CN115229187B - 适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备及去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，包括：清洗容器和设在清洗容器底部的加热装置；清洗容器内设有集液装置，集液装置的上表面设有夹具，夹具内设有第一空腔，夹具的一端设有开口，且与集液装置的上表面连接；夹具与待清洗工件的接触面上设有第一孔位，待清洗工件通过所述孔位与第一空腔形成连通；集液装置内设有第二空腔，与第一空腔形成连通，且第二空腔通过清洗容器与外界形成连通；清洗容器上设有容器盖，容器盖上设有与加压装置连接的接口。本发明还提供一种无机盐造孔剂的去除方法。本发明的设备可高效去除待清洗工件内的无机盐造孔剂，具有优秀的去除效果，且成本低、操作简单、应用范围广。

Description

适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备及去除 方法

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体而言涉及一种适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备及去除方法。

背景技术

多孔金属具有过滤、吸附、催化、可再生等特点，是液态金属、水、香精、催化剂和有机溶剂的优良载体，也可以用于过滤器，主要应用于航天、航空、石化、冶金、医疗、环保等领域。

在制造多孔金属时，常采用能溶于水的高温无机盐做造孔剂，当多孔金属/无机盐复合体烧结或铸造成形后，需要去除复合体内的无机盐造孔剂，最终获得多孔金属材料。通常采用的溶解脱盐法是将上述复合体置于蒸馏水容器中进行水煮，待部分溶盐溶出后换水继续水煮，直至全部溶盐造孔剂溶出。

但是，经实验发现，这种方法刚开始时，随水温的上升，复合体上有无数小气泡析出，外部低浓度溶液可以和内部高浓度溶液进行置换。但当水完全沸腾后，复合体上不再有小气泡析出，而是从水容器的底部产生大气泡，致使复合体外部低浓度溶液和复合体内部高浓度溶液的置换作用下降，从而降低了溶盐的溶出效率。另外，水沸腾后蒸发迅速，导致水溶液很快接近无机盐的饱和溶解度，进一步降低了置换效果，而为防止溶液很快饱和，只能不断添加新水。如此，整个清洗过程不仅浪费人力和物力，而且效率低、无机盐去除的效果也不佳。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，该设备可高效去除待清洗工件内的无机盐造孔剂，并具有优秀的去除效果，且成本低、操作简单、应用范围广。

本发明还提供了一种无机盐造孔剂的去除方法。

根据本发明目的的第一方面，提供一种适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，包括：清洗容器和设在清洗容器底部的加热装置；

所述清洗容器内设有可拆卸的集液装置，所述集液装置的上表面设有一组可拆卸的夹具，所述夹具内设有第一空腔，夹具的一端设有开口，且与集液装置的上表面连接，夹具的另一端设有密封装置；

所述夹具与待清洗工件的接触面上设有第一孔位，待清洗工件通过所述孔位与第一空腔形成连通；

所述集液装置内设有第二空腔，所述第二空腔与第一空腔形成连通，且第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，与外界的连通处设有阀门；

所述清洗容器上设有容器盖，所述容器盖上设有贯穿的接口，通过接口与加压装置连接。

优选的，所述加热装置包括一组加热棒，所述加热棒均匀排布在清洗容器的底部。

优选的，所述夹具与集液装置的上表面通过螺纹连接。

优选的，所述集液装置设有第一排水口，所述清洗容器设有第二排水口，所述第一排水口和第二排水口连接，使第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，且第二排水口处设有阀门，通过阀门控制与外界的连通。

优选的，所述容器盖设有密封圈，容器盖的上部设有进水孔、防爆孔和压力表。

优选的，所述加压装置为空压机，所述空压机通过气管与容器盖上的接口连接。

根据本发明目的的第二方面，提供一种基于前述适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备的无机盐造孔剂去除方法，具体包括以下步骤：

步骤1、将待清洗工件装夹到夹具上，并保证待清洗工件与夹具的接触面位于夹具的孔位处，之后将夹具的一端安装至集液装置上，并在夹具的另一端安装密封装置；

步骤2、将步骤1中安装好的集液装置置于清洁容器内，并使第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，且保证连通处为关闭状态，之后盖上容器盖，并向清洁容器中注入蒸馏水；

步骤3、将加压装置与步骤2中完成注水后的清洁容器连接，并打开加压装置，开始加压至所需压力，并保持压力，之后开始对清洁容器中的蒸馏水进行加热至所需温度，并持续加热处理；

步骤4、工件经过步骤3的处理后，停止加热，并打开阀门，清洁容器中的蒸馏水在压力作用下，通过工件中的孔洞并经过夹具上的孔位流入第一空腔，并经过第二空腔流出清洁容器；

