CN1213826C - 制造烧结多孔金属板的方法和设备 - Google Patents

Abstract

制造烧结多孔金属板的方法包括步骤：制备含金属粉末的可发泡浆料的浆料制备步骤；使可发泡浆料形成板状制品的成形步骤；使板状制品发泡的发泡步骤；和发泡后使板状制品干燥的干燥步骤。此外，制造烧结多孔金属板的设备包括制备至少含金属粉末、发泡剂和液体介质的可发泡浆料的浆料制备部分；使供自浆料制备部分的可发泡浆料形成板状制品的成形部分；使可发泡浆料的板状制品发泡的发泡部分；和使多孔制品干燥的干燥部分；而且这些部分由输送部分串成一个整体。

Description

制造烧结多孔金属板的方法 和设备

技术领域

本发明涉及制造用于过滤器、二次电池电极基片等的烧结多孔金属板的方法和设备。

背景技术

包含三维网状构架和具有高孔隙度的多孔金属板被用于电池的电极、各种过滤器和催化剂载体。

制造这类多孔金属板的现有技术方法包括：在镀覆导电的聚氨基甲酸乙酯泡沫后烧制的方法(日本未审专利4-2759)；将金属粉末粘附在涂有粘接剂的氨基甲酸乙酯泡沫上，并将其烧制的方法(日本未审专利3-188203)；以及将低熔点的金属用压力喷入一个含有细的可水溶的晶体粉末的容器中，然后在金属固化后用水洗涤去除水可溶的晶体粉末的方法(日本未审专利59-1651)。

但是，上述日本未审专利4-2759中的，基于镀覆的方法对金属组分有限制，因此其用途有限。进而，在第一、二相关技术的两种方法中，因为烧掉树脂而形成空的骨架、导致有效的空间体积的减少。此外，在日本未审专利59-1651公开的方法中，几乎不能得到孔尺寸小于100μm的多孔结构，因此，所得到的多孔制品只有较小的比表面积。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造对金属组分有较大程度选择自由和有较大比表面积的烧结多孔金属板的方法及设备。

本发明的另一目的是提供一种制造作为烧结多孔金属板的中间产物的，未烧结的金属泡沫的方法和设备。

按照本发明的第一个目标，制造烧结多孔金属板的方法所包括步骤：制备含有金属粉末的可发泡的浆料的浆料制造步骤；使可发泡浆料形成板状制品的成形步骤；使板状制品发泡的发泡步骤；及使发泡后的板状制品干燥的干燥步骤，其特征在于，在所述的发泡步骤中，含在所述的发泡浆料中的发泡剂在65％或更高的湿度下发泡。

可发泡浆料可包含金属粉末、发泡剂、水可溶的树脂质粘接剂及表面活性剂。

最好该方法还包括去除干燥步骤后的干燥板状制品的油污的烧制步骤。

该烧制步骤可包括烧结板状制品的步骤。最好在成形步骤中用刮片法使发泡浆料成形。此刮片法使用两片以预定间隔相互隔开的刮浆刀。

更好地是，在浆料制备步骤中，分别制备含发泡剂、表面活性剂和水可溶的树脂质粘结剂的第一水溶液和含金属粉末与水可溶的树脂质粘结剂的第二水溶液，并将第一和第二水溶液混合，以使在成形步骤前就制成发泡浆料。

干燥步骤是一种远红外线照射的干燥步骤。

更好地是，成形步骤在运载板上完成可发泡板状制品的成形。

在此成形步骤之前，预先在运载板上形成在烧制步骤中可烧掉的脱离膜。准确地说，脱离膜含有聚氨基甲酸乙酯树脂。

按照本发明的第二目标，制造烧结多孔金属板的设备包括制备至少含金属粉末、发泡剂和液体介质的可发泡浆料的浆料制备装置；使供自浆料制备装置的可发泡浆料形成板状制品的成形装置；使可发泡浆料的板状制品发泡的发泡装置；及使胞状制品干燥的干燥装置；所述这些装置通过输送装置串联成一个整体，其特征在于，所述的发泡装置包括保持65％或更高的湿度气氛的装置。

更好地是，输送装置包括一个连续的运载板。

更好地是，在干燥装置后设置一个使干燥的板状制品去油的去油装置，最好去油装置具有运载板。

适宜的烧结装置可设置在脱油装置之后，为了烧结脱油的板状制品。

更好地是，成形装置包括刮浆刀装置。刮浆刀装置包括两片刮刀。

更好地是，浆料制备装置包括混合含发泡剂、表面活性剂及含水的树脂质粘结剂的第一水溶液的第一水溶液混合装置和混合含金属粉末及含水的树脂质粘结剂的第二水溶液的并与第一水溶液混合装置隔开的第二水溶液混合装置，及将第一和第二水溶液就在成形步骤前混合制备可发泡浆料的第三混合装置。

成形装置包括一个短时间存放输自浆料制备装置的可发泡浆料的浆料容器，和一个防止发泡浆料表面干燥的液体介质喷雾装置。

发泡装置包括一个烘炉，它具有围绕输送装置的输送通道的入口和出口、设在烘炉中的，带有恒温器的储水器、在烘炉中沿输送通道设置的，加热成形制品的加热器和设在烘炉内壁上的防凝水加热器。

干燥装置包括一个远红外线照射装置。

脱离剂涂覆装置设在成型装置之前，以便在输送装置上形成脱离剂的膜。脱离剂涂覆装置包含一个刮浆刀机和脱离剂干燥机。

适宜的烧结装置包括一个隧道窑及一个连续将去除油污的板形制品从窑的入口运到其出口的承载件；而承载件包括多个在隧道窑的至少一部分中按运送方向转动的运送辊。控制运送辊以使传动速度沿运送方向逐渐降低。

