CN110284022A - 一种银钛合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银钛合金的制备方法，包括以下步骤：(1)预备球形钛颗粒20～40份；球形银颗粒60～80份；(2)将球形钛颗粒与可挥发性液体混合，成型，烘烤；放进钼真空热处理炉中烧结，加热温度不小于1200℃，且小于球形钛颗粒的熔点，恒温2～5h，形成具有数个微细小孔的致密钛烧结体；(3)将球形银颗粒与可挥发性液体混合，压到钛烧结体上，球形银颗粒落入致密钛烧结体的所有微细小孔中，烘烤；放进钼真空热处理炉中烧结，加热温度不小于910℃，且小于球形银颗粒的熔点，恒温2～6h；形成具有数个微细小孔的致密银钛合金。本发明可制备出强度大、杀菌消毒特性强的致密银钛合金，特别适合于作为滤芯使用，可过滤掉更微小的细菌与杂质。

Description

一种银钛合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种银钛合金的制备方法。
背景技术
在现有具有过滤、净化、杀菌、消毒等功能的众多过滤器中，由于滤芯材质特性的局限性，其对人的亲和力低，杀菌、过滤、净化效果差；而且滤芯中滤孔孔径大，很多微小的细菌杂质都能通过，即无法过滤掉众多微小的细菌杂质，最终，导致过滤效果达不到预期的效果。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种银钛合金的制备方法，以制备出强度大、杀菌消毒特性强的致密银钛合金，特别适合于作为滤芯使用，可以过滤掉更微小的细菌与杂质，提高滤芯的过滤、净化、杀菌、消毒效果。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种银钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预备以下重量份数的原料：
球形钛颗粒 20～40份；
球形银颗粒 60～80份；
(2)钛烧结体的成型：
(2.1)将球形钛颗粒与可挥发性液体混合，获得浸湿的球形钛颗粒；
(2.2)将浸湿的球形钛颗粒放到模具中高压成型；
(2.3)对成型的球形钛颗粒在90℃～150℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得球形钛颗粒成型体；
(2.4)将球形钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为6～10PA；接着，用氩气加热6～8h，温度达到800℃-1100℃，之后，继续加热直到温度升到不小于1200℃，且小于球形钛颗粒的熔点，并保持恒温2～5h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密钛烧结体；
(3)银钛合金的成型：
(3.1)将球形银颗粒与可挥发性液体混合，获得浸湿的球形银颗粒；
(3.2)将浸湿的球形银颗粒压到钛烧结体上，浸湿的球形银颗粒落入致密钛烧结体的所有微细小孔中，获得银钛颗粒混合体；
(3.3)将银钛颗粒混合体在200℃～300℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得银钛颗粒成型体；
(3.4)将银钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为6～10PA；接着，用氩气加热5～6h，温度达到600℃-900℃，之后，继续加热直到温度升到不小于910℃，且小于球形银颗粒的熔点，并保持恒温2～6h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密银钛合金。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金中的微细小孔为相邻银颗粒之间的间隙。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金的微细小孔的孔径为0.5nm～100nm。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金的微细小孔的孔径为1nm～10nm。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(2.4)中，致密钛烧结体的微细小孔的孔径为0.2um～50um。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(3.2)中，银钛颗粒混合体为银颗粒与钛颗粒的混合体，并在银钛颗粒混合体一表面上布满银颗粒层。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(2.1)与步骤(3.1)中，可挥发性液体为酒精或水。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(1.1)中，球形钛颗粒的直径为1um～100um。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(1.1)中，球形银颗粒的直径为20nm～40nm。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(2.1)与步骤(3.1)中，球形钛颗粒与可挥发性液体的重量比例、及球形银颗粒与可挥发性液体的重量比例均为99:1。
