CN112157264A - 一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属纤维多孔材料生产技术领域，提供了一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法及设备。本发明将金属纤维松铺成纤维堆叠层，然后依次进行预压、针刺成型和轧辊电阻烧结，得到金属纤维多孔材料。本发明首次采用辊轧式连续电阻烧结的方法制备金属纤维多孔材料，使预成型金属纤维通过通电的轧辊，电流通过金属纤维，利用电流使金属纤维产生微放电和焦耳热，通过原子扩散而实现烧结。本发明提供的方法操作方法简单、烧结时间短、成本低，所得产品性能优异。本发明还提供了一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的设备，利用本发明的设备制备金属纤维多孔材料，能够实现连续生产，大幅提高生产效率，适用于大规模工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及金属纤维材料制备技术领域，尤其涉及一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法及设备。
背景技术
金属纤维多孔材料作为第三代金属多孔材料，具有高孔隙率、全通孔、可加工和可设计等优点，能够应用于过滤分离、吸声降噪、电磁屏蔽、催化载体、高效燃烧、燃料电池和强化对流及换热等领域。这种由孔隙、结点和纤维骨架三要素构成的微结构是近年来国内外广泛关注的新型结构与功能一体化材料。
烧结工艺是影响金属纤维多孔材料微结构的一个关键过程，目前，金属纤维多孔材料的烧结技术主要包括固相烧结和液相烧结两种。固相烧结是整个烧结过程中不产生液相，该方法是在传统的粉末烧结技术的基础上发展形成的，使用较为普遍；液相烧结是向金属纤维中加入低熔点的组分，在烧结过程中能够生产液相，从而在低温和短时条件下可以实现纤维间的冶金结合，适用于高熔点金属纤维多孔材料的制备。这两种烧结技术都需要在800～1200℃高温和真空状态下保温3～10h，再加上升温和降温过程，烧结周期可能长达30个小时，因此，这两种方法均存在能耗较大、烧结时间过长等缺点。
中国发明专利CN109175363A公开了一种放电等离子烧结制备金属纤维烧结毡的方法，该专利中使用放电等离子法进行烧结，实际应用时具有很大的局限性，首先该方法需要将炉内压强控制在1×10-2Pa以下，如此低的真空度造成相应的真空设备费用高，导致成本较高；其次该方法是间歇式生产，难以大规模量产，抽真空、卸真空和冷却都需要较长的时间，无法实现连续生产；最后该方法会出现模具寿命较短和表面闭孔等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法及设备，本发明提供的方法操作简单方便、成本低、烧结时间短，适用于大规模工业化生产，所得金属纤维多孔材料性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法，包括以下步骤：
将金属纤维松铺成纤维堆叠层，然后依次进行预压、针刺成型和轧辊电阻烧结，得到金属纤维多孔材料；
其中，所述轧辊电阻烧结具体为：将针刺成型所得预成型金属纤维在保护气氛或真空条件下，依次通过若干组通电的轧辊，使电流通过金属纤维进行电阻烧结；所述轧辊的组数≥2组；每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，预成型金属纤维从上轧辊和下轧辊之间通过。
优选的，所述上轧辊和下轧辊分别连接电源的正极和负极；所述电源为直流-脉冲电流叠加电源或直流-交流叠加电源；每个轧辊的电流密度独立地为3～25A/cm2；
所述轧辊以0.01～0.5m/min的线速度运动，所述轧辊电阻烧结的时间为3～20min，所述轧辊电阻烧结的时间为预成型金属纤维进入第一组轧辊到通过最后一组轧辊之间的时间。
优选的，所述轧辊的材质为耐热不锈钢，所述轧辊的直径为50～500mm；所述轧辊的组数为2～8组，按照预成型金属纤维通过的顺序，每组轧辊的温度依次升高，每组轧辊的轧辊间隙依次减小。
优选的，所述保护气氛为惰性气体，所述真空条件的真空度为10-2～1Pa。
优选的，所述金属纤维包括不锈钢纤维、铁铬铝纤维和哈氏合金纤维中的一种或几种，所述金属纤维的长度为5～60mm，直径为1～150μm。
优选的，所述预压的压缩量为纤维堆叠层初始厚度的1/3～2/3。