从下文结合附图的陈述将进一步理解本发明的其它特性和优点。

附图说明

图1是制造未烧结金属泡沫的设备的剖面图，该金属泡沫作为本发明第一实施方案的烧结多孔金属板的中间产物；

图2是说明按第一实施方案制造未烧结金属泡沫方法的流程图；

图3是图1中所示的有两片刮刀的刮浆刀的主要部分的剖面图；

图4是说明图3中所示的刮浆刀运作的剖面图；

图5A-5E是示意性说明在高湿度条件下发泡状态的简略剖面图；

图6A-6E是示意性说明在低湿度条件下发泡状态的简略剖面图；

图7是本发明发泡设备的主要部分的剖面图；

图8是本发明干燥机的主要部分的剖面图；

图9A-9D是示意性说明通过本发明方法获得的烧结多孔金属的胞状结构的简略的剖面图；

图10是说明本发明制造第二实施方案的可发泡浆料和本发明制造第四实施方案的复合材料的设备的简略剖面图；

图11是示意性说明本发明第四实施方案的浆料舱室结构的剖面图；

图12是说明本发明制造第五实施方案的烧结多孔金属板方法的流程图；

图13是说明图12中示出的本发明用于完成第五实施方案制造烧结多孔金属板方法的设备剖面图。

具体实施方式

按照本发明生产烧结多孔金属板，还生产作为烧结多孔金属板的中间产物的未烧结金属泡沫。

第一实施方案

按本发明第一实施方案，解释作为烧结多孔金属板的中间产物的未烧结金属泡沫(或未烧结板)的生产。图1是本发明第一实施方案的制造未烧结金属泡沫的设备剖面图，而图2是说明第一实施方案未烧结金属泡沫的生产工艺的流程图。

如图1所示，制造未烧结的金属泡沫的设备包括脱离剂膜的制备和干燥部分、发泡浆料制备部分、发泡部分、干燥部分和切割部分。未烧结金属泡沫按图2流程图所图示的方法生产。即，未烧结金属泡沫按脱离剂膜制备步骤、脱离剂干燥步骤、可发泡浆料制备步骤、成型步骤、发泡步骤、干燥步骤及切割步骤生产。

图1所示的制造未烧结金属泡沫的设备按照图2所示的方法运行。该设备装有第一辊20和第二辊21，在它们之间设有运载板10。该运载板10通过在第一辊20和第二辊21之间移动就起输送带的作用。自第一辊20向第二辊21，该设备设有脱离剂贮存器80、脱离剂干燥机100、浆料贮存器30、用于发泡的高温加湿器40和干燥机50。脱离剂贮存器80是长方体，而且它起到与靠近第一辊20的运载板10的上面接触的作用。在脱离剂贮存器80的右壁上有刮浆刀90。设置刮浆刀90使其与运载板10间的间隙是可调的。以这种方法，脱离剂贮存器80和刮浆刀90就构成了刮浆机11。

参照图1所示设备的各部分解释图2所示方法的每个步骤。

脱离剂膜的制备及干燥

当脱离剂贮存器80装有用氨基甲酸乙酯树脂制备的脱离涂覆材料u及运载板100移动时，脱离涂覆材料u就从刮浆刀90和运载板10间的间隙被挤压出来，以使形成给定厚度的涂层膜2。该涂层膜2随运载板10移动到下面的脱离剂干燥机，以使涂覆材料干燥和固化。脱离剂膜2的厚度可由刮浆刀90和运载板10间的间隙调节。

脱离剂干燥机100使形成于运载板10上的脱离剂膜2干燥和固化。脱离剂干燥机的较佳例子包括热风干燥机和远红外线干燥机。脱离剂膜2有助于将未烧结板从运载板上剥下。脱离剂膜2通过在未烧结板的烧结步骤中的烧制而去除。还有，脱离剂膜2也可用作未烧结板的运载带。

如下文所述，干燥的未烧结板1C可通过脱离剂膜2的形成很容易地处理。因此，就本发明而言，就不总是需要氨基甲酸乙酯涂层膜的制备步骤和干燥步骤。

可发泡浆料制备和成形步骤

在可发泡浆料制备步骤中，制备含有金属粉末、水可溶树脂质粘结剂、发泡剂、表面活性剂、水等的浆料。

在成形步骤中，将所得的可发泡浆料成形成板。较好的成形方法是下文参照图3和图4详细解释的刮浆刀方法。

虽然考虑到可发泡浆料的制备和接着的成形步骤是一个整体步骤，但下文仍以彼此独立的步骤对其进行说明。

A.可发泡浆料的制备步骤

设置一个长方体形式的浆料贮存器30，以使与脱离剂干燥机100前方的运载板的上面接触。在浆料贮存器30的上方设有一个可发泡浆料混合器110，为制备将送入浆料贮存器30中的可发泡浆料S。可发泡浆料混合器110设有用于捏合输自多个料仓111的原料的捏合机，及用于混合发泡剂的发泡剂混合设备113。可发泡浆料混合器110将通过捏合机112捏合的原料与在发泡剂混合设备113中混合后的发泡剂混合，以制备可发泡浆料S。由于可发泡浆料组分被分为两种液体，并且就在将该混合物送入刮浆刀60之前将此二种液体混合，所以防止了发泡剂的挥发。

运载板的运送方向的下游处的浆料贮存器30的壁有刮浆刀60。调节刮浆刀60和运载板10之间的间隙，以制备厚度合乎需要的未烧结板1A。当浆料贮存器30中装有可发泡浆料S，同时使运载板移动时，可发泡浆料S就从刮浆刀60和运载板10之间的间隙处被挤出，以使形成具有给定厚度的板状制品。成形的板状制品1A在运载板10上朝后面的加湿器移动，并为发泡而加热。

由于以下的原因，浆料贮存器最好设有将液体介质雾化而喷在贮存的浆料S表面上的机构。当将可发泡浆料S送入贮存器中时，如图4所示空气泡B与原来的浆料表面Ssu被带入该浆料的内部。若可发泡浆料的成形板状制品包含这种空气泡，则将在多孔金属板中形成以空气泡为基础的不希望的空洞。由于由空气泡形成的孔与由发泡剂形成的孔尺寸不同，所以多孔金属板就具有不均匀的胞状结构。因为在表面的粘度升高，因此空气泡极难释放，所以当贮存器中的浆料S的表面干燥时就大量带入空气泡。相反，当将液体介质如图11所示那样喷在浆料的表面上时，在贮存器中的表面则不干燥，从而防止了在该多孔金属板中的不均匀胞状结构。可连续或不连续地喷液体介质，只要防止浆料表面干燥。

