CN105965020A - 一种复合金属多孔板的制备方法 - Google Patents

一种复合金属多孔板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合金属多孔板的制备方法，该方法包括：一、对金属丝网表面进行清洁处理、退火处理和校平处理；二、将多个金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，焊接致密金属板，得到金属丝网板；三、将金属丝网板置于烧结炉中烧结；四、将金属粉末嵌入金属丝网板的网孔内，表面包覆金属粉末并浇注粘结剂；五、将浇注粘结剂后的金属丝网板置于烧结炉中烧结，得到复合金属多孔板。本发明采用金属粉末和金属丝网复合的方法，能够有效地提高金属多孔材料的力学性能，可以突破成型设备对金属多孔板尺寸的限制，通过材料粒度及配方的选择，复合工艺、烧结工艺的设计可制备出孔径均匀、透气系数高的多种尺寸复合金属多孔材料。

Description

一种复合金属多孔板的制备方法
技术领域
本发明属于复合金属多孔材料制备技术领域，具体涉及一种复合金属多孔板的制备方法。
背景技术
金属多孔材料主要用于聚酯、油品、制药、食品饮料及化工产品的过滤，也用于水及空气等的过滤。它具有优异的耐腐蚀性、抗氧化性、耐磨性、力学性能(延性和冲击强度)等特性，并且还具有制造工艺简单、使用寿命长、可再生等特点，此外还有透过性、消音等特殊性能，因此在石油化工、能源、环保、食品、医药等领域的过滤、分离、流体分布等功能领域得到广泛应用。
目前，制备金属多孔板的方法有：冷等静压成型和振动成型。这两种方法制备金属多孔板，不仅存在板的尺寸受设备所限，而且设备成本偏高。同时，单纯的金属粉末多孔板在一些高压环境下使用，也存在强度偏低的问题，无法满足高压等条件比较苛刻环境得使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种复合金属多孔板的制备方法。该方法设计合理、不需要特殊设备、操作步骤简便且使用效果好；采用金属粉末和金属丝网复合的方法能够有效地提高金属多孔材料的力学性能，可以突破成型设备对金属多孔板尺寸的限制。通过材料粒度及配方的选择，复合工艺、烧结工艺的设计可制备出孔径均匀、透气系数高的多种尺寸复合金属多孔材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对金属丝网表面进行清洁处理，然后对经清洁处理后的金属丝网进行退火处理，再对经退火处理后的金属丝网进行校平处理；
步骤二、将多个步骤一中经校平处理后的金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后在所述金属丝网组件外围焊接致密金属板，得到金属丝网板；所述致密金属板的材质与金属丝网材质相同；
步骤三、将步骤二中所述金属丝网板置于烧结炉中，在真空条件下或氢气气氛中烧结；
步骤四、将金属粉末嵌入步骤三中经烧结后的金属丝网板的网孔内，然后在金属丝网板表面包覆金属粉末并向包覆有金属粉末的金属丝网板上浇注粘结剂；所述粘结剂为松油醇和聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液，粘结剂中松油醇的质量百分含量为3％～8％，聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为1％～3％；所述金属粉末的材质与金属丝网材质相同；
步骤五、将步骤四中浇注粘结剂后的金属丝网板置于烧结炉中，在真空条件下或氢气气氛中烧结，得到复合金属多孔板。
上述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属丝网的网孔孔径为50μm～400μm。
上述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述退火处理的温度为300℃～700℃，保温时间为1h～2h。
上述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述金属丝网组件的层数为3～10层。
上述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述致密金属板的宽度为30mm～50mm。
上述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述烧结的温度为金属丝网熔点的0.75～0.9倍，时间为1h～5h。
上述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述金属粉末的粒度为20μm～80μm，且金属粉末的粒径小于金属丝网的网孔孔径。
上述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述烧结的温度为金属粉末熔点的0.75～0.9倍，时间为2h～3h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明操作步骤简单，不需添加特殊添加剂，且对复合金属多孔板的尺寸无限制，不仅解决了粉末大尺寸板强度低，易开裂的问题，而且可以解决丝网大尺寸板过滤精度较低的问题。
