[发明专利]一种铼基难熔金属混杂管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管状材料的制备方法，特别是涉及一种铼基难熔金属混杂管的制备方法。

背景技术

作为一种纯难熔金属，铼对于诸如航天和导弹推进系统之类的高温结构和能源装置来说是特别引人注意的。作为结构材料或者与石墨、碳／碳结构材料相结合的衬里，铼能够满足高温火箭发动机和热气阀门零件的抗蚀要求。与其它一些可供选择的衬里材料相比，铼有许多优点。它的熔点为3180℃，超过了除钨之外的其它金属，但是，与钨不同，铼的塑性-脆性转变温度大大地低于室温。在温度从室温提高到2700℃时，铼的延伸塑性约为35％，而拉伸强度则从大约1127MPa下降到48MPa左右。铼对热震实际上是很迟钝的。另外，由铼加工出来的推进器喷管经受住了从室温到2200℃以上的10万多次的热疲劳循环试验而没有任何破坏的迹象。作为碳材料上的涂层，铼是唯一一种不形成碳化物的难熔金属。而且，铼对碳的溶解度很大，能确保两种材料之间得到很高的连接强度。经反复研究证明，铼的性能均优于固体燃料火箭热区零件上的全部其它涂层。

公开号为101899693A的中国发明专利公开了一种在无氧铜基体上镀铼的镀液配方和配制方法以及在无氧铜基体上局部镀铼的方法，镀液配方为铼酸钾15～20g／l；硫酸镍4～6g/l；硫酸铵50～60g/l，镀铼的方法包括酸洗、镀铼、在无氧铜基体上需要铼层的表面涂上过氯乙烯清漆、双氧水除铼。本发明通过改进镀铼溶液配方、优化镀铼工艺，改进局部镀铼的方法，使电镀的铼层均匀致密，附着力好，经过氢炉高温热处理后不易挥发的特点。

公开号为102430431A的中国发明专利公开了属于催化剂制备技术领域的一种以磷酸锆类层状材料为载体的高活性的负载型有机铼催化剂及其制备方法。本发明选用具有层状结构的磷酸锆类化合物为载体，将具有催化活性的甲基三氧化铼锚定在磷酸锆类化合物的表面，从而获得了负载型有机铼催化剂。将该催化剂应用于催化烯烃环氧化合成环氧化合物，反应物转化率高，产物的选择性高。

发明内容

本发明主要针对燃烧器的高温结构管件，提出一种铼基难熔金属混杂管的制备方法。该管材由四层不同材料组成，由外到内依次是镍涂层、铼泡沫层、金属铼层和铱涂层，厚度分别为0.5～3mm、1～5mm、0.1～0.5cm和0.1mm～0.5mm。层与层之间通过原子间作用力相结合，能在高温环境下稳定工作，并且抗氧化、防腐蚀，可作为要求严苛的航空航天器喷管等高温结构件。

一种铼基难熔金属混杂管的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：

(1)将一定厚度的聚氨酯泡沫管热解制成碳泡沫管；

(2)以ReCl₅为前驱体，通过CVD的方法在碳泡沫孔壁沉积铼薄膜，得到铼泡沫管；

(3)以ReCl₅为前驱体，通过CVD的方法在铼泡沫内表面制备铼金属层；

(4)采用CVD的方法在铼金属层表面制备一定厚度的铱涂层；

(5)采用电铸的方法在管材的最外层，即铼泡沫管的外表面制备一定厚度的镀镍层。

根据上述的制备方法，所述的碳泡沫管的具体的工艺过程是：先在空气中、200～255℃下将聚氨酯泡沫管加热；接着使基体材料在惰性气氛中、700～900℃下碳化，得到碳泡沫管。

所述的CVD法沉积铼薄膜和铼金属层的工艺过程是：将碳泡沫管外表面用石墨纸包裹后放入CVD炉中，温度设置为900～1200℃，ReCl₅分子吸附在碳泡沫管内表面并分解出铼原子，铼原子均匀地附着在碳泡沫孔隙内壁，最终形成一种内表面覆有铼金属层的铼泡沫管。

所述的CVD铱涂层的具体制备工艺是：以三乙酰丙酮铱为先驱体，在180～250℃使其挥发，在加热到500～600℃的基底上发生分解沉积。

所述的电铸镍涂层的具体条件是：以硫酸镍为主盐，温度40～60℃，直流供电，电流密度为1.0～3.0A／dm²。

本发明的主要优点是：①该方法制备的混杂材料层与层之间有原子力结合，质量轻，强度高，具有优异的高温性能，能够抗氧化和防腐蚀；②主要采用化学气象沉积法和电镀工艺，技术成熟，操作简单，效率高，涂层质量稳定；③在材料表面制备有抗氧化、防腐蚀涂层，相关结构件具有使用寿命长，稳定性好的优点。

附图说明

图示为一种铼基难熔金属混杂管的示意图。

图示10为镍涂层；20为铼泡沫；30为铼金属管；40为铱涂层。

具体实施方式