优选的，所述针刺成型过程中，针刺密度为200～500刺/cm2，针刺角度85～90°。
优选的，所述轧辊电阻烧结完成后，还包括对烧结后的金属纤维依次进行冷却和剪切。
本发明还提供了一种一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的设备，包括传送带；
所述传送带的传送方向上依次设置有气流布毡机、预压装置、针刺机、烧结轧辊机、冷却机和剪切装置；
所述烧结轧辊机包括烧结炉壳和设置在烧结炉壳内的若干组轧辊，每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，所述上轧辊和下轧辊分别连接电源的正极和负极；
所述下轧辊下方还设置有金属纤维挡板和金属纤维收集板；
所述烧结炉壳上设置有进气口，所述进气口通过气体管路和烧结气氛控制装置连通；
所述冷却机设置在烧结炉壳内、最后一组轧辊后方。
优选的，所述烧结炉壳的材质优选为不锈钢板，所述烧结炉壳的厚度为3～10mm。
本发明提供了一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法，包括以下步骤：将金属纤维松铺成纤维堆叠层，然后依次进行预压、针刺成型和轧辊电阻烧结，得到金属纤维多孔材料；其中，所述轧辊电阻烧结具体为：将针刺成型后的预成型金属纤维在保护气氛或真空条件下，依次通过若干组通电的轧辊，使电流通过预成型金属纤维进行电阻烧结；所述轧辊的数量≥2组；每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，预成型金属纤维从上轧辊和下轧辊之间通过。本发明首次采用辊轧式连续电阻烧结的方法制备金属纤维多孔材料，预成型金属纤维通过通电的轧辊时，电流完全通过金属纤维，利用电流产生的微放电和焦耳热使金属纤维原子扩散而实现烧结；且预成型金属纤维能够连续通过轧辊，可以实现连续制备，大幅缩短烧结所需的时间，提高金属纤维多孔材料的制备效率，且无需高压等烧结条件、操作方法简单、成本低，所得产品性能优异，适合大规模生产。实施例结果表明，采用本发明的方法制备金属纤维多孔材料，烧结时间仅需要3～20min，和传统方法需要烧结时间3～10h相比，本发明的烧结时间大幅降低，显著提高了生产效率。
本发明还提供了一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的设备，利用本发明的设备制备金属纤维多孔材料，操作简单，成本低，能够实现连续生产。
附图说明
图1为本发明提供的辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的设备的结构示意图，其中1-传送带，2-气流布毡机，3-预压装置，4-针刺机，5-烧结炉壳，6-上轧辊，7-下轧辊，8-电源正极，9-电源负极，10-纤维挡板，11-纤维收集板，12-气体管路，13-烧结气氛控制装置，14-冷却机，15-剪切装置。
具体实施方式
本发明提供了一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法，包括以下步骤：
将金属纤维松铺成纤维堆叠层，然后依次进行预压、针刺成型和轧辊电阻烧结，得到金属纤维多孔材料；
其中，所述轧辊电阻烧结具体为：将针刺成型所得预成型金属纤维在保护气氛或真空条件下依次通过若干组通电的轧辊，使电流通过金属纤维进行电阻烧结；所述轧辊的组数≥2组；每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，预成型金属纤维从上轧辊和下轧辊之间通过。
本发明首先将金属纤维松铺成纤维堆叠层。在本发明中，所述金属纤维优选包括不锈钢纤维、铁铬铝纤维和哈氏合金纤维中的一种或几种；所述金属纤维的长度优选为5～60mm，更优选为10～50mm，所述金属纤维的直径优选为1～150μm，更优选为10～120μm；所述金属纤维优选通过集束拉拔或切削法生产得到。
在本发明中，所述松铺优选使用气流布毡机进行；所述纤维堆叠层优选为单层纤维堆叠层或多层纤维堆叠层，所述多层纤维堆叠层优选由不同直径的金属纤维堆叠形成，或者由不同材质的金属纤维堆叠形成；例如：先堆叠一层直径为10μm的金属纤维，再堆叠一层直径为20μm的金属纤维，得到不同直径的多层纤维堆叠层；再如：先堆叠一层不锈钢纤维，再堆叠一层铁铬铝纤维，形成不同材质的多层纤维堆叠层。本发明对所述纤维堆叠层的堆叠厚度以及堆叠层的设置方式没有特殊要求，根据对产品的要求进行设计即可。