在本发明中为形成未烧结金属泡沫的金属粉末可根据最终产品的目的适当选择。当将此金属泡沫用于电极时，这种金属粉末的例子包括诸如Ni、Cu、Fe、不锈钢、Cr、Co、Au和Ag的烧结金属或合金的粉末。金属粉末的平均粒度较好是500μm或更小，而更好是0.5-100μm。当平均粒度为0.5μm或更小时，孔隙比过小。另一方面，当平均粒度为500μm或更大时，通过烧结未烧结金属泡沫得到的烧结多孔金属板将不具有足够的强度。在浆料中金属粉末的含量范围为5-80％(重量％，下文同)，更好是30-80％。

水可溶树脂质粘结剂保持干燥步骤后的多孔制品的形状。水可溶树脂质粘合剂还起浆料粘度调节剂的作用。该水可溶的树脂质粘结剂的例子包括：甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素铵、乙基纤维素和聚乙烯醇。水溶性树脂质粘结剂的含量较好是在0.5-20％的范围内，更好是在2-10％的范围内。当该含量为0.5％或更小时，干燥的金属制品的强度不足以经受处理。另一方面，当该含量为20％或更高时，粘度过高得不到成形的制品。

任何由于释放气体能形成孔洞的发泡剂，如由于在预定温度下分解释放气体的化合物，和挥发性有机溶剂都可使用。挥发性有机溶剂的例子包括有5-8个碳原子的烃类有机溶剂。这些有机溶剂在室温是液体，并在表面活性剂存在时在浆料中形成胶囊。这些有机溶剂在室温下蒸发通过加热在浆料中形成细小的气泡。有5-8个碳原子的烃类有机溶剂的例子包括：戊烷、季戊烷、己烷、异己烷、庚烷、异庚烷、苯、辛烷和甲苯。发泡剂的含量范围较好为0.05-10％，而更好为0.5-5％。含量小于0.05％形不成其量足以达到预定孔隙度的气泡。另一方面，含量大于5％则形成大尺寸的胶囊，从而形成较大的气泡，导致成形制品和烧结泡沫的强度下降。可发泡浆料可通过强有力地混合气体，如空气取代发泡剂来制备。

表面活性剂使发泡态稳定化，并形成发泡剂的胶囊。表面活性剂的例子包括阴离子表面活性剂，如烷基苯磺酸盐、α-烯属磺酸、烷基硫酸酯的盐、烷基醚硫酸酯的盐和链烷磺酸盐；和非离子表面活性剂、如聚乙二醇衍生物和多元醇的衍生物。表面活性剂的含量范围为0.05-5％，较好是0.5-3％。在量小于0.05％时，胶囊形成不稳定，因而在浆料中难以保持细小的气泡。另一方面，含量超过5％，不提高上述的效果。

本发明可发泡浆料除上述基本组分外还可含增塑剂、可燃物等。

添加增塑剂可使未烧结的多孔金属件有塑性。增塑剂的例子包括多元醇，如乙二醇、聚乙二醇和甘油；油类，如沙丁油、菜子油和橄榄油；醚类，如石油醚；及酯类，如邻苯二甲酸二乙酯、n-丁基邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二乙基己基酯、邻苯二甲酸二辛酯、脱水山梨糖醇-油酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、脱水山梨糖醇棕榈酸酯和脱水山梨糖醇硬脂酸酯。增塑剂含量范围较好为0.1-15％，更好是2-10％。小于0.1％的含量不能引起足够的增塑效果，反之，超过15％的含量使成形的制品无令人满意的强度。优选的增塑剂是多元醇和甘油。这些增塑剂可改善成形制品的孔隙度。

可燃物通过在干的成形制品的烧制步骤期间的燃烧而促进孔的形成。任何粉末和纤维状的可燃物均可使用。详言之，采用约0.1-200μm的粉末和长200μm或更小，最好是长30-120μm的纤维。可燃物的例子包括：纸浆、棉花、废的细纤维、玉料淀粉、羧甲基纤维素、水不溶的纤维素纤维、聚乙烯丁醛树脂、聚乙烯基类树脂及聚乙烯树脂。

通过将上述组分混合可得到本发明的可发泡浆料。虽然混合的顺序不受限制，但最好是最后加发泡剂，以减少在混合步骤中气泡的形成。在浆料起泡后，其流动性下降，因而导致不良的成形特性。但是，添加发泡剂后直至发泡开始的时间可通过发泡剂的种类和用量及浆料的温度来控制。因此，通过优选这些参数，可在浆料仍有流动性的时间内，使其形成有预定形状的未烧结多孔金属件。浆料的粘度较好为20000-70000cps，而更好为30000-55000cps。当温度为20℃时该粘度低于20000cps时，则胞状结构将在干燥过程中变差。另一方面，当粘度高于70000cps时，则成形特性会因高粘度而变差。

B.成形步骤

将上述步骤中制备的浆料成形成板。一种适宜的成形方法是刮浆刀法。

图3和4是本发明实施方案的，有两片刮刀的刮浆刀的主要部分的剖面图。

刮浆刀单元设有带缠绕的运载板10的第一辊20及用于拉紧运载板10的第2辊21(在图3和4中未示此辊)。刮浆刀60设在该运载板的运送方向下游的，浆料贮存器30的右壁上，而一个可调的间隙位于刮浆刀60和运载板10之间。用其之间的间隙调节成形制品的厚度。当浆料30同可发泡浆料被装入，同时使运载板10移动时，可发泡浆料S则被从间隙处挤出，从而形成有预定厚度的板状制品1A。该板状制品1A在运载板10上移至下面的发泡区40。