2、本发明适用范围广且实用价值高，能推广适用于各种金属材质板的制备，也可以根据需求将复合金属多孔材料制备成多孔管。
3、本发明能制备出孔径为5μm～26μm，透气系数为50m3/(h·kPa·m2)～300m3/(h·kPa·m2)，厚度可达到15mm～40mm的复合金属多孔板。另外，所加工的复合金属多孔板的孔隙率高且强度高，还具有透气均匀，孔径分布均匀等特点，能实现大规模化生产。
4、采用本发明的方法制备的复合金属多孔板适用领域广，能适用于冶金、环保、食品生产、航空化工等行业中的过滤与分离、流量控制等技术领域中。
综上所述，本发明设计合理、不需要特殊设备、操作步骤简便且使用效果好。采用金属粉末和金属丝网复合的方法能够有效地提高金属多孔材料的力学性能，可以突破成型设备对金属多孔板尺寸的限制。通过材料粒度及配方的选择，复合工艺、烧结工艺的设计可制备出孔径均匀、透气系数高的多种尺寸复合金属多孔材料。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
说明书附图
图1为本发明金属丝网板的结构示意图。
附图标记说明：
1—金属丝网； 2—致密金属板。
具体实施方式
实施例1
本实施例选用的金属丝网直径为600mm的圆形316L不锈钢丝网，金属丝网中丝的直径为0.5mm，网孔孔径为400μm，选用的致密金属板为致密316L不锈钢板，选用的金属粉末为粒度50μm～80μm的316L不锈钢粉末，制备复合金属多孔板的方法包括以下步骤：
步骤一、对金属丝网表面进行清洁处理，然后在真空条件下对经清洁处理后的金属丝网进行退火处理，退火处理温度为500℃，保温时间为2h，再对经退火处理后的金属丝网进行校平处理；
步骤二、将5个步骤一中经校平处理后的金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后在所述金属丝网组件外围焊接宽度为30mm，厚度与金属丝网组件厚度相同的致密金属板，得到金属丝网板，结构示意图如图1所示；
步骤三、将步骤二中所述金属丝网板置于烧结炉中，在真空度小于10-2Pa的条件下烧结，烧结温度约为金属丝网熔点的0.9倍，时间为1h；
步骤四、将金属粉末嵌入步骤三中经烧结后的金属丝网板的网孔内，然后在金属丝网板表面包覆金属粉末并向包覆有金属粉末的金属丝网板上浇注粘结剂(粘结剂的用量以使金属丝网板表面包覆的金属粉末不掉落为宜)；所述粘结剂为松油醇和聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液，粘结剂中松油醇的质量百分含量为5％，聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为2％；
嵌入金属粉末时可采用振动方式使金属粉末均匀嵌入网孔内；包覆时先在金属丝网板一面包覆金属粉末并浇注粘结剂，然后将金属丝网板翻过来，在另一面包覆金属粉末并浇注粘结剂；
步骤五、将步骤四中浇注粘结剂后的金属丝网板置于烧结炉中，在真空度小于10-2Pa的条件下烧结，烧结温度约为金属粉末熔点的0.9倍，时间为2h，得到复合金属多孔板。
本实施例制备的复合金属多孔板的三点弯曲强度为26MPa，孔径约26μm，透气系数为300m3/(h·kPa·m2)以上，厚度为22mm。
实施例2
本实施例选用的金属丝网为直径为1600mm的圆形蒙乃尔合金丝网，金属丝网中丝的直径为0.3mm，网孔孔径为178μm，选用的致密金属板为致密蒙乃尔合金板，选用的金属粉末为30μm～60μm的蒙乃尔合金粉末，制备复合金属多孔板的方法包括以下步骤：
步骤一、对金属丝网表面进行清洁处理，然后在真空条件下对经清洁处理后的金属丝网进行退火处理，退火处理温度为300℃，保温时间为1.5h，再对经退火处理后的金属丝网进行校平处理；
步骤二、将10个步骤一中经校平处理后的金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后在所述金属丝网组件外围焊接宽度为50mm，厚度与金属丝网组件厚度相同的致密金属板，得到金属丝网板，结构示意图如图1所示；
步骤三、将步骤二中所述金属丝网板置于烧结炉中，在氢气气氛中烧结，氢气流量为9×10-2m3.min-1，烧结温度约为金属丝网熔点的0.8倍，时间为5h；
步骤四、将金属粉末嵌入步骤三中经烧结后的金属丝网板的网孔内，然后在金属丝网板表面包覆金属粉末并向包覆有金属粉末的金属丝网板上浇注粘结剂(粘结剂的用量以使金属丝网板表面包覆的金属粉末不掉落为宜)；所述粘结剂为松油醇和聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液，粘结剂中松油醇的质量百分含量为3％，聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为1％；
嵌入金属粉末时可采用振动方式使金属粉末均匀嵌入网孔内；包覆时先在金属丝网板一面包覆金属粉末并浇注粘结剂，然后将金属丝网板翻过来，在另一面包覆金属粉末并浇注粘结剂；
