一種制備難熔泡沫金屬鎢的方法
【專利摘要】一種制備難熔泡沫金屬鎢的方法，屬于多孔高溫合金制備【技術領域】。首先采用溶液法合成制備氧化物前驅(qū)體，接著將氧化鎢前驅(qū)物在氫氣中進行選擇還原得到晶粒為納米級的泡沫金屬鎢，然后將得到的泡沫金屬鎢在氫氣中不同溫度下進行燒結，最終得到孔隙率、孔徑、粒度大小以及強度不一的泡沫金屬鎢。該發(fā)明解決了難熔金屬獲得超高孔隙率的問題，具有孔隙率和孔徑的可設計性強、低成本、原料粉末利用率高、高溫強度高，適合在耐高溫、耐腐蝕和抗氧化的條件下使用等優(yōu)點。
【專利說明】一種制備難熔泡沬金屬鎢的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于多孔難熔金屬制備【技術領域】，特別提供了一種泡沫金屬鎢的制備方法。
【背景技術】
[0002]金屬鎢的熔點(3390~3423°C )和沸點(5700±200°C )在各種金屬中是最高的，其蒸汽壓是所有金屬中最低的，此外，金屬鎢還具有高的密度(19.3g/m3)、高的彈性模量和強度以及低的熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)異特性，泡沫金屬鎢是一種兼具功能和結構雙重屬性的材料，它具有一定的強度、耐高溫性能和耐腐蝕性能，且密度小、孔隙率高、比表面積大，在現(xiàn)代國防和軍事、原子能、航空航天、電子信息等領域得到廣泛的應用。
[0003]目前，多孔金屬材料的制備方法主要有熔融金屬發(fā)泡法、粉體發(fā)泡法、噴霧發(fā)泡法、機基體浸漿干燥燒結法、松散粉末燒結法等，這些方法有些不適合高熔點泡沫鎢的制備，有些方法存在孔徑大小和分布、孔隙結構不均勻且不易控制等問題。因此，需要開發(fā)新的泡沫鎢制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種制備泡沫金屬鎢的新方法。
[0005]本發(fā)明直接采用鎢酸鹽偏鎢酸銨為原料，具有短流程、低成本的特點，并且制備出的泡沫金屬鎢的孔隙率和孔徑可設計性強、強度高。
[0006]本發(fā)明的工藝步驟如下:
1、原料:所采用的原料有偏鎢酸銨、硝酸銨、尿素(或甘氨酸)、檸檬酸和乙二胺四乙酸。
[0007]2、溶液配制:將所選擇原料按照一定的配比溶于水，配制成水溶液。
[0008]3、前驅(qū)體制備:將步驟2得到水溶液加熱并攪拌，隨著水溶液的揮發(fā)，溶液在發(fā)生濃縮后鼓泡，放出大量的氣體，形成一種泡沫狀的前驅(qū)體。
[0009]4、泡沫金屬鎢的制備:將步驟3得到的前驅(qū)物在不同溫度下的還原氣氛下煅燒，時間為廣2小時，得到純凈、孔隙率和孔徑可控的泡沫金屬鎢。
[0010]其中步驟二中使用的偏鎢酸銨與硝酸鹽的摩爾比是1:24，尿素(或者甘氨酸)與硝酸鹽中硝酸根的摩爾比(F/N03_)為0.04、.8，，檸檬酸與硝酸銨中硝酸根的摩爾比為0.01，EDTA的作用是起絡合作用，有助于反應物形成網(wǎng)絡狀結構，得到更加蓬松多孔的前驅(qū)物，所以加入量與檸檬酸的摩爾比是0.5。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:
1、直接采用鎢酸鹽偏鎢酸銨為原料，短流程、低成本，工藝簡便、快捷，適合規(guī)?；a(chǎn)。
[0012]2、可以通過控制原料的種類及配比，控制前驅(qū)體制備的反應過程，控制前驅(qū)體的粒徑、孔徑和孔隙結構。
[0013]3、可以通過還原和煅燒溫度，控制所得到泡沫金屬鎢的強度、孔徑和孔隙結構。【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；
圖2為泡沫金屬鎢的掃描電鏡觀察照片；
圖3是泡沫金屬鎢的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