如图3和4中所示，通过用两片刮刀60A和60B作为刮浆刀，则从刮刀60A和60B之间的间隙放出大的气泡。因此从第二刮刀60B和运载板10之间的间隙处推出的板状制品1A不含大的气泡，因而，无论可发泡浆料S的量如何，板状制品1A的厚度都可以是均匀的。第一刮刀60A和运载板10之间的间隙G1大于第二刮刀60B和运载板10之间的间隙G2是适宜的。最好是，第一刮刀60A和第二刮刀60B之间的距离D约为5-20mm。第二刮刀60B和运载板10之间的间隙G2最好为0.2-2mm。

发泡步骤

在干燥之前使成形制品充分发泡。为生产本发明未烧结金属泡沫，不总是需要发泡步骤。但是在成形步骤后立即使成形制品干燥时，其表面首先干燥而形成一层皮，从而将发泡和水份蒸发抑制在成形制品的内部。因此，为达到均匀发泡，可取的是在成形步骤和干燥步骤之间设置发泡步骤。

当成形制品在发泡过程中干燥时，容易在其表面上形成裂纹。因此，最好是在高湿度的环境中进行发泡，以防止成形制品干燥。比如，当浆料的粘度为35000cps或更高时，湿度至少为65％，更好是至少80％。在湿度小于65％时会在成形制品表面上形成裂纹。发泡温度范围较好为15-65℃，更好为28-40℃。为在低于15℃的温度下发泡需要很多的时间，比如2小时。温度超过65℃时，成形制品过份地起泡，从而有时会导致成形制品的破裂。发泡一般要进行10-45分钟。

图5A-5E示意性地说明在高湿度下的发泡情况。在可发泡浆料成形成预定形状，例如板，作为成形制品1A之后(图5A)，浆料中的发泡剂就在该发泡步骤中于成形制品内放出气体而形成气泡3(图5B-5C)。在高湿发泡步骤中，在整个成形制品1A中浆料粘度是均匀的，气泡在成形制品中均匀生长，从而成形制品就成为具有均匀的胞状结构的胞状制品1B。进而，高湿发泡步骤在胞状制品1B的表面上不引起裂纹及其它缺陷。

图6A-6E示意性地说明当成形后可发泡浆料被干燥时，或在低湿度下发泡时的发泡情况。在这样一种低湿度发泡时，在可发泡浆料成形成预定形状，作为成形制品1A后(图6A)，浆料中的发泡剂在发泡步骤中放出气体，从而就象在高湿度发泡步骤一样，在成形制品1A中形成气泡3(图6B-6C)。但是，成形制品1A的表面首先干燥，而制品1A的浆料粘度由于低湿条件而变得不均匀。因此，气泡3在成形制品中不均匀地生长，导致具有不均匀胞状结构的胞状制品1B(图6D)。进而，易在胞状制品1B的表面上形成裂纹和其它缺陷(图6E)。

发泡是在具有用于发泡的高温加湿器40的发泡区中进行的。

图7是用于发泡的高温加湿器40的实施方案的剖面图。较好地是，用于发泡的高温加湿器40包括一个烘炉46，它包围着作为输送装置的运载板的运送通道，并设有入口47和出口48；一个设在炉中的，带有恒温器的贮水器；一个用于加热在炉中沿运送通道供给的成形制品的加热器44；及一个设在炉壁上的防凝水加热器42。烘炉46包围运载板10的运送通道并在该运载板10的上、下形成空间49A、49B。运载板10的入口47设在烘炉46的上游墙的中部(第一辊侧)，而出口48设在烘炉46的下游墙的中部(第二辊侧)。形成于运载板10下方的较低的空间起着水容器的作用，它装有给定量的水45。可调加热器43设在较低空间49A的底部，以便通过使水45蒸发而使烘烤中的气氛保持给定的湿度更好，较低的空间49A中设有搅动器，以使水温均匀。在烘炉46中运载板10的运送通道上方的上空间49A中在墙上设置板状加热器42。板状加热器42防止水在墙上凝结、并有助于可调加热器的运行。板状加热器44就在运载板10之下沿运送通道设置，以便通过加热在运载板10上的成形浆料制品1A而促进发泡。板状加热器42和44的例子包括碳板加热器，而可调加热器的例子包括铠装Ni-Cr合金丝加热器。

干燥步骤

将胞状制品1B从发泡区运送到干燥区50。在干燥前气泡由于存在水膜而保持，而浆料在气泡的界面上凝聚之处则形成骨架结构(胞状结构)。当水膜在此状态下破裂时，形成骨架的浆料流动，破坏了骨架结构。因此，通过只要不破坏骨架结构的干燥就可得到该胞状结构。其中的骨架结构不被破坏的快速干燥是这类方法中的一种。为此目的，远红外线干燥是适宜的。较好地是，浆料的组成有这样的特点：当水刚蒸发一点，粘度就迅速升高。

干燥步骤中的条件包括：比如，温度120-180℃、气氛温度40-80°、干燥时间20-120分。干燥后得到未烧结板1C，其厚度一般为图3所示G2高度的3-8倍。未烧结板通过运载及同时使运载板向下弯曲而与运载板10分离。

该干燥方法的例子包括热传导法，如热空气干燥、远红外线加热法及微波加热法。其中微波加热法的干燥速度最高，接着是远红外线加热法。由于热传导法的干燥速度比另外两法的速度小得多，所以胞状制品在表面和内部之间干燥得不均匀。因此，对于快速去除水，远红外线法或微波法都是有效的。但因为与发泡浆料中含金属粉末，由于金属粉末燃烧而不能用微波。所以，最好用远红外线法。但是，干燥机50不限于远红外线干燥机。比如，热风干燥机及远红外线加热和热传导，如热风干燥的组合也可用于本发明。