得到纤维堆叠层后，本发明将纤维堆叠层进行预压，得到预压堆叠层。在本发明中，所述预压优选使用两辊式预压机进行；所述预压的压缩量优选为纤维堆叠层初始厚度的1/3～2/3。
预压完成后，本发明将预压堆叠层进行针刺成型，得到成型堆叠层。在本发明中，所述针刺成型优选使用针刺机进行，所述针刺成型过程中，针刺密度优选为200～500刺/cm2，更优选为300～400刺/cm2，针刺角度优选85～90°，更优选为86～88°。本发明通过针刺成型保证纤维堆叠层的完整性。
针刺成型完成后，本发明将所述成型堆叠层进行轧辊电阻烧结，得到金属纤维多孔材料。在本发明中，所述轧辊电阻烧结具体为：将所述预成型金属纤维在保护气氛或真空条件下，依次通过若干组通电的轧辊，利用轧辊的热量对预成型金属纤维进行烧结；所述轧辊的组数≥2组，优选为2～8组，更优选为3～6组，在本发明中，所述若干组轧辊优选连续设置；每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，预成型金属纤维从上轧辊和下轧辊之间通过。在本发明中，所述轧辊的材质优选为耐热不锈钢，本发明对所述耐热不锈钢的种类没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的耐热不锈钢即可。
在本发明中，所述轧辊的直径优选为50～500mm，更优选为100～400mm；本发明对所述轧辊的长度没有特殊要求，根据预成型金属纤维的尺寸进行设置，保证通过轧辊的预成型金属纤维均能实现电流的通过即可。
在本发明中，所述轧辊优选以0.01～0.5m/min的线速度运动，更优选以0.02～0.3m/min的线速度运动；所述预成型金属纤维优选由传送带运送，以一定的速度通过各组轧辊，所述传送带的传送速度优选为0.02～0.5m/min。
在本发明中，所述轧辊电阻烧结的时间优选为3～20min，更优选为5～15min，所述轧辊电阻烧结的时间为预成型金属纤维进入第一组轧辊到通过最后一组轧辊之间的时间。
在本发明中，所述上轧辊和下轧辊分别连接电源的正极和负极，优选为上轧辊连接电源正极，下轧辊连接电源负极，各组轧辊以并联的方式和电源连接，即每组轧辊的电压和电流均可进行独立的调节，以控制每组轧辊的温度。在本发明中，按照预成型金属纤维通过的顺序，每组轧辊的温度优选依次升高；以一组轧辊为一个控温单元，相邻控温单元的温度差优选为100～300℃，更优选为200～300℃；本发明对每组控温单元的具体温度没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，根据纤维的厚度、材质、目标金属纤维多孔材料的孔隙率以及预成型金属纤维通过轧辊的速度来确定具体的烧结温度。
在本发明中，按照预成型金属纤维通过的顺序，每组轧辊的轧辊间隙优选依次减小，轧辊间隙越小，轧辊间预成型金属纤维受力越大，本发明通过控制轧辊的间隙，实现对预成型金属纤维同时进行压制和烧结的目的。在本发明的具体实施例中，第一组轧辊的轧辊间隙优选为针刺成型后所得预成型金属纤维的厚度，记为厚度A，最后一组轧辊的轧辊间隙优选为成品金属纤维多孔材料的厚度，记为厚度B，中间的各组轧辊的轧辊间隙优选根据厚度B和厚度A的厚度差以及轧辊的组数进行计算，使各组的轧辊间隙均匀递减。在本发明的具体实施例中，优选通过控制轧辊的倾斜角度来控制轧辊间隙，所述轧辊的倾斜角度具体为第一组轧辊的上(下)轧辊和最后一组轧辊的上(下)轧辊圆心连线和水平线之间的夹角，该夹角的大小根据实际情况进行设置即可，本发明不做具体限定。
在本发明中，所述电源优选为直流-脉冲电流叠加电源或直流-交流叠加的电源，上述叠加电源中使用的直流电源优选为大电流低电压的电源，所述直流电源的电压可调范围优选为0～30V，电流可调范围优选为0～2000A；在通电烧结时，脉冲电源或交流电源的电压与直流电源的电压比值独立地优选为(1～1.05):1，脉冲电源或交流电源的电流优选为叠加总电流的1/10～1/2。在本发明中，所述直流电源的作用是使产生焦耳热，脉冲电源或交流电源的作用是在金属纤维之间产生微放电及均匀分布电流。
在本发明中，每个轧辊的电流密度独立地优选为3～25A/cm2，更优选为5～20A/cm2。
在本发明中，所述轧辊电阻烧结在保护气氛或真空条件下进行，所述保护气氛优选为惰性气体，具体可以为氮气和/或氩气；所述真空条件的真空度优选为10-2～1Pa。本发明在保护气氛或真空条件下进行轧辊电阻烧结，能够避免金属纤维被氧化，并且本发明对真空度的要求不高，不会造成成本的增加。
