合物梯度材料及其制备方法
CN104230369B (zh) 一种具有蜂窝结构的高孔隙率陶瓷及其制备方法
Sutygina et al. Manufacturing of open-cell metal foams by the sponge replication technique
CN102864323A (zh) 一种结构可控的Ni-Al合金多孔材料制备方法
CN106498217A (zh) 一种无溶剂型三维金属纳米泡沫及其制备方法
CN106391039A (zh) 直写成型技术制备三维铁酸铋可见光催化材料的方法
RU2555265C2 (ru) Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля
KR20150062611A (ko) 메탈폼의 제조방법, 이에 의해 제조된 메탈폼 및 상기 메탈폼으로 이루어지는 배기가스 정화 필터용 촉매 담체
CN109989049B (zh) 一种具有闭孔结构的多孔金属材料及其制备方法
CN109454231B (zh) 一种铁铝铜合金微孔过滤材料的制备方法
CN104174862A (zh) 一种球形钨粉的制备方法
RU2464127C1 (ru) Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля
Smorygo et al. Nickel foams with oxidation-resistant coatings formed by combustion synthesis
RU2497631C1 (ru) Способ получения высокопористого ячеистого материала
CN104451344B (zh) 一种大孔径高孔隙率多孔铁及其制备方法
KR101928809B1 (ko) 다공성 금속 분말을 이용한 촉매 구조체의 제조 방법
CN101177769A (zh) 一种多孔隙材料的等离子喷涂直接快速制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181009