步骤5、倒出清洁容器内剩余的水溶液，之后重复步骤1至步骤4，直至工件中的无机溶盐造孔剂被完全脱去。

优选的，所述步骤3中的压力为0.3-0.8MPa。

优选的，所述步骤3中的温度为100℃，且持续加热时间为15-80min。

优选的，所述步骤3中，待清洗工件需完全浸入蒸馏水中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过加压装置使密闭的清洁容器内的处于合适的压力条件下，在该压力条件下对容器内的蒸馏水进行加热至沸腾，间接加热待清洗工件，并利用水蒸气进一步加压内部空间；经过持续加热处理后，打开设备的出水阀门，利用内外的压力差，使清洁容器中的蒸馏水在压力作用下，通过工件中的孔洞并经过夹具上的孔位流入第一空腔，并经过第二空腔流出清洁容器，如此，在加速无机盐造孔剂溶解的同时，对工件的孔隙形成冲刷作用，进而冲刷掉更多的无机盐造孔剂，提高了去除效率和去除效果。

2、本发明的无机盐造孔剂去除方法，清洗过程简单，成本低，且可用于所有采用无机溶盐造孔剂制造的多孔金属的脱盐处理，诸如铝、镁、镍、铜、钛、铁、钴、不锈钢以及多种合金等，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备的结构示意图。

图2是本发明的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备的局部结构示意图。

图3a是实施例1的工件脱盐1h后的含盐量测试结果图。

图3b是实施例2的工件脱盐1h后的含盐量测试结果图。

图3c是实施例3的工件脱盐1h后的含盐量测试结果图。

图4是对比例的工件脱盐1h后的含盐量测试结果图。

附图标记说明：1、清洗容器；11、第二排水口；2、加热装置；21、加热棒；3、集液装置；31、第二空腔；4、夹具；41、第一空腔；42、密封装置；5、容器盖；51、接口；52、进水口；53、防爆孔；54、压力表；6、带清洗工件。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。

结合图1，本发明提供一种适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，使工件、夹具、集液装置以及外界环境之间形成通路，通过使清洁容器内外形成压力差，清洁容器中的蒸馏水在压力作用下，通过工件中的孔洞并经过夹具上的孔位流入第一空腔，并经过第二空腔流出清洁容器，加速了无机盐造孔剂的溶解，同时对工件的孔隙形成冲刷作用，进而冲刷掉更多的无机盐造孔剂。

在具体的实施例中，提供了适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，包括：清洗容器1和设在清洗容器底部的加热装置2。

所述清洗容器内设有可拆卸的集液装置3，所述集液装置的上表面设有一组可拆卸的夹具4，所述夹具内设有第一空腔41，夹具的一端设有开口，且与集液装置3的上表面连接，夹具的另一端设有密封装置42，例如，连体式盖形螺帽，将夹具的端口密封。

所述夹具与待清洗工件6的接触面上设有第一孔位，待清洗工件6通过所述孔位与第一空腔形成连通；第一孔位优选为两个，直径或宽度优选为4mm；应当理解为，第一孔位的数量和尺寸包括但不限于此，可以根据实际情况设置。

所述集液装置内设有第二空腔31，所述第二空腔31与第一空腔41形成连通，且第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，与外界的连通处设有阀门。

所述清洗容器上设有容器盖5，所述容器盖上设有贯穿的接口51，通过接口51与加压装置连接。

在优选的实施例中，所述加热装置2包括一组加热棒21，所述加热棒均匀排布在清洗容器的底部；加热棒的数量可根据实际需要进行选择。

在优选的实施例中，所述夹具4与集液装置3的上表面通过螺纹连接。

在优选的实施例中，所述集液装置3设有第一排水口，所述清洗容器1设有第二排水口11，所述第一排水口和第二排水口连接，使第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，且第二排水口处设有阀门，通过阀门控制与外界的连通。

在优选的实施例中，集液装置3的底部设有支架，可直接放置在清洁容器1内，并使加热装置2位于集液装置的底部。

在优选的实施例中，待清洗工件通过垫片和螺母的方式安装到夹具上，以保证工件与夹具之间的密封性。

在另外的优选实施例中，所述容器盖5设有密封圈，以保证容器盖与清洁容器之间的密封性，容器盖的上部设有进水口52，用于对清洁容器中注水，还设有防爆孔53和压力表54，用于确保清洁容器的安全性。

在其他优选的实施例中，所述加压装置为空压机，所述空压机通过气管与容器盖上的接口51连接。

在另一个优选的实施例中，还提供一种基于前述适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备的无机盐造孔剂去除方法，具体包括以下步骤：

