CN102211191B

CN102211191B - 一种布气用吹扫器的制备方法

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Publication number: CN102211191B
Application number: CN 201110132709
Authority: CN
Inventors: 赵斌义; 吴引江; 杨俊岭; 王琳; 于素艳; 董领峰; 段新群; 王翠翠; 关桂苹; 吴天平
Original assignee: XI'AN BAODE POWDER METALLURGY CO Ltd; China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Ningbo Engineering Co Ltd; Sinopec Ningbo Technology Research Institute
Current assignee: XI'AN BAODE POWDER METALLURGY CO Ltd; China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Ningbo Engineering Co Ltd; Sinopec Ningbo Technology Research Institute
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: CN102211191A

Abstract

本发明涉及到一种布气用吹扫器的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)向粒径为20～400目的金属粉末中加入粘结剂，混合均匀，然后将丝径为0.1～3mm的金属丝网夹在上述混合物中放置到压制模具中，在100～250MPa的压制压力下，采用等静压机压制成元件坯料；(2)在上述元件坯料外周围均匀填充烧结填料，然后在真空炉或者氢气气氛炉中烧结，先升温至300～400℃，保温1～3小时脱除粘结剂，然后再升温至1000～1500℃，保温1～5h烧结，即得到布气用吹扫器。与现有技术相比，本发明抗压性能好，生产效率高，成本低。

Description

一种布气用吹扫器的制备方法

技术领域

本发明涉及到粉末冶金领域，具体指一种粉体输送及相关行业布气用锥形或管形的布气用吹扫器的制备方法。

背景技术

目前大型布气用多孔锥和多孔管的制备方法通常有两种，一是致密板打孔的办法，另一种是采用粉末冶金的办法制备。如公开号为CN201495203U所公开的发明专利申请《一种粉煤气化用充气锥》，其是通过在锥体上均匀开2～4mm孔的办法，该方法制备简单，但是由于孔的数量有限很难将气体均匀分布。

专利号为ZL200920033293.8的中国实用新型专利公开了《一种大型烧结多孔锥管整体成型方法》，其是采用粉末冶金的办法将金属粉末通过压制、烧结制备得到烧结金属多孔/管，其特点是烧结金属粉末多孔锥管孔隙分布均匀，但是强度和耐磨性能不高。

专利号为CN200920171953.9的中国实用新型专利公开了一种《粉体流化输送装置》，其是采用微孔流化板作为过滤设备，其气体透过性能和强度均不理想。

现有技术中基本上都是单纯采用粉末烧结体是粉末颗粒之间依靠烧结颈“连结”在一起，从而形成的多孔元件，这种烧结颈在受到外力作用的情况下，有较大的变形量就会产生破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种透气性好、耐压强度高从而延长运行周期的布气用吹扫器的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该布气用吹扫器的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)向粒径为20～400目的金属粉末中加入粘结剂，混合均匀，然后将丝径为0.1～3mm的金属丝网夹在上述混合物中放置到压制模具中，在100～250MPa的压制压力下，采用等静压机压制成元件坯料；

其中，所述的粘结剂为聚甲基丙烯酸甲酯和/或羧甲基纤维素，粘结剂的用量为不锈钢粉末量的2～5wt％；所述压制模具中橡胶套的硬度大于45HA；

(2)在上述元件坯料外周围均匀填充烧结填料，然后在真空炉或者氢气气氛炉中、1000～1500℃烧结，保温时间为1～5h，即得到布气用吹扫器。

所述的烧结填料为粒度为5～20μm的氧化铝细沙。

所述烧结过程中升温速度为5～15℃/min。

所述羧甲基纤维素的用量为1～3wt％。

所述的金属粉末为不锈钢粉末、镍金属粉末、铜金属粉末、钼金属粉末或高温合金金属粉末；所述的金属丝网为不锈钢金属丝网或铜金属丝网。

所述压制模具中的芯棒或钢套的表面光洁度＞7.0，所述橡胶套的硬度为60～90HA。

与现有技术相比，本发明采用粉、网复合结构的吹扫器，其包括功能层和结构层两部分。其中功能层由与结构层孔隙相匹配的金属粉末烧结而成。这种复合结构设计既保留了粉末烧结金属吹扫器的基本结构和特点，又增加了由金属丝网制成的结构层。金属丝网的丝径编织结构和不锈钢丝本身的强度特点，使得结构层较纯粹的粉末烧结体在受到外力时耐受破坏的强度明显提高。因此，即使在较大外力的作用下，使金属丝网发生了较大变形，也不会发生突发破裂的现象。因此，通过这种高强度丝网的结构层与起精度控制的功能层的复合设计，可以有效提高粉体输送设备中吹扫器等烧结元件的抗破坏能力和整体强度，同时，不会对元件的透气等孔隙性能产生影响。