本发明的有益效果为：
(1)可通过调节烧结温度、及恒温时间，就可以获得不同孔径的致密银钛合金，致密银钛合金的微细小孔的孔径可以做到1nm～10nm。当采用致密银钛合金作为滤芯时，由于滤芯的滤孔孔径达到1nm～10nm，如此微小的滤孔，可过滤掉更微小的细菌与杂质，从而提高滤芯的过滤、净化、杀菌、消毒效果。
(2)在进行高温烧结之前，先对预烧结物质(银钛颗粒成型体与球形钛颗粒成型体)进行了烘烤处理，将预烧结物质中的可挥发性液体蒸发掉，使得预烧结物质中不含水，防止水分解出的氢(H)降低钛颗粒的韧性，由此，可保证后期产品的韧性不会因此降低。
(3)采用球形钛颗粒与球形银颗粒相结合成型致密银钛合金，集合了球形钛颗粒的强度与耐蚀性、及球形银颗粒的杀菌消毒特性，使得最终产品致密银钛合金具有较高的强度与硬度，且具有较强的杀菌消毒功能，特别适合用于作为滤芯，对饮用水进行过滤、杀菌、消毒。
上述是发明技术方案的概述，以下具体实施方式，对本发明做进一步说明。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。
实施例一：
本实施例提供一种银钛合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)预备以下重量份数的原料：
球形钛颗粒 20份；
球形银颗粒 80份；
(2)钛烧结体的成型：
(2.1)将球形钛颗粒与可挥发性液体以99:1的重量比例混合，获得浸湿的球形钛颗粒；
(2.2)将浸湿的球形钛颗粒放到模具中高压成型；
(2.3)对成型的球形钛颗粒在90℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得球形钛颗粒成型体；
(2.4)将球形钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为6PA；接着，用氩气加热6h，温度达到800℃，之后，继续加热直到温度升到1200℃，而球形钛颗粒的熔点为1688℃，并保持恒温2h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密钛烧结体，致密钛烧结体的微细小孔的孔径为50um；
(3)银钛合金的成型：
(3.1)将球形银颗粒与可挥发性液体以99:1的重量比例混合，获得浸湿的球形银颗粒；
(3.2)将浸湿的球形银颗粒压到钛烧结体上，浸湿的球形银颗粒落入致密钛烧结体的所有微细小孔中，获得银钛颗粒混合体，银钛颗粒混合体为银颗粒与钛颗粒的混合体，并在银钛颗粒混合体一表面上布满银颗粒层；
(3.3)将银钛颗粒混合体在200℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得银钛颗粒成型体；
(3.4)将银钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为6PA；接着，用氩气加热5h，温度达到600℃，之后，继续加热直到温度升到910℃，而球形银颗粒的熔点为975℃，并保持恒温2h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密银钛合金，且致密银钛合金中的微细小孔为相邻银颗粒之间的间隙。
在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金的微细小孔的孔径为100nm。
在所述步骤(2.1)与步骤(3.1)中，可挥发性液体为酒精或水。在将球形钛颗粒放到模具中高压成型之前，先将球形钛颗粒与酒精或水混合，形成球形钛颗粒与酒精(或水)的混合物，使得球形钛颗粒变成湿润状态，便于将球形钛颗粒放到模具上成型，而不会出现干燥的球形钛颗粒到处飞散，无法落到模具上的现象。同理，在将球形银颗粒压到钛烧结体上之前，先将球形银颗粒与酒精或水混合，形成球形银颗粒与酒精(或水)的混合物，使得球形银颗粒变成湿润状态，便于将球形银颗粒压到钛烧结体上，并顺利落入致密钛烧结体的所有微细小孔中，而不会出现干燥的球形银颗粒到处飞散，无法压到钛烧结体上，更无法落入微细小孔中的现象。
在所述步骤(1.1)中，球形钛颗粒的直径为1um～100um，优选的，球形银颗粒的直径为50um；球形银颗粒的直径为20nm～40nm，优选的，球形银颗粒的直径为30nm。
实施例二：
本实施例提供一种银钛合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)预备以下重量份数的原料：
球形钛颗粒 40份；
球形银颗粒 60份；
(2)钛烧结体的成型：
(2.1)将球形钛颗粒与可挥发性液体以99:1的重量比例混合，获得浸湿的球形钛颗粒；
(2.2)将浸湿的球形钛颗粒放到模具中高压成型；
