CN104209518B - 一种镍基合金纤维毡的制备方法 - Google Patents

一种镍基合金纤维毡的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍基合金纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤进行：步骤1，制备合金短纤维；步骤2，利用步骤1中的合金短纤维铺制成纤维网；步骤3，利用步骤2中制成的纤维网制得多层纤维网坯；步骤4，对步骤3制得的多层纤维网坯进行预处理；步骤5，将步骤4预处理后的多层纤维网坯烧结，制得烧结后的坯料，步骤6，将步骤5得到的培料进行后处理，即得到镍基合金纤维毡。本发明一种镍基合金纤维毡的制备方法，解决了现有制备方法存在的制备的纤维毡波折易脆断，并且难以批量化生产的问题。

Description

一种镍基合金纤维毡的制备方法
技术领域
本发明属于高温气体净化除尘设备技术领域，具体涉及一种镍基合金纤维毡的制备方法。
背景技术
火力发电是中国主要的发电方式，目前火力发电占81％，其中93％是燃烧发电，因此面对我国社会经济发展对于能源需求与环境改善的巨大压力，发展洁净煤发电、高温烟气净化等节能减排技术对中国的迫切性大于世界上其他任何国家。
目前，采用金属材料的高温气体净化除尘技术所面临的主要问题，因而使其在现代节能环保工程系统中的推广应用受到一定限制。
高温、耐蚀镍基合金(牌号:合金59)是含少量碳、硅、钨元素的镍铬钼合金，在高温及复杂腐蚀环境下，一般不锈钢过滤材料的服役寿命不长，而镍基合金对氧化性和还原性腐蚀介质具有极好的耐蚀性能。对点蚀、缝隙腐蚀以及应力腐蚀开裂等局部腐蚀也具有良好的耐蚀能力，同时具备良好的加工成型性能和焊接性能。
高温、耐蚀镍基合金(牌号:合金59)纤维毡已经在高温气体净化除尘领域有了一定的应用，主要采用的是国外生产的镍基合金纤维毡，国内还未有生产高温、耐蚀镍基合金(牌号:合金59)纤维毡。
现有的镍基合金纤维毡(牌号:合金59)制备的纤维毡波折易脆断，并且制备方法难以达到批量化的生产的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种镍基合金纤维毡的制备方法，解决了现有制备方法存在的制备的纤维毡波折易脆断，并且难以批量化生产的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种镍基合金纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，制备合金短纤维；
步骤2，利用步骤1中的合金短纤维铺制成纤维网；
步骤3，利用步骤2中制成的纤维网制得多层纤维网坯；
步骤4，对步骤3制得的多层纤维网坯进行预处理；
步骤5，将步骤4预处理后的多层纤维网坯烧结，制得烧结后的坯料，
步骤6，将步骤5得到的培料进行后处理，即得到镍基合金纤维毡。
本发明的特点还在于，
其中，步骤1具体为：将采取拉拔法制备的合金长纤维通过切丝设备进行剪切，纤维丝直径为Φ8μm～Φ22μm，剪切后得到的短纤维长度为30mm～60mm。
步骤2具体为：将步骤1中制备的短纤维通过气流成网法铺制成纤维网，纤维网的单位面积重量控制在1000g/m2～1500g/m2。
步骤3具体为：将多层纤维网在灯检台上进行叠加，使制备的纤维毡均匀性保持一致，并且将纤维毡按照尺寸裁剪，制得符合要求的多层纤维网坯。