步骤五、将步骤四中浇注粘结剂后的金属丝网板置于烧结炉中，在氢气气氛中烧结，氢气流量为9×10-2m3.min-1，烧结温度约为金属粉末熔点的0.8倍，时间为3h，得到复合金属多孔板。
本实施例制备的复合金属多孔板的三点弯曲强度为28MPa，孔径约15μm，透气系数为120m3/(h·kPa·m2)以上，厚度为40mm。
实施例3
本实施例选用的金属丝网为直径为1200mm的圆形钛丝网，金属丝网中丝的直径为0.3mm，网孔孔径为50μm，选用的致密金属板为致密钛板，选用的金属粉末为20μm～40μm的钛粉末，制备复合金属多孔板的方法包括以下步骤：
步骤一、对金属丝网表面进行清洁处理，然后在真空条件下对经清洁处理后的金属丝网进行退火处理，退火处理温度为700℃，保温时间为1h，再对经退火处理后的金属丝网进行校平处理；
步骤二、将3个步骤一中经校平处理后的金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后在所述金属丝网组件外围焊接宽度为40mm，厚度与金属丝网组件厚度相同的致密金属板，得到金属丝网板，结构示意图如图1所示；
步骤三、将步骤二中所述金属丝网板置于烧结炉中，在真空条件下烧结，烧结温度约为金属丝网熔点的0.75倍，时间为3h；
步骤四、将金属粉末嵌入步骤三中经烧结后的金属丝网板的网孔内，然后在金属丝网板表面包覆金属粉末并向包覆有金属粉末的金属丝网板上浇注粘结剂(粘结剂的用量以使金属丝网板表面包覆的金属粉末不掉落为宜)；所述粘结剂为松油醇和聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液，粘结剂中松油醇的质量百分含量为8％，聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为3％；
嵌入金属粉末时可采用振动方式使金属粉末均匀嵌入网孔内；包覆时先在金属丝网板一面包覆金属粉末并浇注粘结剂，然后将金属丝网板翻过来，在另一面包覆金属粉末并浇注粘结剂；
步骤五、将步骤四中浇注粘结剂后的金属丝网板置于烧结炉中，在真空条件下烧结，烧结温度约为金属粉末熔点的0.75倍，时间为2.5h，得到复合金属多孔板。
本实施例制备的复合金属多孔板的三点弯曲强度为22MPa，孔径约5μm，透气系数为50m3/(h·kPa·m2)以上，厚度为15mm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对金属丝网表面进行清洁处理，然后对经清洁处理后的金属丝网进行退火处理，再对经退火处理后的金属丝网进行校平处理；
步骤二、将多个步骤一中经校平处理后的金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后在所述金属丝网组件外围焊接致密金属板，得到金属丝网板；所述致密金属板的材质与金属丝网材质相同；
步骤三、将步骤二中所述金属丝网板置于烧结炉中，在真空条件下或氢气气氛中烧结；
步骤四、将金属粉末嵌入步骤三中经烧结后的金属丝网板的网孔内，然后在金属丝网板表面包覆金属粉末并向包覆有金属粉末的金属丝网板上浇注粘结剂；所述粘结剂为松油醇和聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液，粘结剂中松油醇的质量百分含量为3％～8％，聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为1％～3％；所述金属粉末的材质与金属丝网材质相同；
步骤五、将步骤四中浇注粘结剂后的金属丝网板置于烧结炉中，在真空条件下或氢气气氛中烧结，得到复合金属多孔板。
2.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属丝网的网孔孔径为50μm～400μm。
3.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述退火处理的温度为300℃～700℃，保温时间为1h～2h。
4.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述金属丝网组件的层数为3～10层。
5.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述致密金属板的宽度为30mm～50mm。
6.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述烧结的温度为金属丝网熔点的0.75～0.9倍，时间为1h～5h。
7.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述金属粉末的粒度为20μm～80μm，且金属粉末的粒径小于金属丝网的网孔孔径。
8.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述烧结的温度为金属粉末熔点的0.75～0.9倍，时间为2h～3h。
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