(2.3)对成型的球形钛颗粒在150℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得球形钛颗粒成型体；
(2.4)将球形钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为10PA；接着，用氩气加热8h，温度达到1100℃，之后，继续加热直到温度升到1687℃，而球形钛颗粒的熔点为1688℃，并保持恒温5h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密钛烧结体，致密钛烧结体的微细小孔的孔径为0.2um；
(3)银钛合金的成型：
(3.1)将球形银颗粒与可挥发性液体以99:1的重量比例混合，获得浸湿的球形银颗粒；
(3.2)将浸湿的球形银颗粒压到钛烧结体上，浸湿的球形银颗粒落入致密钛烧结体的所有微细小孔中，获得银钛颗粒混合体，银钛颗粒混合体为银颗粒与钛颗粒的混合体，并在银钛颗粒混合体一表面上布满银颗粒层；
(3.3)将银钛颗粒混合体在300℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得银钛颗粒成型体；
(3.4)将银钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为10PA；接着，用氩气加热6h，温度达到900℃，之后，继续加热直到温度升到974℃，而球形银颗粒的熔点为975℃，并保持恒温6h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密银钛合金，且致密银钛合金中的微细小孔为相邻银颗粒之间的间隙。
在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金的微细小孔的孔径为0.5nm。
实施例三：
本实施例提供一种银钛合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)预备以下重量份数的原料：
球形钛颗粒 30份；
球形银颗粒 70份；
(2)钛烧结体的成型：
(2.1)将球形钛颗粒与可挥发性液体以99:1的重量比例混合，获得浸湿的球形钛颗粒；
(2.2)将浸湿的球形钛颗粒放到模具中高压成型；
(2.3)对成型的球形钛颗粒在120℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得球形钛颗粒成型体；
(2.4)将球形钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为8PA；接着，用氩气加热7h，温度达到950℃，之后，继续加热直到温度升到1440℃，而球形钛颗粒的熔点为1688℃，并保持恒温3.5h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密钛烧结体，致密钛烧结体的微细小孔的孔径为25um；
(3)银钛合金的成型：
(3.1)将球形银颗粒与可挥发性液体以99:1的重量比例混合，获得浸湿的球形银颗粒；
(3.2)将浸湿的球形银颗粒压到钛烧结体上，浸湿的球形银颗粒落入致密钛烧结体的所有微细小孔中，获得银钛颗粒混合体，银钛颗粒混合体为银颗粒与钛颗粒的混合体，并在银钛颗粒混合体一表面上布满银颗粒层；
(3.3)将银钛颗粒混合体在250℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得银钛颗粒成型体；
(3.4)将银钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为8PA；接着，用氩气加热5.5h，温度达到750℃，之后，继续加热直到温度升到942℃，而球形银颗粒的熔点为975℃，并保持恒温4h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密银钛合金，且致密银钛合金中的微细小孔为相邻银颗粒之间的间隙。
在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金的微细小孔的孔径为50nm。
由以上实施例一至实施例三可知，球形钛颗粒的熔点为1688℃，而在对球形钛颗粒烧结的过程中，烧结温度均小于1688℃，即没有达到球形钛颗粒的熔点，则球形钛颗粒不会熔化。当烧结温度越高，越接近熔点时，保持恒温时间越长，在烧结过程中，相邻球形钛颗粒之间的间隙就会变得越来越小，使得最终获得的致密钛烧结体上的微细小孔的孔径(即相邻球形钛颗粒之间的间隙)就越小。
同理，球形银颗粒的熔点为975℃，而在对球形银颗粒烧结的过程中，烧结温度均小于975℃，即没有达到球形银颗粒的熔点，则球形银颗粒不会熔化。当烧结温度越高，越接近熔点时，保持恒温时间越长，在烧结过程中，相邻球形银颗粒之间的间隙就会变得越来越小，使得最终获得的致密银钛合金上的微细小孔的孔径(即相邻银颗粒之间的间隙)就越小。
因此，通过调节烧结温度、及恒温时间，就可以获得不同孔径的致密银钛合金。优选的，本实施例致密银钛合金的微细小孔的孔径可以做到1nm～10nm。当采用致密银钛合金作为滤芯时，由于滤芯的滤孔孔径达到1nm～10nm，如此微小的滤孔，可过滤掉更微小的细菌与杂质。