步骤4具体为：将步骤3中制备的多层纤维网坯使用辊压机进行平整，平整厚度控制在1.0mm～2.0mm，然后将多层纤维网坯放在烘干炉内，烘干温度为150℃～180℃，进行烘干处理。
步骤5具体为，将步骤4处理的多层纤维网坯固定于夹具之内，纤维网坯之间以及纤维网坯与夹具之间均用隔离层分开，将带有夹具的纤维网坯放在真空热压炉内进行烧结，在整个烧结过程中加压，压强为0.2MPa～0.8MPa，烧结温度控制在1050～1250℃，保温时间控制在2～6小时，升温速率控制在5～10℃/min，真空度控制在5×10-3Pa～1.0×10-2Pa，烧结完成后，使用高纯氮气在温度为700～900℃时进行快速冷却后将纤维网坯料从夹具中取出，得到烧结后的坯料。
夹具的结构为：包括工作台面和压头，两个水平设置的工作台面之间设置有压头，压头与工作台面之间固定连接，两个工作台面之间通过设置在四个角上的锁紧螺栓进行连接，锁紧螺栓与锁紧螺母相配合。
步骤6具体为，将步骤5得到的坯料进行滚压平整，使其最终厚度为0.5～0.7mm，然后进行裁边，即得到镍基合金纤维毡。
本发明的有益效果是，镍基合金丝材通过拉拔法加工成纤维，然后将该种纤维用气流铺毡法铺制成松散的纤网，再叠加成多层纤网坯料，将多层纤网坯料进行高温烧结，使烧结后的所得的镍基合金纤维毡表面光亮、波折不断裂。优点是与不锈钢纤维毡相比，镍基合金纤维烧结毡具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，在温度为600～800℃，氧化或还原气体工况条件下，可以长时间使用。
附图说明
图1是本发明一种镍基合金纤维毡的制备方法中使用的夹具的结构示意图。
图中，1锁紧螺母，2工作台面，3锁紧螺栓，4压头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种镍基合金纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，将采取拉拔法制备的合金长纤维通过切丝设备进行剪切，纤维丝直径为Φ8μm～Φ22μm，剪切后得到的短纤维长度为30mm～60mm；
步骤2，将步骤1中制备的短纤维通过气流成网法铺制成纤维网，纤维网的单位面积重量控制在1000g/m2～1500g/m2；
步骤3，将多层纤维网在灯检台上进行叠加，使制备的纤维毡均匀性保持一致，并且将纤维毡按照尺寸裁剪，制得符合要求的多层纤维网坯；
步骤4，将步骤3中制备的多层纤维网坯使用辊压机进行平整，平整厚度控制在1.0mm～2.0mm，然后将多层纤维网坯放在烘干炉内，烘干温度为150℃～180℃，进行烘干处理；
步骤5，将步骤4处理的多层纤维网坯固定于夹具之内，纤维网坯之间以及纤维网坯与夹具之间均用隔离层(阻焊隔离层)分开，将带有夹具的纤维网坯放在真空热压炉内进行烧结，在整个烧结过程中加压，压强为0.2MPa～0.8MPa，烧结温度控制在1050～1250℃，保温时间控制在2～6小时，升温速率控制在5～10℃/min，真空度控制在5×10-3Pa～1.0×10-2Pa，烧结完成后，使用高纯氮气在温度为700～900℃时进行快速冷却后将纤维网坯料从夹具中取出，得到烧结后的坯料。
其中，使用的夹具其结构为：包括工作台面2和压头4，两个水平设置的工作台面2之间设置有压头4，压头4与工作台面之间固定连接，两个工作台面之间通过设置在四个角上的锁紧螺栓3进行连接，锁紧螺栓3与锁紧螺母1相配合。使用时将步骤4中处理后的多层纤维网坯固定于两个压头4之间，通过锁紧螺母1和锁紧螺栓3进行加压固定。夹具的材质选用耐温不锈钢板。
