一种高强度钯基透氢材料及其制备方法和应用技术

技术编号：44070041 阅读：10 留言：0更新日期：2025-01-17 16:07

本发明专利技术公开了一种高强度钯基透氢材料及其制备方法和应用，属于氢净化技术领域，本发明专利技术高强度钯基透氢材料按重量分数计，材料化学成分包括：Sc：1％～15％，Sm≤8％，余量为Pd。本发明专利技术通过制备高强度透氢材料，并使用高强度透氢材料制作箔材以及管材透氢产品，使箔材以及管材透氢产品也具有较高强度性能，从而提升箔材及管材在正常使用过程中的透氢效果。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氢净化，涉及一种高强度钯基透氢材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、透氢技术常用于核能以及新能源领域的高纯氢制备过程中，高纯氢制备过程中，通常将材料制作为箔形式以及薄壁管两种产品进行透氢。贵金属元素钯(pd)具有透氢并使其纯化的特性，但纯钯透氢效果较差，同时吸氢后，会产生较大变形，导致纯钯制作的产品无法满足高纯氢制备过程中的透氢要求，并且产品容易变形损坏，使用寿命较短。

2、目前，通常使用pd和钇(y)的合金或pd和银(ag)的合金制作成透氢产品在高纯氢制备过程中使用，而由于合金强度性能的限制，现有箔透氢产品厚度仅能达到0.05-0.08mm，薄壁管的壁厚也仅能达到0.05-0.08mm，同时，在薄壁管使用过程中，为了保证薄壁管不产生破裂损坏，氢压力通常也需要控制在0.8mpa以下，从而对透氢效率产生一定限制。

3、因此，有必要提供一种高强度钯基透氢材料及其制备方法，提高合金强度性能，从而提升合金制成具体产品后的透氢效果。

技术实现思路

1、为了克服
技术介绍
中的问题，本专利技术通过制备抗拉强度以及抗压强度均较高的pdsc合金，使用pdsc合金制作成箔产品或薄壁管产品时，由于合金具有较高抗拉强度、抗压强度，可以制作得到厚度更小的箔产品以及壁厚更小的薄壁管产品，同时在薄壁管使用过程中，可以提高氢压力而不对薄壁管造成损坏，箔产品厚度以及薄壁管产品厚度更小，有利于提高氢透过率，同时提高氢压力可以提升氢透过透氢产品的速率，从而综合提升产品的透氢效果。</p>

2、为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：

3、本专利技术一方面提出了一种高强度钯基透氢材料，所述高强度钯基透氢材料按重量分数计，材料的化学成分包括：sc：1％～15％，sm≤8％，余量为pd。

4、本专利技术另一方面提出了上述高强度钯基透氢材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

5、所述制备方法包括以下步骤：

6、(1)熔炼：将原料加入坩埚中，进行真空熔炼，得到熔融态金属；

7、(2)浇铸：将所述步骤(1)中得到的熔融态金属浇铸于钢模中，得到合金铸锭；

8、(3)均匀化热处理：使用镍箔紧密包裹所述步骤(2)中得到的合金铸锭，然后对合金铸锭进行均匀化热处理，热处理完成后，进行水淬，得到钯基透氢材料。

9、作为优选，所述原料中，pd纯度不低于99.99％，sc纯度不低于99.9％，sm纯度不低于99.9％。

10、作为优选，所述步骤(1)中，真空熔炼温度为1550～1600℃，熔炼时间为20min，熔炼频率为50khz，本底真空度≥10-3pa。

11、作为优选，所述步骤(1)中，坩埚材质为刚玉、氧化锆、氧化镁中的一种。

12、作为优选，所述步骤(1)中，进行真空熔炼之前，先进行真空电弧翻面熔炼。

13、作为优选，所述真空电弧翻面熔炼过程中，熔炼温度为1550～1600℃，熔炼时间为20min，翻面次数为3次。

14、作为优选，所述步骤(2)中，浇铸之前，先将钢模加热至不低于300℃。

15、作为优选，所述步骤(3)中，热处理温度为1000～1100℃，热处理时间为4～4.5h。

16、本专利技术还提出了上述高强度钯基透氢材料在制作透氢箔或透氢薄壁管产品中的应用，使用高强度钯基透氢材料作为原材料制作透氢箔或透氢薄壁管。

17、本专利技术的有益效果：

18、1.本专利技术通过提高钯基透氢材料强度，为减少透氢箔以及透氢薄壁管管壁厚度，提高薄壁管抗压强度提供支持，从而在实际透氢过程中，同时提升氢透过率以及氢透过速率，最终使透氢产品的透氢效果得到改善。

19、2.本专利技术通过在真空熔炼前，进行真空电弧翻面熔炼，使合金铸锭成分更加均匀，从而使合金强度性能得到进一步强化。

20、3.本专利技术通过在浇铸前，先将钢模加热至不低于300℃，有利于减少铸锭的纤维疏松缺陷。

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【技术保护点】

1.一种高强度钯基透氢材料，其特征在于：所述高强度钯基透氢材料按重量分数计，材料的化学成分包括：Sc：1％～15％，Sm≤8％，余量为Pd。

2.制备权利要求1所述的一种高强度钯基透氢材料的方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述原料中，Pd纯度不低于99.99％，Sc纯度不低于99.9％，Sm纯度不低于99.9％。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，真空熔炼温度为1550～1600℃，熔炼时间为20min，熔炼频率为50KHz，本底真空度≥10-3Pa。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，坩埚材质为刚玉、氧化锆、氧化镁中的一种。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，进行真空熔炼之前，先进行真空电弧翻面熔炼。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述真空电弧翻面熔炼过程中，熔炼温度为1550～1600℃，熔炼时间为20min，翻面次数为3次。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，热处理温度为1000～1100℃，热处理时间为4～4.5h。

10.权利要求1所述的一种高强度钯基透氢材料在制作透氢箔或透氢薄壁管产品中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种高强度钯基透氢材料，其特征在于：所述高强度钯基透氢材料按重量分数计，材料的化学成分包括：sc：1％～15％，sm≤8％，余量为pd。

2.制备权利要求1所述的一种高强度钯基透氢材料的方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述原料中，pd纯度不低于99.99％，sc纯度不低于99.9％，sm纯度不低于99.9％。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，真空熔炼温度为1550～1600℃，熔炼时间为20min，熔炼频率为50khz，本底真空度≥10-3pa。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，坩埚材...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀东，范兴祥，贺洪亮，
申请(专利权)人：云南奎朋金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：

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