图8是说明本发明实施方案的远红外线干燥机结构的剖面图。远红外线干燥机50包围着运载板10的运送通道，并具有烘炉10以使在运载板10上方形成一个封闭的空间。烘炉51上游(第一辊侧)的墙设有运载板10的入口56，而烘炉51下游(第二辊侧)的墙设有出口57。烘炉51的内部用与上部相连的隔墙53A、53B及烘炉51内部的侧墙沿运送方向被分成三个舱室54A、54B和54C。在隔墙53A、53B及运载板10之间留有适当的空隙58A、58B，以使在运载板10上的胞状结构制品1B经空隙58A、58B向着下一个舱室通过。在运载板10的运送通道上方的舱室54A、54B和54C中设有多个远红外线加热器52。排风机55A、55B、55C设在三个舱室54A、54B、54C的顶壁上，以使抽出这些舱中的潮湿的气体气氛。最好是，该舱室54A、54B、54C中的内墙具有反射性能，以便用远红外线进行有效的干燥。在本发明中对舱室的数目不作限制。可供选择的是，不象上述实施方案那样，不必将烘炉分成多个舱室。进而，可将多个独立的远红外线干燥机成列地布置。

为获得具有合乎要求的胞状结构的未烧结板而又不使骨架结构破列，最好是通过只蒸发掉浆料中少许的水就能使浆料组合物的粘度迅速提高。

用远红外线干燥机50，以120-180℃的加热器温度、40-80℃的环境温度及20-120分的干燥时间进行干燥。在此步骤中获得干燥板状制品或未烧结板1C。未烧结板1C的厚度为图3中的G2的高度的3-8倍。

切割步骤

用切割器70将未烧结板切成预定长度。切割的未烧结板，比如，按需要，被送往烧制步骤。

在图1所示的本发明实施方案的制造烧结多孔金属板的设备中，未烧结板1C通过使运载板10移动的同时使其弯曲而被分开。用切割器70将未烧结板1C切成预定长度，并运往下一步骤(该图中未示)。

在以上的陈述中，成形、发泡和干燥顺序进行。可供选择的是，这些处理可用其各自的设备进行。

现在说明用本发明制造烧结的多孔金属板的设备连续制造未烧结的金属泡沫的工艺。

1.在运载板10的表面上形成脱离膜2后，将可发泡浆料S充入浆料贮存器30中，以便用刮浆刀将浆料S成形成板。详言之，将送入脱离剂贮存器80中的脱离涂料u从刮浆刀90和移动的运载板10之间的空隙中挤出，从而形成有给定厚度的涂料膜2。用脱离剂干燥机100将通过运载板10运载的涂料膜2固化。

2.使可发泡浆料S的板状制品1A在得到的脱离剂膜2上成形。运载板10起着板状制品1A的运输带的作用。将运入浆料贮存器30中的可发泡浆料S从刮浆刀60和运载板10之间的空隙中挤出，然后成形成有预定厚度的板状制品1A。板状制品随运载板10向进行发泡的高温加湿器40移动。

3.在进行发泡的高温加湿器40中，发泡于板状制品1A干燥之前彻底完成，以防止板状制品在发泡过程中干燥。

4.为发泡在高温加湿器中将胞状制品1B送往有干燥机50的干燥区中，干燥后获得未烧结板1C。

5.未烧结的板1C通过使运载板10移动的同时向下弯曲而被分开，然后用切割器70切成预定长度。切割的未烧结板被运送到下一步骤，比如烧制步骤(图中未示)。

实施例1-1

现参照实施例说明本发明。

通过混合基于表1所列的配方(重量％)的金属粉末、可水溶的树脂质粘结剂、发泡剂和表面活性剂来制备可发泡的浆料。用图3所示的设备将每种可发泡浆料成形成板状制品，其中图3所示的第一刮刀60A的开口高度为0.8mm、第二刮刀60B的开口高度为0.6mm，而运载板10的移动速度为20cm/分。

如表2所示，将成形制品1A在设定给定温度、湿度、给定时间的温湿器40中发泡。将成形的制品1B用设定加热器温度为160℃的远红外线干燥机50干燥，以得到未烧结板1C。将未烧结板在石墨板上，于450℃的空气中脱油脂30分钟。将未烧结板在表2所示的条件下烧结，以得到烧结的多孔金属板。烧结后，多孔金属板的长度比未烧结板缩小了20％。

将每个烧结的多孔金属板的一部分浸于树脂中，然后将其截面磨光。用图象分析仪测磨光件的孔隙尺寸及孔隙度，并用BET法测其比表面积。结果列于表2。

作为对比例，按如下方法制备烧结的多孔金属板：在市售的聚氢基甲酸乙酯泡沫内表面上蒸镀0.5μm厚的Ni以使之具有导电性后，将此泡沫浸入硫酸镍溶液中；以1A/dm2的电流密度对作为负电极的泡沫进行电镀，以在泡沫的开口小腔的表面上形成平均厚度为75μm的Ni镀层；将电镀的泡沫于1100℃下于氧气流中保持0.5小时，以去除聚氢基甲酸乙酯泡沫。所得的烧结多孔金属板直径50mm，长度100mm。该烧结的多孔金属板的孔尺寸、孔隙度及BET比表面积象实施例1那样测定。结果示于表2。

                         表1

	成  分	实施例1-1	实施例1-2
				金属粉末	纯镍(平均粒度：10μm)	60	-
不锈钢(平均粒度：12μm)	-	60
			发泡剂		n-己烷	1.8	1.8
水可溶树脂质粘结剂	HPMC	6.5		6.5
			MC		3.5	3.5
	表面活性剂	DBS		2.0			2.0
增塑剂			甘油		2.5	2.5
	水			余量			余量

HPMC：羟丙基甲基纤维素

MC：甲基纤维素

DBS：十二碳苯磺酸钠

                             表2

		实施例1-1	实施例1-2	对比例
					发泡条件	湿度(％)	95	90	-
温度(℃)	35	30	-
				保持时间(分)		15	30	-
烧结条件	气氛	N2-5％H2	H2						H2
				温度(℃)	1150	1200	1100
	保持时间(小时)	3	1					0.5
				烧结制品	厚度(mm)	1.8	2.0		-
平均孔尺寸(μm)	250	300	290
					孔隙度(％)	95.9	96.5	95
比表面积(cm2/cm3)	750	810	41

以这种方式可制备具有三维骨架结构及大比表面积的烧结多孔金属板。所得的烧结多孔金属板具有如图9A-9D所示的下述不同的胞状结构，这种不同取决于浆料制备，发泡、干燥和烧制条件，得到图9A所示的单胞状层结构、图9B所示的多层封闭胞结构、图9C所示的表面封闭的骨架结构和图9D所示的表面开放的骨架结构。

