CN110605529A - 一种多孔金属管材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多孔金属管材的制备方法，选取两种具有显著物化性质差异的材料制成一次包套和包套填充物，包套填充物组装进一次包套两端盖上上下盖焊接制成单芯的一次复合棒，加工锯切一次复合棒获二次组装用的一次复合棒，将多支一次复合棒组装进二次包套拉伸获得二次复合棒，利用包套材料与填充物材料显著物化性质差异去除填充材料，从而获得具有蜂窝状截面的多孔管材。本发明通过利用不同材料之间的物化性质差异可方便的制备出具有蜂窝状截面的多孔管材。解决了传统多孔金属管材铸造、拉伸等制备方法需要温度高，需要设备复杂，不同金属材料差异大加工要求高，淬火、防氧化等要求高的技术问题，本发明的方法能够适应更广泛的多孔管材制备。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种多孔金属管材的制备方法。
背景技术
具有蜂窝状截面的多孔金属管材具有特殊的应用领域。目前市售多孔类管材多为PVC、PE等塑料类易成型材料，可采用挤压、注塑等方式成型，但塑料类材料强度小，熔点低，应用领域受到限制。金属材料具有高强度、高熔点特点，同时一些特殊的金属类材料如钛合金其强度大、密度小同时具备较高的耐腐蚀性。但是金属管材加工工艺差异大，难度高，设备通用性差，制造成本高。
发明内容
针对现有技术中多孔金属管材加工工艺复杂、难度大、不易成型的技术问题。本发明提供了一种具有通用性的加工方法制备多孔金属管材，利用不同金属材料之间的物化性质差异进行加工，制备技术简单易操作，可用于加工不同孔径及孔数量的多孔管材。
本发明提供了一种多孔金属管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取两种具有显著物化性质差异的材料分别制备成一次包套和包套填充物，包套先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗。
(2)将步骤(1)中制备的包套填充物组装进一次包套，在填充有包套填充物的一次包套两端盖上上下盖并焊接制备成单芯的一次复合棒，并根据最终多孔管材的孔位置要求对一次复合棒进行加工锯切获得二次组装用的一次复合棒。
(3)采用与一次包套相同的材料制备二次包套，并将步骤(2)制备的一次复合棒组装进二次包套并加工获得符合需求规格的二次复合棒。
(4)利用包套材料与填充物材料显著的物化性质差异去除填充材料，从而获得具有蜂窝状截面的多孔管材。
本发明中，显著物化性质差异的材料是在同一溶剂中溶解性不同的两种材料。
本发明中，显著物化性质差异的材料是指熔点不同通过熔点将的两种材料分离的物化差异。
本发明中，显著物化性质差异的材料是指针对同一腐蚀剂腐蚀性完全不同的两种材料。
本发明中，包套填充物是金属棒材，包套填充物先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗。
本发明中，包套填充物是粉体，所述的粉体是无机盐、金属粉末中的一种或者多种组合。
本发明中，包套和包套填充物之间加入阻隔层，上下盖与对应的一次包套或者二次包套通过真空电子束或等离子体焊封焊在一起，真空度小于1× 10-2Pa，所述的二次复合棒再次与三次包套组装加工制备成三次复合棒，依次进行组装加工若干次，直到形成孔数符合要求的复合棒，再按照步骤(4)去除填充材料。
本发明中，一次复合棒进行加工锯切是指将填充有包套填充物的一次包套热挤压后拉伸，再锯切成圆形或者六边形，挤压工艺为保温温度400℃-900℃，保温时间2-5h，挤压速度40mm/s；一次复合棒组装进二次包套后的加工是指在二次包套表面涂抹挤压润滑剂后进行热挤压，热挤压后拉伸并去除两端变形不均匀区域，热挤压工艺为保温温度550℃-720℃，保温时间4h，挤压速度 30mm/s。
本发明提供了一种多孔纯铜管材的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用纯铜制备一次包套及上下盖并先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗。
(2)将步骤(1)制备的一次包套先与下盖组装后采用氯化钠材料进行填充并压实后采用真空电子束进行封焊，焊接电流100～130mA，真空度小于1 ×10-2Pa。
(3)将步骤(2)制备的一次复合包套进行热挤压，挤压工艺：保温温度 600℃/4h，挤压速度40mm/s。
(4)将步骤(3)制备的一次复合挤压棒进行拉伸制备小规格棒材，采用纯铜制备二次包套，二次包套先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗。
