一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法技术

本发明专利技术公开了一种致密钯膜与多孔金属的复合方法，包括以下步骤：步骤一、将致密钯膜依次进行打磨和超声清洗，得到预处理致密钯膜；步骤二、扩散焊连接：将预处理致密钯膜放置在多孔金属材料上，然后放入真空扩散炉的上压头和下压头之间进行真空扩散焊处理，完成致密钯膜与多孔金属材料的复合。本发明专利技术通过对致密钯膜进行预处理，便于致密钯膜与多孔金属材料紧密连接，提高有效焊接面积，保证了致密钯膜与多孔金属材料复合后的性能，通过将预处理致密钯膜放置在多孔金属材料上后进行真空扩散焊处理，使致密钯膜与多孔金属材料复合，在减薄钯膜厚度的同时，保证膜的强度，不仅节约了贵金属用量，降低了产品成本，而且可以极大的提高透氢率。高透氢率。高透氢率。

【技术实现步骤摘要】
一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法


[0001]本专利技术属于异种金属复合
，具体涉及一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法。

技术介绍

[0002]工业上常用的钯或钯合金透氢材料为钯或钯合金管材，一般采用滚轧
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拉拔法制备，为了维护足够的机械强度和稳定性，膜厚较大(>80微米)，这不仅增加了成本，同时壁厚较大会降低钯管材的透氢率。为了减小钯膜的厚度，研究人员将目光瞄准复合膜。就是以多孔材料为基体，在其上制备一层较薄的钯膜(<10微米)。采用钯复合膜，可将钯膜的厚度降低一个数量级，同时将膜的透氢率至少提高一个数量级。
[0003]要做到在减少钯合金厚度的同时而又提高其所承受的压力，必须将钯膜附在多孔的支撑体上。支撑体可以是多孔陶瓷、多孔玻璃或多孔金属。支撑钯膜的制备可以采用化学镀、化学气相沉积、热沉积、喷溅、涂镀等方法。这些方法对钯或钯膜的组成、厚度及结构等能够很好地控制。但采用上述方法制备的复合钯膜在制备过程中易产生微孔，膜的机械和热稳定性较差，在高温使用过程中易产生裂纹、脱落等问题。并且由于钯膜和多孔材料的膨胀系数的差异，复合膜的可靠密封焊接较为困难。这也是多孔材料钯复合膜在工业应用中需解决的技术难点。
[0004]因此需要一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法。该方法通过对致密钯膜进行预处理，便于致密钯膜与多孔金属材料紧密连接，保证了致密钯膜与多孔金属材料复合后的性能，通过将预处理致密钯膜放置在多孔金属材料上后进行真空扩散焊处理，使致密钯膜与多孔金属材料复合，在减薄钯膜厚度的同时，保证膜的强度，不仅节约了贵金属用量，降低了产品成本，而且可以极大的提高透氢率。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤一、预处理：将致密钯膜依次进行打磨和超声清洗，得到预处理致密钯膜；
[0008]步骤二、扩散焊连接：将步骤一中得到的预处理致密钯膜放置在多孔金属材料上，然后放入真空扩散炉的上压头和下压头之间进行真空扩散焊处理，完成致密钯膜与多孔金属材料的复合。
[0009]本专利技术通过对致密钯膜用细砂纸轻轻打磨，使致密钯膜表面变平整，通过对致密钯膜采用丙酮超声清洗去除表面油污和杂质，便于致密钯膜与多孔金属材料紧密连接，保证了致密钯膜与多孔金属材料复合后的性能，通过将预处理致密钯膜放置在多孔金属材料上后进行真空扩散焊处理，使致密钯膜与多孔金属材料复合，在减薄钯膜厚度的同时，保证
膜的强度，不仅节约了贵金属用量，降低了产品成本，而且可以极大的提高透氢率。
[0010]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤二中所述多孔金属材料为镍及其合金、铜及其合金或不锈钢。本专利技术通过控制多孔金属材料的材质，具有价格低廉，加工制造成本低，与钯膜的膨胀系数相近，在工作条件下不易脱落等优点。
[0011]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤一中所述致密钯膜的材质为：纯钯或钯合金，所述钯合金包括Pd
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Ag合金、Pd
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Cu合金、Pd
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Re合金、Pd
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Y合金、PdAgAuNi合金。本专利技术适用于多种钯或钯合金的致密钯膜，针对不用的要求形成不同的复合材料。