在上述实施例一至实施例三中，在步骤(2.4)与步骤(3.4)进行高温烧结之前，都先对预烧结物质(银钛颗粒成型体与球形钛颗粒成型体)进行了烘烤处理。理由是，在后期进行高温烧结过程中，水会分解出氢(H)，氢(H)的存在会导致钛颗粒变脆，韧性降低；因此，在高温烧结之前，先进行烘烤处理，将预烧结物质(银钛颗粒成型体与球形钛颗粒成型体)中的可挥发性液体(酒精或水)蒸发掉，使得预烧结物质中不含水，由此，可保证后期产品的韧性不会因此降低。
本实施例采用的球形钛颗粒，具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特性；采用的球形银颗粒，由于其含有银离子，银离子可以强烈吸附细菌蛋白酶，破坏细菌体的蛋白酶导致细菌死亡，因为银对液体中的微生物具有吸附作用，微生物被银吸附后，起呼吸作用的酶就失去功效，微生物就会迅速死亡，因此，银离子的杀菌能力特别强。
本实施例采用球形钛颗粒与球形银颗粒相结合成型致密银钛合金，集合了球形钛颗粒的强度与耐蚀性、及球形银颗粒的杀菌消毒特性，使得最终产品致密银钛合金具有较高的强度与硬度，且具有较强的杀菌消毒功能，特别适合用于作为滤芯，对饮用水进行过滤、杀菌、消毒。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种银钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预备以下重量份数的原料：
球形钛颗粒 20～40份；
球形银颗粒 60～80份；
(2)钛烧结体的成型：
(2.1)将球形钛颗粒与可挥发性液体混合，获得浸湿的球形钛颗粒；
(2.2)将浸湿的球形钛颗粒放到模具中高压成型；
(2.3)对成型的球形钛颗粒在90℃～150℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得球形钛颗粒成型体；
(2.4)将球形钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为6～10PA；接着，用氩气加热6～8h，温度达到800℃-1100℃，之后，继续加热直到温度升到不小于1200℃，且小于球形钛颗粒的熔点，并保持恒温2～5h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密钛烧结体；
(3)银钛合金的成型：
(3.1)将球形银颗粒与可挥发性液体混合，获得浸湿的球形银颗粒；
(3.2)将浸湿的球形银颗粒压到钛烧结体上，浸湿的球形银颗粒落入致密钛烧结体的所有微细小孔中，获得银钛颗粒混合体；
(3.3)将银钛颗粒混合体在200℃～300℃的温度条件下烘烤，直到可挥发性液体挥发掉，获得银钛颗粒成型体；
(3.4)将银钛颗粒成型体放进内部处于常温状态的钼真空热处理炉中烧结，炉内压强为6～10PA；接着，用氩气加热5～6h，温度达到600℃-900℃，之后，继续加热直到温度升到不小于910℃，且小于球形银颗粒的熔点，并保持恒温2～6h；然后，逐步降温至常温，形成具有数个微细小孔的致密银钛合金。
2.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金中的微细小孔为相邻银颗粒之间的间隙。
3.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金的微细小孔的孔径为0.5nm～100nm。
4.根据权利要求3所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3.4)中，致密银钛合金的微细小孔的孔径为1nm～10nm。
5.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2.4)中，致密钛烧结体的微细小孔的孔径为0.2um～50um。
6.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3.2)中，银钛颗粒混合体为银颗粒与钛颗粒的混合体，并在银钛颗粒混合体一表面上布满银颗粒层。
7.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2.1)与步骤(3.1)中，可挥发性液体为酒精或水。
8.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1.1)中，球形钛颗粒的直径为1um～100um。
9.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1.1)中，球形银颗粒的直径为20nm～40nm。
10.根据权利要求1所述的银钛合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2.1)与步骤(3.1)中，球形钛颗粒与可挥发性液体的重量比例、及球形银颗粒与可挥发性液体的重量比例均为99:1。
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