另外，本发明的制备方法中采用了近净成形技术，坯件成形后仅需少量加工，就可达到使用要求，提高了生产效率，降低了成本，同时产品质量也得到保证。而本发明中坯件烧结时所使用的填料，不仅对大型的吹扫器在烧结时起到支撑作用，防止烧结时的坍塌，而且能够有效约束烧结时坯件在不同方向上的收缩，避免产生局部应力集中，保证了坯件的高强度和均匀变形。

附图说明

图1为本发明实施例1中吹扫器的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例2中吹扫器的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例中粉网复合结构的剖视图；

图4为本发明实施例中烧结前坯件与烧结填料的装料示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

下述实施例中所涉及到的粉+网复合烧结材料是将具有高强度的丝网加到金属粉末基体中使金属粉末得到强化。粉+网复合烧结材料的结构分为功能层和结构层，如图3所示，功能层金属复合网2包裹在金属粉末体1中。结构层为基体，作为复合功能层的支撑体，其必须满足高的强度和透气性要求，否则在其上附着更小孔径的控制层时，会影响控制层的渗透通量；控制层为粉尘阻挡层，其微孔远远小于结构层的孔隙，孔隙分布要均匀，防止粉尘反向流入洁净氮气一侧。这种结构设计既保留了原先粉末烧结金属多孔材料锥/管的基本结构和特点，又提高了多孔性能和强度性能。

实施例1

本实施例制备如图1所示的316L多孔管形吹扫器。

向粒度为200～300目的不锈钢粉料中加入2wt％的粘结剂，本实施例中的粘结剂为重量比为1∶4的羧甲基纤维素含量与聚甲基丙烯酸甲脂的混合物；采用球磨方式将不锈钢粉料和粘结剂混合均匀，在冷等静压机中压制，将压好的坯料在氢气气氛中烧结。

选用丝径为0.5mm的不锈钢丝网。

压制模具芯棒的表面光洁度为8.0级，所用橡胶套的硬度为80HA，不锈钢外壳的表面光洁度为级。

将不锈钢丝网和上述混合好的不锈钢粉末装填在压制模具中。在200MPa的压制压力下，在冷等静压机中压制成Ф200×5×400的坯件3。坯件3的局部剖视图如图3所示，不锈钢丝网1夹在不锈钢粉末2之间。

将上述坯件3放置到烧结料舟5内，在坯件3的外周围均匀填充烧结填料4，烧结填料4采用平均粒度为20μm的氧化铝细沙；然后放置到真空炉内烧结，以10℃/min的速度升温至350℃保温2h脱出有机添加剂，然后升温至1150℃，保温3h烧结，即得到如图1所示的布气用吹扫器。

经检测，该吹扫器的孔隙度为25％，平均孔径为10μm，透气度为80m³/m².h.kpa，抗外压强度为3.0Mpa。

实施例2

本实施例制备如图1所示的316L多孔管形吹扫器。

以不锈钢粉料的重量为基准，向粒度为200～300目的不锈钢粉料中加入总量为3wt％的粘结剂，球磨混合均匀。所用粘结剂为羧甲基纤维素与聚甲基丙烯酸甲脂的混合物，其中羧甲基纤维素的用量为2wt％，聚甲基丙烯酸甲酯的用量为1wt％。

选用丝径为0.1mm的不锈钢丝网。

压制模具芯棒的表面光洁度为7.5级，所用橡胶套的硬度为70HA，不锈钢外壳的表面光洁度为级。

将不锈钢丝网和上述混合好的不锈钢粉末装填在压制模具中。在150MPa的压制压力下，在冷等静压机中压制成Ф200×5×400的坯件3。坯件3的局部剖视图如图3所示，不锈钢丝网1夹在不锈钢粉末2之间。

将上述坯件3放置到烧结料舟5内，在坯件3的外周围均匀填充烧结填料，烧结填料采用平均粒度为5μm的氧化铝细沙；然后放置到烧结炉内，氢气气氛下，以15℃/min的速度升温至300℃保温2h脱出有机添加剂，然后升温至1300℃，保温3h烧结，即得到如图1所示的布气用吹扫器。

经检测，该吹扫器的孔隙度为38％，平均孔径为15μm，透气度为150m³/m².h.kpa，抗外压强度为2.5Mpa。

实施例3

本实施例制备如图2所示的316L多孔锥形吹扫器。

以不锈钢粉料的重量为基准，向粒度为100～160目的不锈钢粉料中加入总量为3wt％的粘结剂，球磨混合均匀。所用粘结剂为羧甲基纤维素。

选用丝径为0.8mm的不锈钢丝网。

压制模具芯棒的表面光洁度为7.5级，所用橡胶套的硬度为90HA，不锈钢外壳的表面光洁度为7级。

将不锈钢丝网和上述混合好的不锈钢粉末装填在压制模具中。在250MPa的压制压力下，在冷等静压机中压制成Ф440/330、厚度8mm、锥度为12°的锥形坯件，如图2所示，坯件的局部剖视图如图3所示，不锈钢丝网1夹在不锈钢粉末2之间。