(5)将步骤(4)制备的一次复合棒和二次包套进行二次组装。
(6)将步骤(5)制备的二次包套冷拉伸后去除两端变形不均匀区域。
(7)利用NaCl易溶于水的性质，将步骤(6)制备的二次复合棒浸入纯水中，采用超声波震荡使氯化钠溶于水以去除从而得到最终成品管材。
本发明提供了一种多孔钛合金管材的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用钛合金制备一次包套及上下盖，纯铜制备一次包套用芯棒。
(2)将步骤(1)制备的一次包套和芯棒进行组装并采用真空电子束焊接，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa。
(3)将步骤(2)制备的一次复合包套进行热挤压，挤压工艺：保温温度700℃/4h，挤压速度40mm/s。
(4)将步骤(3)制备的一次复合挤压棒进行拉伸制备出小规格棒材，采用钛合金制备二次包套及上下盖。
(5)将步骤(4)制备的一次复合棒材和二次包套进行二次组装，采用真空电子束焊接，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa。
(6)将步骤(5)制备的二次包套表面涂抹挤压润滑剂后进行热挤压，挤压工艺：保温温度720℃/4h，挤压速度30mm/s，挤压后直径Φ50mm。
(7)将步骤(6)制备的二次挤压棒进行扒皮拉伸并定尺长度后浸入体积浓度为40％硝酸溶液中进行腐蚀去铜，得到最终的成品管材。
本发明的有益效果:
本发明提供的一种多孔金属管材的制备方法，解决了多孔金属管材工艺难度大，不宜成型的技术问题，通过利用不同材料之间的物化性质差异可方便的制备出具有蜂窝状截面的多孔管材。解决了传统多孔金属材料铸造、拉伸等制备方法需要温度高，需要设备复杂，不同金属材料差异大加工要求高，淬火、防氧化等要求高的技术问题，使得多孔金属材料加工设备简单统一，工艺简单一致，加工过程对金属材料本身的性能影响小，而且能够适合不同要求的多孔材料，当两种材料可能发生化学反应时在其之间添加一种阻隔层，减少两种材料的反应，使得本发明的方法能够适应更广泛的多孔材料制备。
附图说明
图1：一次复合包套的组装纵剖示意图；
图2：一次复合包套的组装横剖示意图；
图3：用于二次包套组装用的六边形一次复合棒纵剖示意图；
图4：用于二次包套组装用的圆形一次复合棒纵剖示意图；
图5：二次组装后的二次复合棒纵剖截面示意图；
图6：二次组装后的二次复合棒横剖截面示意图；
图7：最终成品管材截面示意图。
附图1至7中，1-一次包套，2-上盖，3-下盖，4-棒材、5-二次包套、6- 一次复合棒、7-阻隔层，其中一次包套、上盖、下盖、二次包套采用材料a，棒材采用材料b，阻隔层采用材料c。
具体实施方式
下面结合附图1-7和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明的方法不限于下述实施例。
本发明提供了一种多孔金属管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取两种溶解性、熔点、腐蚀性具有显著物化性质差异的材料分别制备成一次包套(材料a)1和包套填充物(材料b)4，一次包套1的外径Φ (40～300)mm，内径Φ(20～200)mm，长度(500～1000)mm，材料b4制备的棒材直径:Φ(20～200)mm，长度(200～000)mm，包套填充物也可以是粉体，包套先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗，包套填充物如是金属棒材进行相同的清洗，如果是粉末则不需要清洗，如果包套和包套填充物能够发生化学反应，在包套和包套填充物之间加入阻隔层7(材料c)，上盖 2和下盖3与一次包套通过真空电子束封焊在一起，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa，如说明书附图1和2所示。
(2)将步骤(1)中制备的包套填充物组装进一次包套，在填充有包套填充物的一次包套1两端盖上上盖2和下盖3并焊接制备成单芯的一次复合棒6，并根据最终多孔管材的孔位置要求对一次复合棒6进行加工锯切获得二次组装用的一次复合棒6；一次复合棒6进行加工锯切是指将填充有包套填充物的一次包套1热挤压后拉伸，再锯切成圆形或者六边形，挤压工艺为保温温度 400℃-900℃，保温2～5小时，挤压规格为Φ30～Φ75mm；一次复合棒进行锯切去除头尾不均匀区域，得到成品一次复合棒6并拉伸至一定规格后定尺切断以进行二次包套5的组装，其中一次复合棒6拉伸规格与形状可根据最终需要的孔数量与规格等确定，如说明书附图3和4所示。