步骤1、将待清洗工件装夹到夹具上，并保证待清洗工件与夹具的接触面位于夹具的孔位处，之后将夹具的一端安装至集液装置上，并在夹具的另一端安装密封装置。

步骤2、将步骤1中安装好的集液装置置于清洁容器内，并使第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，且保证连通处为关闭状态，之后盖上容器盖，并向清洁容器中注入蒸馏水。

步骤3、将加压装置与步骤2中完成注水后的清洁容器连接，并打开加压装置，开始加压至所需压力，并保持压力，之后开始对清洁容器中的蒸馏水进行加热至所需温度，并持续加热处理。

步骤4、工件经过步骤3的处理后，停止加热，并打开阀门，清洁容器中的蒸馏水在压力作用下，通过工件中的孔洞并经过夹具上的孔位流入第一空腔，并经过第二空腔流出清洁容器。

步骤5、倒出清洁容器内剩余的水溶液，之后重复步骤1至步骤4，直至工件中的无机溶盐造孔剂被完全脱去。

在优选的实施例中，所述步骤3中的压力为0.3-0.8MPa。

在优选的实施例中，所述步骤3中的温度为100℃，即保证蒸馏水为沸腾状态，且持续加热时间为15-80min，使水蒸气及进一步对内部加压。

在优选的实施例中，所述步骤3中，待清洗工件需完全浸入蒸馏水中，可根据实际情况调节水量。

为了便于更好的理解，下面结合具体实例对本发明进行进一步说明，但加工工艺不限于此，且本发明内容不限于此。

【实施例1】

1、将经过高温硬化后的1个多孔铝金属/无机溶盐复合体通过垫片加螺母的方式安装到夹具上。

2、往筒体内部注入漫过多孔金属/无机溶盐复合体的足量蒸馏水，盖好桶盖，保证密封性。

3、打开空压机进行加压，设定压力为0.3MPa，到达指定压力后，空压机自动暂停工作。

4、打开加热棒电源，对蒸馏水进行加热，加热至沸腾状后计时，保持加热15min。

5、计时结束后，关闭加热棒电源，停止加热，打开集液槽通水开关。

6、待多孔金属/无机溶盐复合体内部蒸馏水流尽后，倒出底部溶解了盐的水溶液，换上新鲜的蒸馏水，重复上述过程，直至完全脱去溶盐造孔剂。

7、烘干后最终得到多孔铝金属。

【实施例2】

1、将经过高温硬化后的5个多孔铝金属/无机溶盐复合体通过垫片加螺母的方式安装到夹具上。

2、往筒体内部注入漫过多孔金属/无机溶盐复合体的足量蒸馏水，盖好桶盖，保证密封性。

3、打开空压机进行加压，设定压力为0.6MPa，到达指定压力后，空压机自动暂停工作。

4、打开加热棒电源，对蒸馏水进行加热，加热至沸腾状后计时，保持加热30min。

5、计时结束后，关闭加热棒电源，停止加热，打开集液槽通水开关。

6、待多孔金属/无机溶盐复合体内部蒸馏水流尽后，倒出底部溶解了盐的水溶液，换上新鲜的蒸馏水，重复上述过程，直至完全脱去溶盐造孔剂。

7、烘干后最终得到多孔铝金属。

【实施例3】

1、将经过高温硬化后的5个多孔铝金属/无机溶盐复合体通过垫片加螺母的方式安装到夹具上。

2、往筒体内部注入漫过多孔金属/无机溶盐复合体的足量蒸馏水，盖好桶盖，保证密封性。

3、打开空压机进行加压，设定压力为0.8MPa，到达指定压力后，空压机自动暂停工作。

4、打开加热棒电源，对蒸馏水进行加热，加热至沸腾状后计时，保持加热80min。

5、计时结束后，关闭加热棒电源，停止加热，打开集液槽通水开关。

6、待多孔金属/无机溶盐复合体内部蒸馏水流尽后，倒出底部溶解了盐的水溶液，换上新鲜的蒸馏水，重复上述过程，直至完全脱去溶盐造孔剂。

7、烘干后最终得到多孔铝金属。

【对比例】

1、将经过高温硬化后的5个多孔铝金属/无机溶盐复合体放入烧杯中。

2、往烧杯里注入漫过多孔铝金属/无机溶盐复合体的足量蒸馏水。

3、打开加热棒电源，对蒸馏水进行加热，加热至沸腾状后计时，保持加热30min。

4、计时结束后，关闭加热棒电源，停止加热。

5、待蒸馏水水位下降至多孔铝金属/无机溶盐复合体后，倒出底部溶解了盐的水溶液，换上新鲜的蒸馏水，重复上述过程，直至完全脱去溶盐造孔剂。

7、烘干后最终得到多孔铝金属。

【含盐量检测】

对实施例1-3和对比例所得的多孔金属进行含盐量测试，测试方法如下：

将实施例1-3和对比例中已经进行脱盐1h后的工件，放入小烧杯中加热蒸馏水煮至沸腾保持15min后，用小铁勺将加热后蒸馏水盛出，然后加热小铁勺，待蒸馏水烧尽观察小铁勺上有无盐渍。