按照反應計量比稱取(NH4)W7O240.01mol, NH4NO30.24mol,尿素0.024mol,檸檬酸
0.024mol, EDTA0.005molo將原料粉末溶于適量的去離子水中攪拌至完全溶解后放在馬弗爐中加熱，恒溫200°C加熱，溶液蒸干后發(fā)生反應得到前驅(qū)物氧化鎢泡沫。將前驅(qū)物在氫氣中1200°C還原燒結，保溫2小時得到具有一定強度的泡沫金屬鎢。所得泡沫金屬鎢的孔隙率有 70.45%o
[0016]實施例2
按照反應計量比稱取(NH4)W7O240.01mol, NH4NO30.24mol,尿素0.072mol,檸檬酸
0.024mol, EDTA0.005mol。將原料粉末溶于適量的去離子水中攪拌至完全溶解后放在馬弗爐中加熱，恒溫200 0C加熱，隨著水溶液的揮發(fā)，溶液在發(fā)生濃縮后鼓泡，放出大量的氣體，形成一種泡沫狀的前驅(qū)體，反應后得到前驅(qū)物氧化鎢泡沫。將前驅(qū)物在在氫氣中1400°C還原燒結，保溫2小時得到具有一定強度的泡沫金屬鎢。所得泡沫金屬鎢的孔隙率有64.41%。
[0017]實施例3
按照反應計量比稱取(NH4)W7O240.01mol, NH4NO30.24mol,尿素0.12mol，檸檬酸
0.024mol, EDTA0.005mol。將原料粉末溶于適量的去離子水中攪拌至完全溶解后放在馬弗爐中加熱，恒溫200°C加熱，溶液蒸干后發(fā)生反應得到前驅(qū)物氧化鎢泡沫。將前驅(qū)物在氫氣中1800°C還原燒結，保溫2小時得到具有一定強度的泡沫金屬鎢。所得泡沫金屬鎢的孔隙率有 41.37%。
[0018]實施例4
按照反應計量比稱取(NH4)W7O240.01mol, NH4NO30.24mol,甘氨酸0.048mol,檸檬酸
0.024mol, EDTA0.005mol。將原料粉末溶于適量的去離子水中攪拌至完全溶解后放在馬弗爐中加熱，恒溫200°C加熱，溶液蒸干后發(fā)生反應得到前驅(qū)物氧化鎢泡沫。將前驅(qū)物在氫氣中1600°C燒結，保溫2小時得到具有一定強度的泡沫金屬鎢。所得泡沫金屬鎢的孔隙率有50.08%o
[0019]實施例5
按照反應計量比稱取(NH4) W7O240.01mol，NH4NO30.24mol，甘氨酸0.12mol，檸檬酸
0.024mol, EDTA0.005mol。將原料粉末溶于適量的去離子水中攪拌至完全溶解后放在馬弗爐中加熱，恒溫200°C加熱，溶液蒸干后發(fā)生反應得到前驅(qū)物氧化鎢泡沫。將前驅(qū)物在氫氣中1700°C還原燒結，保溫2小時得到具有一定強度的泡沫金屬鎢。所得泡沫金屬鎢的孔隙率有 44.25%。
【權利要求】
1.一種制備難熔泡沫金屬鎢的方法，其特征在于: (1)原料:所采用的原料有偏鎢酸銨、硝酸銨、尿素(或甘氨酸)、檸檬酸和乙二胺四乙酸； (2)溶液配制:將所選擇原料按照一定的配比溶于水，配制成水溶液； (3)前驅(qū)體制備:將步驟(2)得到水溶液加熱并攪拌，隨著水溶液的揮發(fā)，溶液在發(fā)生濃縮后鼓泡，放出大量的氣體，形成一種泡沫狀的前驅(qū)體； (4)泡沫金屬鎢的制備:將步驟(3)得到的前驅(qū)物在不同溫度下的還原氣氛中煅燒，時間為I~2小時，得到純凈、孔隙率和孔徑可控的泡沫金屬鎢。
2.如權利要求1所述一種制備泡沫金屬鎢的方法，其特征在于:偏鎢酸銨與硝酸鹽的摩爾比例是1:24，尿素或者甘氨酸與硝酸鹽中硝酸根的摩爾比(F/N03-)為0.04~0.8，檸檬酸與硝酸銨中硝酸根 的摩爾比為0.01，EDTA的加入量與檸檬酸的摩爾比是0.5。
【文檔編號】C22C1/08GK103695691SQ201310741908
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】秦明禮, 陳鵬起, 曲選輝, 劉燁, 李睿, 魯慧峰, 吳昊陽, 賈寶瑞 申請人:北京科技大學