[发明专利]具有氧化膜的TiAl多孔合金及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种具有氧化膜的TiAl多孔合金及其制备方法、应用，属于金属材料表面改性技术领域。本发明的制备方法包括：对TiAl多孔合金进行预处理；利用同时含表面活性剂与卤素离子的电解液对预处理后的TiAl多孔合金进行表面氧化处理，以在所述TiAl多孔合金的孔结构表面原位形成致密的氧化膜层，即得到具有氧化膜的TiAl多孔合金。本发明针对目前金属间化合物多孔材料存在高温抗氧化性不足的问题，在TiAl多孔合金表面形成致密的氧化膜，以提高材料的高温抗氧化性，使其既保留多孔材料优良的过滤性能，同时又进一步拓展了其在高温环境下的应用，采用本发明的制备方法在TiAl多孔合金表面形成连续、致密的氧化膜层，可以实现高温烟气中的微尘颗粒的有效过滤。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种具有氧化膜的TiAl多孔合金及其制备方法、应用。

背景技术

高温烟气的开发与再利用作为减少电力、冶金、化工等行业运营成本关键技术被广泛关注，由于此类高温烟气普遍具有温度高（800℃以上），SO₂、NO_x含量高，含氧量高，含尘浓度大等特点，处理此类高温烟气仍然存在诸多难题。目前主要采用降温过滤除尘技术，其主要代表为袋式除尘技术，虽然该技术可以大大降低高温烟气含尘量，然而该技术依然存在过滤效率低，难以有效捕获小粒径微尘颗粒等技术缺陷。因此，需要开发一种既能有效捕获小粒径微尘颗粒，还能实现在高温中应用的材料。目前高温烟气过滤除尘技术主要采用金属多孔材料与陶瓷多孔材料为高温过滤媒介，虽然可以有效控制高温烟气中的含尘量，然而金属多孔材料仍存在抗腐蚀和抗高温氧化能力不足，而陶瓷多孔材料严重脆性和难加工性极大地限制了其在高温烟气过滤领域的进一步发展和应用。金属间化合物多孔材料由于同时存在金属键与共价键两种成键方式，从而兼备金属多孔材料与陶瓷多孔材料两者的优点，具有低密度、高弹性模量、优异的高温强度、以及良好的抗氧化性能，因此成为高温、腐蚀环境下气/固或液/固过滤应用的首选材料，TiAl系、FeAl系、NiAl系为其典型的三类多孔材料。但直接将其应用于高温烟气净化时，依然存在高温抗氧化性不足的问题，从而导致此类材料目前的最高服役温度为750℃。

基于上述技术问题，本发明提出一种进一步改善TiAl多孔合金高温抗氧化性能的新方法，通过“卤素效应”复合技术在TiAl多孔合金表面构筑一层连续、致密的Al₂O₃保护膜，即本发明提出一种具有氧化膜的TiAl多孔合金及其制备方法、应用，在保留原TiAl多孔合金优良过滤性能的同时，显著提高其高温抗氧化性能，具有良好而广泛的高温烟气过滤除尘应用前景。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的关键技术难题之一，提供一种具有氧化膜的TiAl多孔合金及其制备方法、应用。

本发明的一方面，提供一种具有氧化膜的TiAl多孔合金的制备方法，具体步骤包括：

对TiAl多孔合金进行预处理；

利用同时含表面活性剂与卤素离子的电解液对预处理后的TiAl多孔合金进行表面氧化处理，以在所述TiAl多孔合金的孔结构表面原位形成致密的氧化膜层。

可选的，所述利用同时含表面活性剂与卤素离子的电解液对预处理后的TiAl多孔合金进行表面氧化处理，包括：

在超声条件下，利用含表面活性剂与氟离子的电解液对预处理后的TiAl多孔合金进行阳极氧化表面处理。

可选的，所述阳极氧化表面处理采用的电源为交流电源，直流电源以及脉冲电源中的任意一种，电压范围为5V～120V，以及处理的时间范围为10min~600min。

可选的，所述利用同时含表面活性剂与卤素离子的电解液对预处理后的TiAl多孔合金进行表面氧化处理，包括：

在超声条件下，利用含表面活性剂与氟离子的电解液对预处理后的TiAl多孔合金进行液相等离子表面氧化处理。