[0012]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤一中所述致密钯膜的厚度为0.01mm～0.1mm。本专利技术采用的致密钯膜是相对于多孔膜来说的，主要由物质的晶区和无定形区组成的，孔径较小，膜的孔结构已难于用电子显微镜分辨，只能用气体渗透法或气体吸附法测定，通常采用机械轧制法生产制备，而采用电镀，化学镀，气相沉积等方法制备的膜由于孔径较大，厚度较薄，称之为多孔膜；本专利技术通过控制致密钯膜的厚度，既可以保证其致密性，降低使用成本，获得透氢率较高的膜材、同时膜产品稳定性较高，避免了厚度大于0.1mm，膜的透氢速率较低的不足，避免了厚度小于0.01mm，加工成本较高，膜的致密性很难保证，会出现针孔等缺陷，影响膜的选择透氢性能的不足。
[0013]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤二中所述真空扩散焊处理的过程为：将真空扩散炉内抽真空至1.0
×
10
‑2Pa以下，然后使上压头和下压头之间的压力为4MPa～10MPa，并以5℃/min～10℃/min的升温速率加热至600℃～900℃后保温30min～60min，再随炉冷却至100℃以下后停止施压，最后进行校平。本专利技术通过抽真空将材料中的气体和杂质挥发出去，使材料表面和内部变得更加纯净和均匀，有利于提高复合强度，本专利技术通过控制上压头和下压头之间的压力，即对预处理致密钯膜和多孔金属材料施加压力，使两种材料在界面发生轻微塑性变形，增加二者的接触面积，从而提高结合强度，但过大的复合压力，会使钯膜发生为严重的扭曲变形，甚至出现破损，因此压力控制在4MPa～10MPa，起到最佳的复合效果，本专利技术通过控制真空扩散焊的升温速率、加热温度和时间，控制在基体合金最低再结晶温度以上，液相线温度以下，一定的升温速率和保温时间可以使接触面两侧的材料发生界面扩散和体扩散，使接触面密着粘接，提高复合强度。
[0014]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤二中所述上压头和下压头上设置有阻焊层。本专利技术通过设置阻焊层防止致密钯膜和多孔金属材料与上压头和下压头发生焊接。
[0015]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤二中所述多孔金属材料表面制备有中间层材料，所述预处理致密钯膜的打磨面与多孔金属材料具有中间层材料的一面连接。本专利技术通过在多孔金属材料表面制备中间层材料，便于致密钯膜和多孔金属材料的连接，有效的控制焊接区域并且提高焊接强度，通过将预处理致密钯膜的打磨面与多孔金属材料具有中间层材料的一面连接，进一步提高焊接效果。
[0016]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，所述中间层材料采用电镀、化学镀、物理气相沉积或离子溅射的方式制备。本专利技术通过控制中间层材料的制备方式，保证了在多孔金属材料表面制备一层平整的中间层材料，通过添加中间层金属过渡，可以更好的促进复合的两种金属发生扩散焊接，降低复合温度和保温时间，提高复合材
料的强度。
[0017]上述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，所述中间层材料的材质为Ni、Cu或Ag，所述中间层材料的厚度为3μm～10μm。本专利技术选择Ni、Cu或Ag等中间层材料，一是考虑这些材料本身是基体材料所包含的基本元素或者与基体所包含主要元素之间能形成固溶体，减少两种复合金属由于结晶化学性能差别较大，易在金属接触界面发生脆性化合物的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、预处理：将致密钯膜依次进行打磨和超声清洗，得到预处理致密钯膜；步骤二、扩散焊连接：将步骤一中得到的预处理致密钯膜放置在多孔金属材料上，然后放入真空扩散炉的上压头和下压头之间进行真空扩散焊处理，完成致密钯膜与多孔金属材料的复合。2.根据权利要求1所述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤二中所述多孔金属材料为镍及其合金、铜及其合金或不锈钢。3.根据权利要求1所述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤一中所述致密钯膜的材质为：质量纯度不小于99％的纯钯或钯合金，所述钯合金包括Pd
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Ag合金、Pd
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Cu合金、Pd
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Re合金、Pd
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Y合金、PdAgAuNi合金。4.根据权利要求1所述的一种致密钯膜与多孔金属材料的复合方法，其特征在于，步骤一中所述致密钯膜的厚度为0.01mm～0.1mm。5.根据权利要求1所述的一种致密钯膜与多孔金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾志华，王轶，姜婷，郑晶，操齐高，张文强，杨阳，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：