将上述锥形坯件放置到烧结料舟内，在坯件的外周围均匀填充烧结填料，烧结填料采用平均粒度为15μm的氧化铝细沙；然后放置到烧结炉内，氢气气氛下，以5℃/min的速度升温至350℃保温2h脱除羧甲基纤维素，然后升温至1200℃，保温4h烧结，即得到如图2所示的布气用吹扫器。

经检测，该吹扫器的孔隙度为24％，平均孔径为13μm，透气度为100m³/m².h.kpa，抗外压强度为2.7Mpa。

实施例4

本实施例制备如图2所示的316L多孔锥形吹扫器。

以不锈钢粉料的重量为基准，向粒度为20/40目的不锈钢粉料中加入总量为2wt％的粘结剂，球磨混合均匀，选用聚甲基丙烯酸甲酯为结合剂。

选用丝径为1.5mm的不锈钢丝网。

压制模具芯棒的表面光洁度为级，所用橡胶套的硬度为80HA，不锈钢外壳的表面光洁度为7级。

将不锈钢丝网和上述混合好的不锈钢粉末装填在压制模具中。在250MPa的压制压力下，在冷等静压机中压制成Ф425/310、厚度为8mm、锥度为12°的锥形坯件，如图2所示，锥形坯件的局部剖视图如图3所示，不锈钢丝网1夹在不锈钢粉末2之间。

将上述锥形坯件放置到烧结料舟5内，在坯件的外周围均匀填充烧结填料4，烧结填料4采用平均粒度为20μm的氧化铝细沙；然后放置到烧结炉内，氢气气氛下，以10℃/min的速度升温至350℃保温2h脱除聚甲基丙烯酸甲酯，然后升温至1400℃，保温3h烧结，即得到如图2所示的布气用吹扫器。

经检测，该吹扫器的孔隙度为40％，平均孔径为20μm，透气度为300m³/m².h.kpa，抗外压强度为2.7Mpa。

实施例5

本实施例制备如图1所示的316L多孔管形吹扫器。

以不锈钢粉料的重量为基准，向粒度为400目的不锈钢粉料中加入总量为4wt％的粘结剂，球磨混合均匀。所用粘结剂为羧甲基纤维素与聚甲基丙烯酸甲脂的混合物，其中羧甲基纤维素的用量为2wt％，聚甲基丙烯酸甲酯的用量为2wt％。

选用丝径为0.1mm的不锈钢丝网。

压制模具芯棒的表面光洁度为8级，所用橡胶套的硬度为70HA，不锈钢外壳的表面光洁度为7级。

将不锈钢丝网和上述混合好的不锈钢粉末装填在压制模具中。在150MPa的压制压力下，在冷等静压机中压制成Ф312×5×380的坯件。坯件的局部剖视图如图4所示，不锈钢丝网1夹在不锈钢粉末2之间。

将上述坯件放置到烧结料舟5内，在坯件的外周围均匀填充烧结填料4，烧结填料4采用平均粒度为15μm的氧化铝细沙；然后放置到烧结炉内，氢气气氛下，以10℃/min的速度升温至350℃保温2h脱除羧甲基纤维素与聚甲基丙烯酸甲脂，然后升温至1000℃，保温3h烧结，即得到如图1所示的布气用吹扫器。

经检测，该吹扫器的孔隙度为20％，平均孔径为3μm，透气度为50m³/m².h.kpa，抗外压强度为3.3Mpa。

对比例1至5和实施例1至5所用原料以及产品性能对比如表1所示。

表1

由表1可以看出，采用本发明所提供的原料以及制备方法所制备的多孔材料，其透气性能以及抗外压强度都要比现有技术接制备的粉体输送元件要好，且工艺简单。

Claims

1.一种布气用吹扫器的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

其中，所述的粘结剂为聚甲基丙烯酸甲酯和/或羧甲基纤维素，粘结剂的用量为所述金属粉末量的2～5wt％；所述压制模具中橡胶套的硬度大于45HA；

(2)在上述元件坯料外周围均匀填充烧结填料，然后在真空炉或者氢气气氛炉中烧结，先升温至300～400℃，保温1～3小时脱除粘结剂，然后再升温至1000～1500℃，保温1～5h烧结，即得到布气用吹扫器。

2.根据权利要求1所述的布气用吹扫器的制备方法，其特征在所述的烧结填料为粒度为5～20μm的氧化铝细沙。

3.根据权利要求1所述的布气用吹扫器的制备方法，其特征在于所述烧结过程中升温速度为5～15℃/min。

4.根据权利要求1所述的布气用吹扫器的制备方法，其特征在于所述羧甲基纤维素的用量为2～3wt％。

5.根据权利要求1所述的布气用吹扫器的制备方法，其特征在于所述的金属粉末为不锈钢粉末、镍金属粉末、铜金属粉末、钼金属粉末或高温合金金属粉末；所述的金属丝网为不锈钢金属丝网或铜金属丝网。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的布气用吹扫器的制备方法，其特征在于所述压制模具中的芯棒或钢套的表面光洁度＞7.0级，所述橡胶套的硬度为60～90HA。