步骤6，将步骤5得到的坯料进行滚压平整，使其最终厚度为0.5～0.7mm，然后进行裁边，即得镍基合金纤维毡。
本发明的有益效果是，镍基合金丝材通过拉拔法加工成纤维，然后将该种纤维用气流铺毡法铺制成松散的纤网，再叠加成多层纤网坯料，将多层纤网坯料进行高温烧结，使烧结后的所得的镍基合金纤维毡表面光亮、波折不断裂。优点是与不锈钢纤维毡相比，镍基合金纤维烧结毡具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，在温度为600～800℃，氧化或还原气体工况条件下，可以长时间使用。
实施例1
步骤1，将采取拉拔法制备的合金长纤维通过切丝设备进行剪切，纤维丝直径为Φ8μm，剪切后得到的短纤维长度为30mm；步骤2，将步骤1中制备的短纤维通过气流成网法铺制成纤维网，纤维网的单位面积重量控制在1000g/m2；步骤3，将多层纤维网在灯检台上进行叠加，使制备的纤维毡均匀性保持一致，并且将纤维毡按照尺寸裁剪，制得符合要求的多层纤维网坯；步骤4，将步骤3中制备的多层纤维网坯使用辊压机进行平整，平整厚度控制在1.0mm，然后将多层纤维网坯放在烘干炉内，烘干温度为150℃，进行烘干处理；步骤5，将步骤4处理的多层纤维网坯固定于夹具之内，纤维网坯之间以及纤维网坯与夹具之间均用隔离层(阻焊隔离层)分开，将带有夹具的纤维网坯放在真空热压炉内进行烧结，在整个烧结过程中加压，压强为0.2MPa，烧结温度控制在1050℃，保温时间控制在2小时，升温速率控制在5℃/min，真空度控制在5×10-3Pa，烧结完成后，使用高纯氮气在温度为700℃时进行快速冷却后将纤维网坯料从夹具中取出，得到烧结后的坯料。步骤6，将步骤5得到的坯料进行滚压平整，使其最终厚度为0.5mm，然后进行裁边，即得镍基合金纤维毡。
实施例2
步骤1，将采取拉拔法制备的合金长纤维通过切丝设备进行剪切，纤维丝直径为Φ22μm，剪切后得到的短纤维长度为60mm；步骤2，将步骤1中制备的短纤维通过气流成网法铺制成纤维网，纤维网的单位面积重量控制在1500g/m2；步骤3，将多层纤维网在灯检台上进行叠加，使制备的纤维毡均匀性保持一致，并且将纤维毡按照尺寸裁剪，制得符合要求的多层纤维网坯；步骤4，将步骤3中制备的多层纤维网坯使用辊压机进行平整，平整厚度控制在2.0mm，然后将多层纤维网坯放在烘干炉内，烘干温度为180℃，进行烘干处理；步骤5，将步骤4处理的多层纤维网坯固定于夹具之内，纤维网坯之间以及纤维网坯与夹具之间均用隔离层(阻焊隔离层)分开，将带有夹具的纤维网坯放在真空热压炉内进行烧结，在整个烧结过程中加压，压强为0.8MPa，烧结温度控制在1250℃，保温时间控制在6小时，升温速率控制在10℃/min，真空度控制在1.0×10-2Pa，烧结完成后，使用高纯氮气在温度为900℃时进行快速冷却后将纤维网坯料从夹具中取出，得到烧结后的坯料。步骤6，将步骤5得到的坯料进行滚压平整，使其最终厚度为0.7mm，然后进行裁边，即得镍基合金纤维毡。
实施例3