因为骨架是由烧结金属粉末制成的，所以本发明烧结的多孔金属板的三维骨架结构本身也是多孔的。因此烧结的多孔金属板有很大的比表面积，比如300-1500cm²/cm³的BET比表面积。还有，很容易形成极小的，比如100μm或更小的胞。所得的烧结金属粉末的平均孔尺寸为60-600μm，而孔隙度为90-98％(体积)。

按本发明实施方案得到的未烧结的金属泡沫可用作碱性二次电池电极、水解电极的活性材料载体、油加热器的喷雾单元、磁屏蔽外罩、爆炸使用气垫中的气体膨胀缓冲物、隔音材料、净水器的水解过滤器，空气净化器的静电过滤器、油废气的油雾过滤器、油加热器的除臭催化剂及其类似物、高温粉尘的粉尘过滤器，在高压下孔中填铝的复合材料的基体和工业催化剂及载体的最终烧结的多孔金属板。

前述实施方案的变型

在本发明中，除前述的实施方案外，还可完成各种变型。

比如，可用在未烧结板1C的烧制步骤中消失的和不影响烧结金属泡沫的性能的树脂膜来代替前述实施方案中的脱离膜2。较好的是，这种树脂膜在可发泡浆料的发泡和干燥步骤中不撕去，而在烧制后完全消失。还有，较好的是，树脂膜易与运载板10分离。这种树脂的例子包括氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、热固性聚酯树脂、耐热的热塑性塑料、丙烯酸树脂、聚丙烯树脂和乙烯-乙烯基乙酸酯树脂。详情将说明于后。

除刮浆刀60外，可用的制膜方法的例子包括：刷涂、海棉辊压及挤压。还有，可用树脂膜而无需制膜步骤。比如，用缠有树脂膜的辊，可在与该辊脱离的树脂膜上形成发泡浆料。

干燥的未烧结板1C可作为一个长件而不切割地烧制，这与前述的未烧结的板1C用切割器切割的实施方案不同。在此情况下，由于干燥的未烧结板1C的大的收缩而容易形成裂纹。因此，如下所示根据未烧结板的收缩可使其易在运载板上移动是根本的：在运载器的表面上涂润滑油以减少未烧结板和运载器之间的接触阻力；用多个辊构成运载器以减少未烧结板和运载器之间接触面积；或通过在高于入口的部位设置出口使运载器倾斜。

如上所述，按此实施方案很易得到高选择性的金属组分和大比表面积的未烧结金属泡沫。

第二实施方案

现解释作为第二实施方案的另一发泡浆料的优选实施方案。

因在本发明中使用含发泡剂的浆料水溶液，所以在成形之前浆料中发泡剂有时起泡，因此该发泡金属的特性是相当不稳定的。在第二实施方案中，这样的问题得以改善。

在制备可发泡浆料时，将浆料中的组分分成两种水溶液，然后在成形前将它们混合。

图10是类似于图1所示设备的连续进行可发泡浆料制备、成形和干燥的设备示意性剖面图。该设备包括可发泡浆料制造设备102、运载设备300，脱离膜制造设备11、成形设备5、发泡设备40和干燥设备50。

可发泡浆料制造设备102包括混合水溶液(A)的第一混合器113，混合水溶液(B)的第二混合器112和第三混合器110。第三混合器将输自第一、二混合器的水溶器(A)和(B)混合，混合后将所得的可发泡浆料S送到成形设备5。第二混合器112有两个自动输送水溶液(B)组分的给料器111。

将水溶液(A)的构成物以预定的量运送使混入第一混合器113中，混合后将水溶液(A)(图10中以Aq(A)表示)以给定的流量，经管113a输往第三混合器110。类似地，将水溶液(B)的构成物以预定的量运送使混入第二混合器112，混合后将水溶液(B)(在图10中用Aq(B)表示)以给定的流量经管112a送往第三混合器。水溶液(A)和(B)在第三混合器中混合以制备可发泡浆料S，然后经管110a将发泡浆料S送到发泡机5。

可发泡浆料S与第一实施例一样，也含金属粉末、水可溶树脂质粘合剂、发泡剂、表面活性剂和水。金属粉末向可发泡浆料中的，包围小气泡的薄液壁靠拢，金属粉末以及水可溶树脂质粘合剂固化，以使保持气泡的形状。通过烧制去除此粘结剂，再烧结金属粉末，以制成有三维网络结构的烧结多孔金属板。

用于金属粉末的金属的例子包括全部可制粉和烧结的金属。因此，该金属的成分是高度可选择的，即可以得到很多种的金属和不同种类的金属的多种组合的成分。还有，由于烧结了金属，骨架本身也具有多孔结构。因此，该烧结的多孔金属有极大的比表面积。

在此实施例中，可发泡的浆料构成物被分为两种溶液。就在运送到成形机前，通过将此两种溶液混合而减少发泡剂的挥发。

溶液(A)的构成物的例子包括发泡剂、表面活性剂、水可溶树脂质粘合剂。溶液(B)中的构成物的例子包括金属粉末及水可溶的树脂质粘合剂。

在第二实施方案中也使用与第一实施方案相同的发泡剂。将发泡剂加入水溶液(A)中，以使浆料中的发泡剂的含量为0.05-10％(重量)，更好为0.5-5％(重量)。该含量小于0.05％(重量)时，则气泡形成不足或孔隙度下降。另一方面，该含量超过10％(重量)时则形成较大的胶囊。结果，所得的未烧结的板和烧成的制品的强度因形成较大的气泡而下降。

也可用与第一实施方案相同的表面活性剂来使泡沫态稳定化并促使胶囊形成。向水溶液(A)中加表面活性剂以使其在浆料中的含量为0.05-5％(重量)、更好是0.5-3％(重量)。该含量小于0.05(重量)，则胶囊形成不稳定并不能保持细小的气泡。另一方面，该含量超过5％(重量)则不再改善效果。可将表面活性剂加在水溶液(A)和(B)二者中。