(3)采用材料a制备出二次包套5及上盖2和下盖3，并得到的一次复合棒1进行二次组装，组装截面与数量由最终需要的孔数量与规格确定，组装截面如说明书附图5和6所示。
(4)根据所需要的最终管材规格，利用二次复合棒再次与三次包套组装加工制备成三次复合棒，依次进行组装加工若干次，直到形成孔数符合要求的复合棒。
(4)利用包套材料与填充物材料显著的物化性质差异去除填充材料，从而获得具有蜂窝状截面的多孔管材，如说明书附图7所示。
实施例一：一种多孔纯铜管材的制备方法
本发明提供了一种多孔纯铜管材的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用钛合金Ti6Al4V(材料a)制备一次包套及上下盖，其中包套外径为Φ185mm，内径为Φ162mm，长度为200mm。纯铜(材料b)制备一次包套用芯棒，直径为Φ161mm，长度为200mm；
(2)将步骤(1)制备的一次包套和芯棒进行组装并采用真空电子束焊接，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa；
(3)将步骤(2)制备的一次复合包套进行热挤压，挤压工艺：保温温度 700℃/4h，挤压速度40mm/s，挤压后直径Φ60mm；
(4)将步骤(3)制备的一次复合挤压棒进行拉伸制备出规格为H19.1mm 的小规格棒材；采用材料a制备二次包套及上下盖，包套外径为Φ185mm，内径为Φ160mm，长度为200mm；
(5)将步骤(4)制备的一次复合棒材和二次包套进行二次组装，组装芯数为55芯，采用真空电子束焊接，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa；
(6)将步骤(5)制备的二次包套表面涂抹挤压润滑剂后进行热挤压，挤压工艺：保温温度720℃/4h，挤压速度30mm/s，挤压后直径Φ50mm；
(7)利用Cu和Ti合金的耐腐蚀性不同，将步骤6制备的二次挤压棒进行扒皮拉伸至Φ30mm并定尺长度为1000mm后浸入体积浓度为40％硝酸溶液中进行腐蚀去铜，得到最终的成品管材，孔数为55，孔径约为3mm。
实施例二：一种多孔钛合金管材的制备方法
本发明提供了一种多孔钛合金管材的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用纯铜(材料a)制备一次包套及上下盖，其中包套外径为120mm，内径为100mm，长度为200mm；
(2)将步骤(1)制备的一次包套先与下盖组装后采用氯化钠(材料b)材料进行填充并压实后采用真空电子束进行封焊，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa；
(3)将步骤(2)制备的一次复合包套进行热挤压，挤压工艺：保温温度 600℃/4h，挤压速度40mm/s，挤压后直径Φ25mm；
(4)将步骤(3)制备的一次复合挤压棒进行拉伸制备出规格为Φ4.2mm 的小规格棒材；采用纯铜制备二次包套，二次包套外径为Φ45mm，内径为Φ 39mm，长度为1000mm；
(5)将步骤(4)制备的一次复合棒和二次包套进行二次组装，组装芯数为61芯；
(6)将步骤(5)制备的二次包套冷拉伸至Φ30mm后去除两端变形不均匀区域；
(7)利用NaCl易溶于水的性质，将步骤6制备的二次复合棒浸入纯水中，采用超声波震荡使材料b即氯化钠溶于水以去除从而得到最终成品管材，孔数 61，孔径约为Φ2.5mm。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围。
Claims (10)
1.一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选取两种具有显著物化性质差异的材料分别制备成一次包套和包套填充物，包套先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗；
(2)将步骤(1)中制备的包套填充物组装进一次包套，在填充有包套填充物的一次包套两端盖上上下盖并焊接制备成单芯的一次复合棒，并根据最终多孔管材的孔位置要求对一次复合棒进行加工锯切获得二次组装用的一次复合棒；
(3)采用与一次包套相同的材料制备二次包套，并将步骤(2)制备的一次复合棒组装进二次包套并加工获得符合需求规格的二次复合棒；
(4)利用包套材料与填充物材料显著的物化性质差异去除填充材料，从而获得具有蜂窝状截面的多孔管材。
2.如权利要求1所述的一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述显著物化性质差异的材料是在同一溶剂中溶解性不同的两种材料。