步骤1，将采取拉拔法制备的合金长纤维通过切丝设备进行剪切，纤维丝直径为Φ10μm，剪切后得到的短纤维长度为50mm；步骤2，将步骤1中制备的短纤维通过气流成网法铺制成纤维网，纤维网的单位面积重量控制在1200g/m2；步骤3，将多层纤维网在灯检台上进行叠加，使制备的纤维毡均匀性保持一致，并且将纤维毡按照尺寸裁剪，制得符合要求的多层纤维网坯；步骤4，将步骤3中制备的多层纤维网坯使用辊压机进行平整，平整厚度控制在1.5mm，然后将多层纤维网坯放在烘干炉内，烘干温度为160℃，进行烘干处理；步骤5，将步骤4处理的多层纤维网坯固定于夹具之内，纤维网坯之间以及纤维网坯与夹具之间均用隔离层(阻焊隔离层)分开，将带有夹具的纤维网坯放在真空热压炉内进行烧结，在整个烧结过程中加压，压强为0.6MPa，烧结温度控制在1150℃，保温时间控制在4小时，升温速率控制在7℃/min，真空度控制在8×10-3Pa以下，烧结完成后，使用高纯氮气在温度为800℃时进行快速冷却后将纤维网坯料从夹具中取出，得到烧结后的坯料；步骤6，将步骤5得到的坯料进行滚压平整，使其最终厚度为0.6mm，然后进行裁边，即得镍基合金纤维毡。
利用本发明方法制得的镍基合金纤维毡用于制作高温气体净化除尘用滤芯，过滤精度可以达到15～40μm，合金纤维毡过滤器的除尘效率≥99.85％，气泡点压力达到1900Pa～2450Pa，透气度达到200～280L/min.dm2，孔径分布均匀；制备的镍基合金纤维毡进行波折后无脆断现象，批量生产量由5m2/炉次增加到50m2/炉次。

Claims (3)

1.一种镍基合金纤维毡的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
步骤1，制备合金短纤维；步骤1具体为：将采取拉拔法制备的合金长纤维通过切丝设备进行剪切，纤维丝直径为Φ8μm～Φ22μm，剪切后得到的短纤维长度为30mm～60mm；
步骤2，利用步骤1中的合金短纤维铺制成纤维网；具体为：将步骤1中制备的短纤维通过气流成网法铺制成纤维网，纤维网的单位面积重量控制在1000g/m2～1500g/m2；
步骤3，利用步骤2中制成的纤维网制得多层纤维网坯；步骤3具体为：将多层纤维网在灯检台上进行叠加，使制备的纤维毡均匀性保持一致，并且将纤维毡按照尺寸裁剪，制得符合要求的多层纤维网坯；
步骤4，对步骤3制得的多层纤维网坯进行预处理；步骤4具体为：将步骤3中制备的多层纤维网坯使用辊压机进行平整，平整厚度控制在1.0mm～2.0mm，然后将多层纤维网坯放在烘干炉内，烘干温度为150℃～180℃，进行烘干处理；
步骤5，将步骤4预处理后的多层纤维网坯烧结，制得烧结后的坯料，具体步骤为：将步骤4处理的多层纤维网坯固定于夹具之内，纤维网坯之间以及纤维网坯与夹具之间均用隔离层分开，将带有夹具的纤维网坯放在真空热压炉内进行烧结，在整个烧结过程中加压，压强为0.2MPa～0.8MPa，烧结温度控制在1050～1250℃，保温时间控制在2～6小时，升温速率控制在5～10℃/min，真空度控制在5×10-3Pa～1.0×10-2Pa，烧结完成后，使用高纯氮气在温度为700～900℃时进行快速冷却后将纤维网坯料从夹具中取出，得到烧结后的坯料；
步骤6，将步骤5得到的坯料进行后处理，即得到镍基合金纤维毡。
2.根据权利要求1所述的镍基合金纤维毡的制备方法，其特征在于，所述的夹具的结构为：包括工作台面(2)和压头(4)，两个水平设置的工作台面(2)之间设置有压头(4)，所述的压头(4)与工作台面之间固定连接，所述的两个工作台面之间通过设置在四个角上的锁紧螺栓(3)进行连接，所述的锁紧螺栓(3)与锁紧螺母(1)相配合。
3.根据权利要求1所述的镍基合金纤维毡的制备方法，其特征在于，所述的步骤6具体为，将步骤5得到的坯料进行滚压平整，使其最终厚度为0.5～0.7mm，然后进行裁边，即得到镍基合金纤维毡。
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