添加水可溶树脂质粘合剂为的是在浆料干燥过程中保持胞状结构制品的形状及调节浆料的粘度。在第二实施方案中可用与第一实施方案相同的水可溶树脂质粘合剂。较好地是将水溶液(A)中的水可溶树脂质粘合剂的量调节，以使其与溶液(B)混合后在可发泡浆料中的浓度为0.5-20％(重量)，而更好是2-10％(重量)。该量小于0.5％(重量)，引起令人满意的加工强度过低。另一方面，此量大于20％(重量)，由于粘度过份增高使成形特性变差。

溶液(A)中各组分的含量如下：

发泡剂：0.05-10％(重量)，尤其是0.5-5％(重量)，

表面活性剂：0.05-5％(重量)，尤其是0.5-3％(重量)，

水可溶树脂质粘结剂：5-20％(重量)，尤其是2-10％(重量)。

室温时水溶液(A)的粘度以5000-80000cps为好，更好为10000-40000cps。

通过用第一混合器113使上述各组分混合来制备水溶液(A)。诸如叶片混合器、静态混合器之类的混合器均可被用作第一混合器113。

另一种水溶液(B)包含如上所述的金属粉末、水可溶粘结剂等。可用的金属不限于，但可包括镍、铜、铁、不锈钢、铬、钴、金、银等所有烧结金属及其合金。金属粉末的平均粒度为500μm或更小，而更好是0.5-100μm。当平均粒度小于0.5μm时，得不到所期望的孔隙度。另一方面，平均粒度超过500μm，烧结多孔金属板的强度过低。添加金属粉末到溶液(B)中，以使与溶液(A)混合后其在可发泡浆料中的含量为5-80％(重量)。更好是30-80％(重量)。

上述的任何水可溶树脂质粘结剂均可用。添加水可溶树脂质粘合剂，以使室温下水溶液(B)的粘度为20000-200000cps，较好为25000-50000cps。水溶液(B)中各组分的含量如下：

金属粉末：5-80％(重量)，尤其是50-70％(重量)

水可溶树脂质粘结剂：0.5-20％(重量)，尤其是2-10％(重量)。

由于水溶液(B)的粘度高，所以可将通用的叶片混合器和揉合器用作第二混合器112。

第二实施方案中的可发泡浆料除上述基本组分外，还可包含增塑剂、促进孔形成的可燃材料。虽然这些添加物可添加到水溶液(A)或(B)中，但最好是加到水溶液(B)中。

增塑剂使成形制品具有塑性，与第一实施方案中相同的增塑剂也可用于第二实施方案。添加增塑剂在水溶液(A)或(B)中，以使其在可发泡浆料中的浓度为0.1-15％(重量)，更好为2-10％(重量)。在可发泡浆料中其含量小于0.1％(重量)时，塑性不足。另一方面，此含量超过15％(重量)时，成形制品的强度不足。

为促使孔形成的可燃材料通过在干燥成形制品的烧制步骤中消失而促进孔的形成。任何具有诸如粉末和纤维形状的，及在烧制步骤中消失的材料均可使用。这类材料的例子包括0.1-200μm的粉末及长200μm或更短，而更好是30-120μm的纤维。

可通过将水溶液(A)和(B)混合来制备第2实施方案中的可发泡浆料。水溶液(A)与(B)之重量比(A)/(B)的范围为0.5/9.5-3/7，而更好为0.9/8-1.8/7.5。

第三混合器110的例子包括转动螺旋或Z形叶片的混合器及内混合器。所得的可发泡浆料在20℃的粘度的范围为20000-70000cps，而更好为30000-50000cps。粘度小于20000cps时，胞状结构会在干燥步骤中破裂。另一方面，粘度超过70000cps浆料几乎不能成形。

在上述第二实施方案的设备中，通过在第三混合器中混合来制备的可发泡浆料被运送到发泡机5。这样，从发泡剂在可发泡浆料中混合到浆料被运送到发泡步骤的时间可大为缩短。

第三实施方案

使可发泡浆料的干燥成形板状制品经受烧结步骤，以形成烧结的多孔金属板。作为中间产物的干燥板状制品是易碎的，因此它难于运输或保存。

按第三实施方案，其目的在于提供一种作为中间产物的，能使干燥板状制品易于加工的复合材料；提供制备此复合材料的方法；并提供用此复合材料制造烧结多孔金属板的方法。

图10也是用于制造第三实施方案复合材料的设备。现在通过参照图10解释除用于制备可发泡浆料的部件之外的部件及其运行。该工艺除生产复合材料之外其余与第一实施方案相同。

在第三实施方案中，未烧结板与树脂膜构成的复合材料通过使其类似运输带一样移动连续地生产。

运送设备300用驱动辊332、333使作为输送带的运载板331沿箭头方向移动，这些辊是由驱动力驱动的(未示于图中)。从运载板331的始端至终端，象第一实施方案一样，该材料经受脱离膜制备步骤、成形步骤、发泡步骤、干燥步骤和切割步骤。

将可发泡浆料S从刮刀60和树脂膜R之间的间隙中挤出，以成形成有预定厚度的板。

在如图10中沿A-A线的剖面图(A)中所示的脱离膜制备步骤中，树脂膜R在运载板331上形成。可发泡浆料在树脂膜R上成形。将刮浆刀90用作脱离膜制备机11。将未固化的聚氨基甲酸乙脂溶液，比如，用刮浆刀90，以0.05-0.2mm的厚度涂在运载板上，并在干燥机100中固化，以使在运载板331上形成脱离膜R。代替脱离膜制备步骤，可将可发泡浆料在用脱离树脂膜形成的辊上成形。

在成形步骤中，用带两片刮刀的刮浆刀60在树脂膜R上使可发泡的浆料S成形成厚度为0.1-15mm，更好为0.2-2mm的薄板。

在运载板331上的可发泡浆料进入发泡机40，以使可发泡浆料完全发泡。虽然发泡机40可以是图7中所示的加湿器加加热器型的，但不用加湿器加加热器型的机器也能达到高湿度、高温度的条件。可发泡浆料在发泡机40中发泡10-45分钟。

