CN111702168A - 一种金属复合多孔材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属复合多孔材料的制备方法，包括以下步骤：1.在工业乙醇中加入粘接剂，再加入金属粉末搅拌均匀，得到浆料；2.将含有粘结剂的金属粉末装进喂料斗中，粉末经两组双辊轧制后与金属丝网进行复合；3.对上述金属粉末+金属丝网复合的金属多孔材料进行脱脂、烧结处理，得到金属多孔材料。本发明可有效解决传统金属粉末轧制板多孔材料在室温下加工成过滤元件过程中的易断裂问题，提高室温及高温延展性和强度，避免在高温环境中使用时过滤元件因强度因素而发生失效。该制备方法工艺简单，成本低，效率高，可用作高温环境下的气‑固、液‑固等过程工业中的过滤元件。

Description

一种金属复合多孔材料的制备方法
技术领域
本发明属于金属多孔材料领域，具体涉及一种金属复合多孔材料的制备方法。
背景技术
金属多孔材料是一类材料内部含有孔隙的功能与结构一体化材料，已广泛应用于冶金、化工、制药、航天、航空等领域，是现代工业生产不可或缺的一类重要材料。烧结金属过滤元件可分为烧结金属粉末、烧结金属纤维毡和烧结金属丝网等。
在过程工业领域对多孔材料进行应用选型时，技术人员希望在要求过滤精度一定、且具有大渗透通量的前提下，材料须具有优异的力学性能，制成的过滤元件在受高压气体进行反吹时，不发生开裂失效：例如新环保法实施以来，传统布袋过滤元件已无法满足新标准对高温烟气除尘过滤的尾气排放要求，金属多孔材料因其自身的性能诸多优势，成为替代传统布袋过滤元件最佳的候选材料。但是，传统金属多孔材料一般为刚性膜，相对布袋具有较低的透气系数，因此使用成本高昂。要想降低使用成本，需要极大程度提高金属多孔材料的透气性能，以减少金属多孔材料的使用面积。现有轧制技术可将金属粉末轧制成厚度相对较薄的烧结多孔材料，有效大幅度提高其透气性能，是最有前景的一类材料。但是，在将金属粉末轧制板加工成过滤元件过程中，粉末板因卷曲而极容易发生开裂，造成加工过程中成品率低下。如何解决这一难题，已成为人们研究的热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属复合多孔材料的制备方法，所制备的金属复合多孔材料具有优异的柔韧性，且可折叠，可有效解决传统金属多孔材料作为刚性膜不可折叠的缺点；之外，该金属复合多孔材料具有高精度和大通量，在高温除尘领域可替换布袋过滤元件，解决布袋过滤精度达不到要求的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
步骤一：将金属粉末进行筛分、级配，得到所需粒度区间的粉末原材料；
步骤二：在工业乙醇中加入粘接剂，再加入步骤一中的金属粉末搅拌均匀，配置成浆料；
步骤三：将步骤二中加入粘结剂的金属粉末放进喂料斗中；
步骤四：将步骤三中的金属粉末均匀铺设到金属丝网上，经刮刀刮平后，随金属丝网分别进入两组两辊式预压机，进行辊压；
步骤五：对步骤四中经辊扎后的金属粉末+金属丝网的复合金属多孔材料进行脱脂、烧结处理，得到金属复合多孔材料。
更进一步，步骤一中所述的金属粉末材质为不锈钢、镍及其合金、钛及其合金、铁铝合金，筛分、级配前金属粉末粒度为-40目通粉，根据对材料孔径的要求，进行筛分、级配，得到对应粒度区间的金属粉末。
更进一步，步骤二中所述的粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂，或石蜡油，质量百分含量为2％～30％，固含量根据步骤一中所选用的金属粉末粒度进行调整。
更进一步，步骤三中所述装入喂料斗的金属粉末具有一定的粘性和流动性的半干状态。
更进一步，步骤四中所使用的金属丝网是不锈钢丝网或蒙乃尔丝网。
更进一步，步骤四中含有粘结剂的金属粉末经两次辊扎后，金属丝网被金属粉末包覆，成为金属粉末多孔材料轧制板的加强体。
更进一步，步骤五中所述的脱脂工序在脱脂炉中进行，脱脂气氛为氮气，脱脂温度200-550℃，脱脂时间30-120min；所述烧结工序在真空烧结炉或气氛烧结炉中进行，烧结温度600-1300℃，保温时间60-180min。
更进一步，步骤五中所述的获得的金属复合多孔材料的厚度通过刮刀控制铺设金属粉末的厚度，以及两组双辊轧制压力进行调整、控制，厚度可控范围为0.5～1.5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用粉/网的复合方式制造金属复合多孔材料，制备的材料具有优异的柔韧性，可以有效解决传统金属多孔材料刚性膜折叠过程中容易开裂的问题。该制备方法工艺简单，成本低，效率高，可满足工业化应用的要求。
附图说明
图1.本发明制备金属复合多孔材料的铺粉、辊扎装置结构示意图。
附图标记说明：
1、金属丝网；2、喂料斗；3、加入粘结剂的金属粉末；4、金属丝网；5、刮刀；6、轧辊；7、辊扎后的金属粉末+金属丝网复合多孔材料。
具体实施方式
实施例1
对-100目的镍粉进行筛分，将获得的粒度为-200目的镍粉按照30g/ml的比例与酚醛树脂质量浓度为25％的酚醛树脂乙醇溶液混合，搅拌均匀。将半干状态的镍粉均匀铺设到孔隙为100目的蒙乃尔丝网上，经刮刀刮平后进行辊扎：第一次辊扎后复合板的厚度为1.0mm，第二次辊扎后复合板厚度为0.6mm。将辊扎之后的复合板放到脱脂炉中进行脱脂，脱脂气氛为氮气，脱脂温度460℃，脱脂时间120min；将脱脂后的复合板放到烧结炉中进行烧结，烧结气氛为氢气，烧结温度1240℃，保温时间90min。烧结后出炉即得到丝网增强蒙乃尔粉末多孔材料。经检测，所制得的复合多孔材料过滤精度为10μm。制备的金属复合多孔材料具有优异的柔韧性，可加工卷制成筒状滤袋，可有效解决传统金属多孔材料刚性膜折叠过程中容易开裂的问题。
实施例2
对-100目的不锈钢316L粉末进行筛分，将获得的粒度为-500目的316L粉末按照3g/ml的比例与石蜡油进行混合，搅拌均匀。将半干状态的316L粉末均匀铺设到孔隙为300目的不锈钢316L丝网上，经刮刀刮平后进行辊扎：第一次辊扎后复合板的厚度为1.2mm，第二次辊扎后复合板厚度为0.8mm。将辊扎之后的复合板放到脱脂炉中进行脱脂，脱脂气氛为氮气，脱脂温度550℃，脱脂时间150min；将脱脂后的复合板放到烧结炉中进行烧结，烧结环境为真空，烧结温度1150℃，保温时间90min。烧结后出炉即得到丝网增强不锈钢粉末多孔材料。经检测，所制得的复合多孔材料过滤精度为2μm。制备的金属复合多孔材料具有优异的柔韧性，可加工卷制成筒状滤袋，可有效解决传统金属多孔材料刚性膜折叠过程中容易开裂的问题。

Claims (8)

1.一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将金属粉末进行筛分、级配，得到所需粒度区间的粉末原材料；
步骤二：在工业乙醇中加入粘接剂，再加入步骤一中的金属粉末搅拌均匀，配置成浆料；
步骤三：将步骤二中加入粘结剂的金属粉末放进喂料斗中；
步骤四：将步骤三中的金属粉末均匀铺设到金属丝网上，经刮刀刮平后，随金属丝网分别进入两组两辊式预压机，进行辊压；
步骤五：对步骤四中经辊扎后的金属粉末和金属丝网的复合金属多孔材料进行脱脂、烧结处理，得到金属复合多孔材料。
2.根据权利要求1所述的一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的金属粉末材质为不锈钢、镍及其合金、钛及其合金、铁铝合金，筛分、级配前金属粉末粒度为-40目通粉，根据对材料孔径的要求，进行筛分、级配，得到对应粒度区间的金属粉末。
3.根据权利要求1所述的一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂，或石蜡油，质量百分含量为2％～30％，固含量根据步骤一中所选用的金属粉末粒度进行调整。
4.根据权利要求1所述的一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述装入喂料斗的金属粉末具有一定的粘性和流动性的半干状态。
5.根据权利要求1所述的一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所使用的金属丝网是不锈钢丝网或蒙乃尔丝网。
6.根据权利要求1所述的一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤四中含有粘结剂的金属粉末经两次辊扎后，金属丝网被金属粉末包覆，成为金属粉末多孔材料轧制板的加强体。
7.根据权利要求1所述的一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的脱脂工序在脱脂炉中进行，脱脂气氛为氮气，脱脂温度200-550℃，脱脂时间30-120min；所述烧结工序在真空烧结炉或气氛烧结炉中进行，烧结温度600-1300℃，保温时间60-180min。
8.根据权利要求1所述的一种金属复合多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的获得的金属复合多孔材料的厚度通过刮刀控制铺设金属粉末的厚度，以及两组双辊轧制压力进行调整、控制，厚度可控范围为0.5～1.5mm。
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