在本发明中，所述轧辊电阻烧结完成后，还包括对烧结后的金属纤维依次进行冷却和剪切；在本发明中，所述冷却的速度优选为5～50℃/min，更优选为10～40℃/min，所述冷却优选在保护气氛或真空条件下进行，所述保护气氛优选为氮气和/或氩气，所述真空条件的真空度优选和上述方案一致，在此不再赘述；本发明对所述冷却的方式没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的冷却方式即可，具体如水冷。本发明对剪切没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的剪切方法即可。
本发明还提供了一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的设备，用于实现上述方案所述的方法。
在本发明中，所述辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的设备的结构如图1所示，图1中：1-传送带，2-气流布毡机，3-预压装置，4-针刺机，5-烧结炉壳，6-上轧辊，7-下轧辊，8-电源正极，9-电源负极，10-纤维挡板，11-纤维收集板，12-气体管路，13-气瓶，14-冷却机，15-剪切装置；下面结合图1进行具体说明。
本发明提供的设备包括传送带，本发明对所述传送带的宽度和长度没有特殊要求，按照实际需求进行设置即可。
在本发明中，所述传送带的传送方向上依次设置有气流布毡机、预压装置、针刺机、烧结轧辊机、冷却机和剪切装置。
在本发明中，所述气流布毡机优选设置在传送带一端的上方，用于将金属纤维松铺在传送带上，形成纤维堆叠层。本发明对所述气流布毡机没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的气流布毡机即可。
在本发明中，所述预压装置优选为两辊预压机，所述两辊预压机的两个轧辊分别位于传送带上方和传送带下方，所述传送带传送纤维堆叠层通过两辊预压机的两个轧辊之间，以实现对纤维堆叠层的预压，所述两辊预压机的轧辊间隙根据预压量进行设置即可。本发明对所述两辊预压机的具体结构没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的两辊预压机即可。
本发明对所述针刺机没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的针刺机即可。在本发明中，所述针刺机用于将预压后的纤维堆叠层针刺成型，得到预成型金属纤维。
在本发明中，所述烧结轧辊机包括烧结炉壳和设置在烧结炉壳内的若干组轧辊，每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，所述上轧辊和下轧辊分别连接电源的正极和负极，具体的连接方式和上述方案一致，在此不再赘述。在本发明中，所述轧辊的组数、轧辊尺寸、轧辊间隙、轧辊材质等均和上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述烧结炉壳的材质优选为不锈钢，所述烧结炉壳的厚度优选为3～10mm。在本发明中，所述烧结炉壳的两端设置有可调节的挡板，以供传送带传送金属纤维顺利通过，且能够通过调节挡板实现炉壳内部的封闭，进而实现在保护气氛或真空条件下进行烧结；所述烧结炉壳上还设置有进气口，所述进气口通过气体管路和烧结气氛控制装置连通，所述烧结气氛控制装置优选为真空泵或气瓶，通过烧结气氛控制装置可实现对烧结炉抽真空，或向烧结炉壳内通入保护气氛，以实现在保护气氛或真空下进行轧辊电阻烧结。
在本发明中，所述电源优选为叠加电源，具体和上述方案一致，在此不再赘述；所述电源用于对每组轧辊进行通电，通过控制电流和电压可以实现轧辊温度的控制。
在本发明中，所述下轧辊下方还设置有金属纤维挡板和金属纤维收集板，所述金属纤维挡板具体设置在下轧辊下方，且和下轧辊紧密接触，每个下轧辊下方设置一个金属纤维挡板；所述金属纤维收集板具体设置在金属纤维挡板的下方，所述金属纤维收集板优选包括两块向下倾斜的板，两块板之间留有缝隙，以使收集到的金属纤维掉落至烧结炉壳底部。在本发明中，所述金属纤维挡板用于将粘结在轧辊上的纤维剥落，所述金属纤维收集板用于将从轧辊上剥落的金属纤维以及传送带上散落的金属纤维收集，收集到的金属纤维优选重复利用。
在本发明中，所述冷却机设置在烧结炉壳内、最后一组轧辊后方；本发明对所述冷却机没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的冷却机即可。本发明将冷却机设置在烧结炉壳内，可以实现在保护气氛或真空条件下将烧结后的金属纤维冷却。
在本发明中，所述剪切装置用于将冷却后的金属纤维多孔材料进行剪切，以得到不同尺寸的金属纤维多孔材料，具体的剪切尺寸根据实际需求进行设置即可。本发明对所述剪切装置没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的剪切装置即可。
本发明对所述气流布毡机、预压装置、针刺机、烧结轧辊机、冷却机以及剪切装置之间的距离没有特殊要求，根据实际生产情况进行设置即可。
在本发明中，利用上述设备制备金属纤维多孔材料的步骤优选如下：利用气流布毡机将金属纤维松铺在传送带上，形成纤维堆叠层，纤维堆叠层被传送带传送到预压装置的两个轧辊之间进行预压，预压后的金属纤维继续被传送到针刺机下，进行针刺成型，预成型金属纤维被传送至烧结轧辊机中进行轧辊电阻烧结，烧结后的纤维传送至冷却机冷却，然后经剪切装置剪切，得到金属纤维多孔材料成品。在本发明中，所述松铺、预压、针刺成型、轧辊电阻烧结、冷却和剪切的具体条件均和上述方案一致，在此不再赘述。
利用本发明的设备制备金属纤维多孔材料，能够实现连续生产，且烧结时间短、操作方便、产品性能优异，适用于大规模工业化生产。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
采用图1所示的设备进行辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料，具体步骤如下：
首先将平均长度为25mm，直径为22μm的316L不锈钢切削纤维通过气流布毡机均匀松铺在传送带上，金属纤维松铺厚度为50mm，松铺后的纤维在传送带(速度为0.05m/min)的运输下进入两辊预压机，预压机的压下量为20mm，制备成厚度为30mm的预压堆叠层；预压堆叠层在传送带传送下进入针刺机进行针刺成型，针刺密度为300刺/cm2，针刺角度90°，针刺成型后的金属纤维被传送至烧结轧辊机中进行轧辊电阻烧结，烧结炉壳内连续设置5组直径为100mm、长度为500mm的轧辊，每组轧辊倾斜角度设置为3.03°，第一组轧辊之间的间隙为30mm，最后一组轧辊之间的间隙为3.5mm，每组轧辊的上轧辊连接电源正极，下轧辊连接电源负极，所使用的电源为直流电源和脉冲电源的叠加电源，所使用的直流电源电压在0～25V内可调、电流在0～2000A内可调，在通电烧结时，脉冲电源的电压与直流电源的电压比值为1:1，脉冲电源的电流为叠加总电流的1/5；以每一组轧辊为一个控温段进行控温，相邻轧辊温度差在100～300℃之间，形成一组温度由室温逐渐升高到烧结温度的烧结轧辊，各组轧辊的电阻烧结参数见表1。烧结时间为10min，烧结完成后依次传送至冷却机和剪切装置进行冷却和剪切，得到厚度为3.5mm、孔隙率为82％金属纤维多孔材料。用该种方法生产金属纤维多孔材料的烧结时间仅为10min，能量消耗较传统方法(传统方法烧结时间为180～600min)大幅度降低，用该方法能够实现金属纤维多孔材料的连续生产。
表1各组轧辊的电阻烧结参数
| 第一组轧辊 | 第二组轧辊 | 第三组轧辊 | 第四组轧辊 | 第五组轧辊 | |
| 电压/V | 8.6 | 11.4 | 12.6 | 12.8 | 12.4 |
| 电流/A | 200 | 400 | 600 | 800 | 1000 |
| 烧结温度/℃ | 25 | 300 | 550 | 750 | 900 |
| 轧辊间距/mm | 30 | 23.4 | 16.7 | 10.1 | 3.5 |
实施例2
采用图1所示设备进行辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料，具体步骤如下：
将长度为35mm，直径为70μm的集束拉拔铁铬铝纤维通过气流布毡机均匀松铺于传送带上，松铺厚度为60mm，纤维在传送带(速度为0.1m/min)的运输下进入两辊预压机，预压机的压下量为40mm，形成厚度为20mm的预压堆叠层；预压堆叠层在传送带传送下进入针刺机进行针刺成型，针刺密度为300刺/cm2，针刺角度90°，针刺成型后的金属纤维被传送至烧结轧辊机中进行轧辊电阻烧结，烧结炉壳内为Ar气保护，连续设置4组直径为200mm、长度为500mm的轧辊，每组轧辊倾斜角度设置为1.07°，第一组轧辊之间的间隙为20mm，最后一组轧辊之间的间隙为5mm，每组轧辊的上轧辊连接电源正极，下轧辊连接电源负极，所使用的电源为直流电源和交流电源的叠加电源，所使用的电源电压在0-27V内可调、电流在0-2000A内可调，在通电烧结时，交流电源的电压与直流电源的电压比值为1.05:1，交流电源的电流为叠加总电流的1/2；以每一组轧辊为一个控温段进行控温，相邻轧辊温度相差为200～300℃，形成一组温度由室温逐渐升高到烧结温度的烧结轧辊，各组轧辊的电阻烧结参数见表2。