测试结果表明，实施例1-3的多孔金属对应的测试铁勺上均无明显痕迹(如图3a-3c)，对比例对应的测试铁勺上有明显的盐渍(如图4中的圆圈内)。

由此可见，本发明的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，通过上述制备工艺，制得多孔金属工件，其优点体现在：

较常规水煮方法，由于复合体在高温高压下的蒸馏水中，复合体中无机盐造孔剂的溶解度总是高于大气状态下，在整个水煮过程中始终有蒸馏水从复合体中逸出，水的置换效率高，速度快，节水率高，同时通过第一空腔、第二空腔和外界连接形成的通路，利用内外压差，对工件内的孔洞形成冲刷，协同加快去除无机盐。且利用本发明的设备和方法，仅需1h即可达到完全去除待清洗工件中无机盐造孔剂的目的，去除效率比传统方法提高了90％，成本可降低70％左右。

本发明的工艺可用于所有采用无机溶盐造孔剂制造的诸如铝、镁、镍、铜、钛、铁、钴、不锈钢以及多种合金等多孔金属的脱盐处理，应用范围广。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，其特征在于，包括：清洗容器和设在清洗容器底部的加热装置；

所述清洗容器内设有可拆卸的集液装置，所述集液装置的上表面设有一组可拆卸的夹具，所述夹具内设有第一空腔，夹具的一端设有开口，且与集液装置的上表面连接，夹具的另一端设有密封装置；

所述夹具与待清洗工件的接触面上设有第一孔位，待清洗工件通过所述孔位与第一空腔形成连通；

所述集液装置内设有第二空腔，所述第二空腔与第一空腔形成连通，且第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，与外界的连通处设有阀门；

所述清洗容器上设有容器盖，所述容器盖上设有贯穿的接口，通过接口与加压装置连接。

2.根据权利要求1所述的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，其特征在于，所述加热装置包括一组加热棒，所述加热棒均匀排布在清洗容器的底部。

3.根据权利要求1所述的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，其特征在于，所述夹具与集液装置的上表面通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，其特征在于，所述集液装置设有第一排水口，所述清洗容器设有第二排水口，所述第一排水口和第二排水口连接，使第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，且第二排水口处设有阀门，通过阀门控制与外界的连通。

5.根据权利要求1所述的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，其特征在于，所述容器盖设有密封圈，容器盖的上部设有进水孔、防爆孔和压力表。

6.根据权利要求1所述的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备，其特征在于，所述加压装置为空压机，所述空压机通过气管与容器盖上的接口连接。

7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的适用于制备多孔金属工艺中去除无机盐造孔剂的设备的无机盐造孔剂去除方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、将待清洗工件装夹到夹具上，并保证待清洗工件与夹具的接触面位于夹具的孔位处，之后将夹具的一端安装至集液装置上，并在夹具的另一端安装密封装置；

步骤2、将步骤1中安装好的集液装置置于清洁容器内，并使第二空腔通过清洗容器与外界形成连通，且保证连通处为关闭状态，之后盖上容器盖，并向清洁容器中注入蒸馏水；

步骤3、将加压装置与步骤2中完成注水后的清洁容器连接，并打开加压装置，开始加压至所需压力，并保持压力，之后开始对清洁容器中的蒸馏水进行加热至所需温度，并持续加热处理；

步骤4、工件经过步骤3的处理后，停止加热，并打开阀门，清洁容器中的蒸馏水在压力作用下，通过工件中的孔洞并经过夹具上的孔位流入第一空腔，并经过第二空腔流出清洁容器；

步骤5、倒出清洁容器内剩余的水溶液，之后重复步骤1至步骤4，直至工件中的无机溶盐造孔剂被完全脱去。

8.根据权利要求7所述的无机盐造孔剂的去除方法，其特征在于，所述步骤3中的压力为0.3-0.8MPa。

9.根据权利要求7所述的无机盐造孔剂的去除方法，其特征在于，所述步骤3中的温度为100℃，且持续加热时间为15-80min。

10.根据权利要求7所述的无机盐造孔剂的去除方法，其特征在于，所述步骤3中，待清洗工件需完全浸入蒸馏水中。