3.如权利要求1所述的一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述显著物化性质差异的材料是指熔点不同通过熔点将的两种材料分离的物化差异。
4.如权利要求1所述的一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述显著物化性质差异的材料是指针对同一腐蚀剂腐蚀性完全不同的两种材料。
5.如权利要求1所述的一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述的包套填充物是金属棒材，包套填充物先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗。
6.如权利要求1所述的一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述包套填充物是粉体，所述的粉体是无机盐、金属粉末中的一种或者多种组合。
7.如权利要求1所述的一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述的包套和包套填充物之间加入阻隔层，上下盖与对应的一次包套或者二次包套通过真空电子束或等离子体焊封焊在一起，真空度小于1×10-2Pa，所述的二次复合棒再次与三次包套组装加工制备成三次复合棒，依次进行组装加工若干次，直到形成孔数符合要求的复合棒，再按照步骤(4)去除填充材料。
8.如权利要求1所述的一种多孔金属管材的制备方法，其特征在于，所述一次复合棒进行加工锯切是指将填充有包套填充物的一次包套热挤压后拉伸，再锯切成圆形或者六边形，挤压工艺为保温温度400℃-900℃，保温时间2-5h，挤压速度40mm/s，，挤压规格为Φ30～Φ75mm；一次复合棒组装进二次包套后的加工是指在二次包套表面涂抹挤压润滑剂后进行热挤压，热挤压后拉伸并去除两端变形不均匀区域，热挤压工艺为保温温度550℃-720℃，保温时间4h，挤压速度30mm/s。
9.如权利要求1所述的一种多孔纯铜管材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用纯铜制备一次包套及上下盖并先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗；
(2)将步骤(1)制备的一次包套先与下盖组装后采用氯化钠材料进行填充并压实后采用真空电子束进行封焊，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa；
(3)将步骤(2)制备的一次复合包套进行热挤压，挤压工艺：保温温度600℃/4h，挤压速度40mm/s；
(4)将步骤(3)制备的一次复合挤压棒进行拉伸制备小规格棒材，采用纯铜制备二次包套，二次包套先用金属清洁剂去除表面油污，然后用酸液进行清洗；
(5)将步骤(4)制备的一次复合棒和二次包套进行二次组装；
(6)将步骤(5)制备的二次包套冷拉伸后去除两端变形不均匀区域；
(7)利用NaCl易溶于水的性质，将步骤(6)制备的二次复合棒浸入纯水中，采用超声波震荡使氯化钠溶于水以去除从而得到最终成品管材。
10.如权利要求1所述的一种多孔钛合金管材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用钛合金制备一次包套及上下盖，纯铜制备一次包套用芯棒；
(2)将步骤(1)制备的一次包套和芯棒进行组装并采用真空电子束焊接，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa；
(3)将步骤(2)制备的一次复合包套进行热挤压，挤压工艺：保温温度700℃/4h，挤压速度40mm/s；
(4)将步骤(3)制备的一次复合挤压棒进行拉伸制备出小规格棒材，采用钛合金制备二次包套及上下盖；
(5)将步骤(4)制备的一次复合棒材和二次包套进行二次组装，采用真空电子束焊接，焊接电流100～130mA，真空度小于1×10-2Pa；
(6)将步骤(5)制备的二次包套表面涂抹挤压润滑剂后进行热挤压，挤压工艺：保温温度720℃/4h，挤压速度30mm/s，挤压后直径Φ50mm；
(7)将步骤(6)制备的二次挤压棒进行扒皮拉伸并定尺长度后浸入体积浓度为40％硝酸溶液中进行腐蚀去铜，得到最终的成品管材。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191224 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |