CN113634748B - 一种微变形薄壁多孔材料的制备方法 - Google Patents

一种微变形薄壁多孔材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，包括以下步骤：将粒度为40‑150微米不锈钢粉或镍粉原料装入模压或等静压模具中压制成型；将压制成型后经初加工好的压坯装入陶瓷容器；在还原性气体或真空状态下由固定腔室或用固定尺寸烧结芯棒的模式，根据所用原料粉末的成份和粒度，按照原料理论熔点的0.6‑0.8倍的温度在真空度不低于1×10‑3Pa下，烧结得到微变形薄壁多孔材料。经本发明方式烧结而成的多孔薄板厚度可以控制在1.5mm以下，多孔薄板的弯曲度可以控制在±0.1mm；管状薄壁多孔制品的尺寸公差可以控制在直径尺寸±0.05mm以内，椭圆度可以控制在±0.05mm以下。

Description

一种微变形薄壁多孔材料的制备方法
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域，尤其是涉及一种微变形薄壁多孔材料的制备方法。
背景技术
粉末烧结多孔材料是当前发展较快的一种功能材料，它具有渗透性好、孔径可调、耐腐蚀、耐高温、强度高等优点，可以制成过滤器、分离膜、消音器、催化剂载体、电池电极、阻燃防爆等材料，在原子能、航空航天、石化、冶金、机械、医药、环保等行业已得到了广泛的应用。
粉末烧结多孔材料一般是由球状或不规则形状的金属或合金粉末通过成形与烧结等工序制成。根据不同的原料粒度及工艺制度制成的这种多孔体具有各种不同的孔隙度，孔径与孔径分布，孔道纵横交错，通向各个方向。
现有薄壁多孔材料的制造方法存在以下问题：常用的粉末冶金工艺制造粉末多孔材料的方法有经模压成型，等静压成型或轧制成型后高温烧结的典型工艺路线。采用传统的工艺路线制造的粉末烧结多孔在经历高温烧结时很难控制烧结过程中的变形，制品的尺寸公差很大。一般来说粉末烧结多孔材料对于客户来说关心的是其多孔性能(孔径和渗透性)，因此粉末烧结多孔材料的尺寸公差一般都只控制在直径尺寸±1mm，厚度尺寸±0.2mm，对于制品的椭圆度和板材的弯曲度都不做具体要求。而应用于航空航天等精密领域的粉末烧结多孔材料一方面需要关心制品的多孔性能，另一方面由于重量和装配的因素也关心多孔制品的形变和公差尺寸的精确。按照目前国标要求所制造的粉末烧结多孔材料就远远满足不了实际应用要求。而粉末烧结多孔材料由于利用的是其本身经成型和烧结形成的粉末与粉末之间的微孔孔隙特性，所以一经高温烧结所固定的微孔特性，在烧结后如果采用传统的粉末冶金工艺整形的工艺来控制制品的尺寸精度会使粉末烧结多孔材料的表面孔隙封闭而影响制品的孔径和透气性。
鉴于以上原因，设计一种微变形薄壁多孔材料的制备方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，避免了制品在高温烧结过程中的无序形变和收缩，有效控制了粉末烧结多孔材料的椭圆度、弯曲度和尺寸精度，使得粉末多孔材料的尺寸精度和形变量得以按需求控制。
为实现上述目的，本发明提供了一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为40-150微米不锈钢粉或镍粉原料装入模压模具中压制成型；
(2)将压制成型后经初加工好的压坯装入陶瓷腔体内或套入陶瓷管中；
(3)在还原性气体或真空状态下由固定腔室或用固定尺寸烧结芯棒的模式，根据所用原料粉末的成份和粒度，按照原料理论熔点的0.6-0.8倍的温度在在真空度不低于1×10-3Pa下，或还原性气氛下进行烧结得到微变形薄壁多孔材料，得到的微变形薄壁多孔材料的尺寸为100-200mm×300mm×1mm。
优选的，所述步骤(1)中模压模具的压力为200-300MPa，保持时间为30 秒。
优选的，所述步骤(3)中烧结时间为1.5-2小时。
优选的，所述步骤(3)中微变形薄壁多孔材料包括不锈钢或镍多孔薄板、不锈钢多孔管或镍多孔管。
优选的，制造长200mm宽300mm厚1mm的不锈钢或镍多孔薄板具体步骤如下：
(1)将粒度为40-150微米不锈钢粉或镍粉原料装入模压模具之中，刮平均匀，在300MPa压力下，保持30秒，压制成型；
(2)将薄壁状压坯放入预先设计的陶瓷腔体内；
(3)将装在陶瓷腔体内的薄壁状压坯在1050℃-1300℃的温度下，在真空度不低于1×10-3Pa下，烧结2小时，得到厚度为1mm、弯曲度控制在±0.1mm 的不锈钢或镍多孔薄板。
优选的，制造直径100mm长300mm壁厚1mm的不锈钢多孔管具体步骤如下:
(1)将粒度为40-150微米不锈钢粉原料装入模压模具中振实并捆扎密封，在250MPa压力下冷等静压成型，保持30秒得到压坯；
(2)压坯脱模后穿心轴，在车床上加工外圆到103mm，加工到尺寸的毛坯套入直径为98mm的陶瓷圆管后立放入真空炉内；
(3)对装在陶瓷圆管内的毛坯在1050℃-1300℃的温度下，在真空度不低于1×10- 3Pa下，烧结1.5-2小时，得到直径尺寸控制在±0.05mm、椭圆度控制在±0.05mm的不锈钢多孔管。
优选的，制造直径100mm长300mm壁厚1mm的镍多孔管具体步骤如下:
(1)将粒度为40-150微末的镍粉原料装入等静压模具中振实并捆扎密封，在200MPa压力下冷等静压成型，保持30秒得到压坯；
(2)压坯脱模后穿心轴，在车床上加工外圆到103mm，加工到尺寸的毛坯套入直径为98mm的陶瓷圆管后立放入立式还原炉内；
(3)对装在陶瓷圆管内的毛坯1050℃-1300℃的温度、氢气保护气氛下烧结1.5-2小时，得到厚度控制在±0.05mm、椭圆度控制在±±0.05mm的镍多孔管。
因此，本发明采用上述一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，避免了制品在高温烧结过程中的无序形变和收缩，有效控制了粉末烧结多孔材料的椭圆度、弯曲度和尺寸精度，使得粉末多孔材料的尺寸精度和形变量得以按需求控制，使得管状薄壁多孔制品尺寸公差可以控制在直径尺寸±0.05mm，1.5mm 以下的薄板多孔材料弯曲度可以控制在±0.1mm。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种多工位组合模具结构实施例的烧结芯棒示意图；
图2为本发明一种多工位组合模具结构实施例的陶瓷腔体示意图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明提供了一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为40-150微米不锈钢粉或镍粉原料装入模压模具中压制成型，模压模具的压力为200-300MPa，保持时间为30秒；
(2)根据产品形状尺寸要求加工薄壁管状多孔材料的外径使其达到预先设计的尺寸，模压片状板材无需此步骤；
(3)将压制成型后经初加工好的压坯装入陶瓷腔体(图2)内，见附图 1；
(4)由固定腔室或用固定尺寸烧结芯棒(图1)的模式，根据所用原料粉末的成份和粒度，按照原料理论熔点的0.6-0.8倍的温度在真空度不低于1× 10-3Pa下，烧结得到微变形薄壁多孔材料，烧结时间为1.5-2小时，得到的微变形薄壁多孔材料的尺寸为100-200mm×300mm×1mm。微变形薄壁多孔材料包括不锈钢或镍多孔薄板、不锈钢多孔管或镍多孔管。
本发明采用了陶瓷或高温墙体控制了制品在高温烧结过程中的无序形变和收缩，有效控制了粉末烧结多孔材料的椭圆度、弯曲度和尺寸精度，使得粉末多孔材料的尺寸精度和形变量得以按需求控制，使得管状薄壁多孔制品尺寸公差可以控制在直径尺寸±0.05mm，1.5mm以下的薄板多孔材料弯曲度可以控制在±0.1mm。
实施例1
制造长200mm宽300mm厚1mm的不锈钢多孔薄板具体步骤如下：
(1)将粒度为40微米不锈钢粉原料装入模压模具之中，刮平均匀，在 300MPa压力下，保持30秒，压制成型；
(2)将薄壁状压坯放入预先设计的陶瓷腔体内；
(3)将装在陶瓷腔体内的薄壁状压坯在1050℃的温度下，在真空度不低于1×10- 3Pa下，烧结2小时，得到厚度为1mm、弯曲度控制在±0.1mm的不锈钢多孔薄板。
实施例2
制造直径100mm长300mm壁厚1mm的不锈钢多孔管具体步骤如下:
(1)将粒度为60微米不锈钢粉原料装入模压模具中振实并捆扎密封，在250MPa压力下冷等静压成型，保持30秒得到压坯；
(2)压坯脱模后穿心轴，在车床上加工外圆到103mm，加工到尺寸的毛坯套入直径为98mm的陶瓷圆管后立放入真空炉内；
(3)对装在陶瓷圆管内的毛坯在1150℃的温度下，在真空度不低于1× 10-3Pa下，烧结1.5-2小时，得到直径尺寸控制在±0.05mm、椭圆度控制在± 0.05mm的不锈钢多孔管。
实施例3
制造直径100mm长300mm壁厚1mm的镍多孔管具体步骤如下:
(1)将粒度为150微末的镍粉原料装入等静压模具中振实并捆扎密封，在200MPa压力下冷等静压成型，保持30秒得到压坯；
(2)压坯脱模后穿心轴，在车床上加工外圆到103mm，加工到尺寸的毛坯套入直径为98mm的陶瓷圆管后立放入立式还原炉内；
(3)对装在陶瓷圆管内的毛坯1250℃的温度、氢气保护气氛下烧结1.5-2 小时，得到厚度控制在±0.05mm、椭圆度控制在±0.05mm的镍多孔管。
因此，本发明采用上述一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，避免了制品在高温烧结过程中的无序形变和收缩，有效控制了粉末烧结多孔材料的椭圆度、弯曲度和尺寸精度，使得粉末多孔材料的尺寸精度和形变量得以按需求控制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粒度为40-150微米不锈钢粉或镍粉原料装入模压模具中压制成型；
(2)将压制成型后经初加工好的压坯装入陶瓷腔体内或套入陶瓷管中；
(3)在还原性气体或真空状态下由固定腔室或用固定尺寸烧结芯棒的模式，根据所用原料粉末的成份和粒度，按照原料理论熔点的0.6-0.8倍的温度在真空度不低于1×10-3Pa下，或还原性气氛下进行烧结得到微变形薄壁多孔材料，得到的微变形薄壁多孔材料的尺寸为100-200mm×300mm×1mm；
所述步骤(1)中模压模具的压力为200-300MPa，保持时间为30秒；
所述步骤(3)中烧结时间为1.5-2小时；
所述步骤(3)中微变形薄壁多孔材料包括不锈钢或镍多孔薄板、不锈钢多孔管或镍多孔管；管状薄壁多孔制品尺寸公差控制在直径尺寸±0.05mm，1.5mm以下的薄板多孔材料弯曲度控制在±0.1mm。
2.根据权利要求1所述的一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，其特征在于，制造长200mm宽300mm厚1mm的不锈钢或镍多孔薄板具体步骤如下：
(1)将粒度为40-150微米不锈钢粉或镍粉原料装入模压模具之中，刮平均匀，在300MPa压力下，保持30秒，压制成型；
(2)将薄壁状压坯放入预先设计的陶瓷腔体内；
(3)将装在陶瓷腔体内的薄壁状压坯在1050℃-1300℃的温度下，在真空度不低于1×10-3Pa下，烧结2小时，得到厚度为1mm、弯曲度控制在±0.1mm的不锈钢或镍多孔薄板。
3.根据权利要求1所述的一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，其特征在于,制造直径100mm长300mm壁厚1mm的不锈钢多孔管具体步骤如下:
(1)将粒度为40-150微米不锈钢粉原料装入模压模具中振实并捆扎密封，在250MPa压力下冷等静压成型，保持30秒得到压坯；
(2)压坯脱模后穿心轴，在车床上加工外圆到103mm，加工到尺寸的毛坯套入直径为98mm的陶瓷圆管后立放入真空炉内；
(3)对装在陶瓷圆管内的毛坯在1050℃-1300℃的温度下，在真空度不低于1×
10-3Pa下，烧结1.5-2小时，得到直径尺寸控制在±0.05mm、椭圆度控制在±0.05mm的不锈钢多孔管。
4.根据权利要求1所述的一种微变形薄壁多孔材料的制备方法，其特征在于,制造直径100mm长300mm壁厚1mm的镍多孔管具体步骤如下:
(1)将粒度为40-150微末的镍粉原料装入等静压模具中振实并捆扎密封，在200MPa压力下冷等静压成型，保持30秒得到压坯；
(2)压坯脱模后穿心轴，在车床上加工外圆到103mm，加工到尺寸的毛坯套入直径为98mm的陶瓷圆管后立放入立式还原炉内；
(3)对装在陶瓷圆管内的毛坯1050℃-1300℃的温度、氢气保护气氛下烧结1.5-2小时，得到厚度控制在±0.05mm、椭圆度控制在±0.05mm的镍多孔管。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100457333C (zh) * 2007-04-29 2009-02-04 西北有色金属研究院 一种金属多孔薄钛板的制备方法
CN102941342A (zh) * 2012-12-04 2013-02-27 郑州机械研究所 自钎剂铝焊环的压制方法以及专用的冷压模具和烧结模具
CN103319174A (zh) * 2013-07-11 2013-09-25 宜兴市运博科技有限公司 一种用于热管成型的芯棒的制备方法
CN103641473A (zh) * 2013-11-29 2014-03-19 宜兴市创辉陶瓷科技有限公司 一种制造用于热管成型的芯棒的方法
CN104001374B (zh) * 2014-05-30 2016-08-24 成都易态科技有限公司 烧结多孔材料过滤板及用于制备该过滤板的预制中空板坯
CN110042270B (zh) * 2019-04-24 2020-05-01 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 超细晶铜钛合金线材的制备方法
CN110788325A (zh) * 2019-09-10 2020-02-14 西安石油大学 一种不锈钢多孔过滤管的制备方法及其应用
CN112473683B (zh) * 2020-11-18 2022-07-26 浙江工业大学 一种基于梯度孔结构的粉末烧结过滤催化材料及其制备方法

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