烧结时间为8min，烧结完成后依次传送至冷却机和剪切装置进行冷却和剪切，得到厚度为5mm、孔隙率为84％的多孔材料，用该种方法生产金属纤维多孔材料烧结时间仅为8min，能量消耗较传统方法(传统方法烧结时间为180～600min)大幅度降低，用该方法能够实现金属纤维多孔材料的连续生产。
表2各组轧辊的电阻烧结参数
| 第一组轧辊 | 第二组轧辊 | 第三组轧辊 | 第四组轧辊 | |
| 电压/V | 5.0 | 7.2 | 8.6 | 9.5 |
| 电流/A | 200 | 500 | 800 | 1100 |
| 烧结温度/℃ | 25 | 325 | 625 | 925 |
| 轧辊间距/mm | 20 | 15 | 10 | 5 |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的方法，包括以下步骤：
将金属纤维松铺成纤维堆叠层，然后依次进行预压、针刺成型和轧辊电阻烧结，得到金属纤维多孔材料；
其中，所述轧辊电阻烧结具体为：将针刺成型所得预成型金属纤维在保护气氛或真空条件下，依次通过若干组通电的轧辊，使电流通过金属纤维进行电阻烧结；所述轧辊的组数≥2组；每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，预成型金属纤维从上轧辊和下轧辊之间通过。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上轧辊和下轧辊分别连接电源的正极和负极；所述电源为直流-脉冲电流叠加电源或直流-交流叠加电源；每个轧辊的电流密度独立地为3～25A/cm2；
所述轧辊以0.01～0.5m/min的线速度运动，所述轧辊电阻烧结的时间为3～20min，所述轧辊电阻烧结的时间为预成型金属纤维进入第一组轧辊到通过最后一组轧辊之间的时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轧辊的材质为耐热不锈钢，所述轧辊的直径为50～500mm；所述轧辊的组数为2～8组，按照预成型金属纤维通过的顺序，每组轧辊的温度依次升高，每组轧辊的轧辊间隙依次减小。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述保护气氛为惰性气体，所述真空条件的真空度为10-2～1Pa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属纤维包括不锈钢纤维、铁铬铝纤维和哈氏合金纤维中的一种或几种，所述金属纤维的长度为5～60mm，直径为1～150μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预压的压缩量为纤维堆叠层初始厚度的1/3～2/3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针刺成型过程中，针刺密度为200～500刺/cm2，针刺角度85～90°。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧辊电阻烧结完成后，还包括对烧结后的金属纤维依次进行冷却和剪切。
9.一种辊轧式连续电阻烧结制备金属纤维多孔材料的设备，包括传送带；
所述传送带的传送方向上依次设置有气流布毡机、预压装置、针刺机、烧结轧辊机、冷却机和剪切装置；
所述烧结轧辊机包括烧结炉壳和设置在烧结炉壳内的若干组轧辊，每组轧辊均包括对称设置的上轧辊和下轧辊，所述上轧辊和下轧辊分别连接电源的正极和负极；
所述下轧辊下方还设置有金属纤维挡板和金属纤维收集板；
所述烧结炉壳上设置有进气口，所述进气口通过气体管路和烧结气氛控制装置连通；
所述冷却机设置在烧结炉壳内、最后一组轧辊后方。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述烧结炉壳的材质优选为不锈钢板，所述烧结炉壳的厚度为3～10mm。
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