在如图8中所示的干燥机50中使已发泡的浆料干燥，以使得到由干燥板状制品或未烧结的板G和树脂膜R构成的复合材料。适宜的干燥机是远红外线干燥机，而干燥条件与第一或第二实施方案相同，即，120-180℃的加热器温度、40-80℃的气氛温度及20-120分的干燥时间。以这种方式制备如图10(B)中所述的，在树脂膜R上叠压成干燥的板状未烧结板G。未绕结的板G的厚度一般为刚成形后的厚度的3-8倍。如沿图10中的B-B线的剖面图(B)所示的，包含干燥未烧结板G和树脂膜R的复合材料1在运载板上形成。

接着，将复合材料1与运载板331分开。最后，用切割器70将复合材料1按给定长度切割。

用带有树脂膜R的复合材料1可改善易碎未烧结板G的加工。可用的树脂膜R是在干燥未烧结板G的烧结步骤中会消除的，而且不影响烧结多孔金属板的特性的膜。较好地是，该树脂在可发泡浆料的发泡和干燥步骤中不收缩，并在烧结步骤中完全消除。另外，可取的是，该树脂易与运载板331分开。该树脂优选的例子是氨基甲酸乙酯树脂。其它可用的树脂的例子包括环氧树脂、热固性聚酯、耐热的热塑性树脂，如聚乙烯基类树脂、丁醛树脂和丙烯酸树脂。

在图10中所示的设备中，在使运载板331向下移动的同时通过缠绕到辊332上，使树脂膜R与运载板331分开。如图所示包含干燥未烧结板G和树脂膜R的复合材料1用切割器70按预定长度切割并堆放。可发泡浆料可在运载板331上直接成形，而不用树脂膜。

复合材料1通过第二实施方案所述的烧结步骤被转化为烧结多孔金属板。

在脱油步骤中将树脂膜消除。由于在去油和烧结过程中体积约减少20％，所以最好在一个可滑动的板，如石墨板上进行去油和烧结。其厚度可通过烧结后的表面冷轧(Skin path rolling)等来控制。

如上所述，第三实施方案的复合材料通过在该树脂膜上使含金属粉末的可发泡浆料成形和干燥来制备。复合材料能使易碎的未烧结板易于加工、运输和储存。在烧结后，可通过烧去树脂膜制备烧结的多孔金属板。可以使用预制的树脂膜。可选择的是，可发泡浆料可在树脂膜上成形，树脂膜刚好在可发泡材料成型步骤之前在膜的制备步骤中形成的。较好的树脂膜材料是在可发泡浆料的干燥步骤中很少收缩的，具有优良的保持形状性能及可在烧结步骤中消除的聚氨基甲酸乙酯树脂。

按照第三实施方案，可生产易于加工的，未烧结板的复合材料。因此，最后可以高产率得到烧结多孔金属板。

实施例1-2

以类似于实施例1-1的方式，但增加树脂膜制备步骤制备包含干燥未烧结板G和树脂膜R的复合材料。

在树脂膜制备步骤中，树脂膜R如图10中沿A-A线的剖面图(A)所示在运载板331上形成。将未固化的聚氢基甲酸乙酯溶液u，比如，用刮浆刀90作脱离膜制造机11以比如0.05-0.3mm的厚度涂在运载板331上，并在干燥机100中固化，以使在运载板331上形成脱离膜。

接着成形、发泡、干燥及切割步骤与实施例1-1相同。

第四实施方案

当发泡浆料同时发泡和干燥时，未烧结板的表面首先干燥，因此会发生不均匀的起泡或在未烧结板的表面上会形成一些裂纹。

在第四实施方案中，其目的是提供使发泡浆料内部均匀发泡的方法和设备。

基于下面理由，将一种液态介质喷洒在作为浆料贮存器的开口舱室中的可发泡浆料的表面上。虽然开口舱室对于将产生于可发泡浆料中的气泡释放到大气中是有效的，但同时可发泡浆料的表面在开口舱室中干燥。因此，当将可发泡浆料供入开口舱室中时，在可发泡浆料内部沿原浆料的界面Ssu产生空气泡。若可发泡浆的成形的板状制品中包含这种气泡，则在多孔金属板中将形成的空气泡为基础的不合要求的孔。因为由空气泡而形成的孔的尺寸与用发泡剂所形成的孔的尺寸不同，所以多孔金属板有不均匀的胞状结构。当将液体介质喷洒在浆料表面上时，在贮存器中的表面不干燥，从而可防止在多孔金属板中的不均匀胞状结构。

第四实施例的特征在于在可发泡浆料表面上喷洒一种液体介质。

第四实施方案的改型

按照第四实施方案的浆料贮存器或开口舱室装有为将液体介质M喷洒在浆料S的表面Ssu上的加湿器69。通过从此加湿器向浆料上喷洒液体介质可防止浆料贮存器30中的浆料S的表面Ssu干燥。而且，在浆料内不产生空气泡。该喷洒操作可连续或间断地进行。

图3和4中所示的刮刀60A、60B可用作此实施方案中的刮浆刀60。

实施例2

将碳氟树脂分散体作为脱离剂(R)涂在图1和10中所示的设备中的钢带上。

在浆料混合机102的混合器110中通过使水溶液(A)和水溶液(B)混合而制备可发泡浆料(3)，其中水溶液(A)含1.5％(重量)的羟丙基甲基纤维素、30.8％(重量)甘油、30.8％(重量)的己烷、4％(重量)十二烷基苯磺酸钠及余量的水，而水溶液(B)含62.0％(重量)的，平均粒度10μm的纯镍粉、2.4％(重量)的羟丙基甲基纤维素和余量的水。胞状制品1-9的每一种均由以下程序制备：以表3中所示的刮浆刀60的高度将可发泡浆料(S)涂在钢带1上；在表3所示的条件下，通过调节带加热器的加湿器40中的加热器42、43、44的温度使可发泡浆料(S)发泡；然后在表3所示的条件下，用远红外线干燥机50使已发泡浆料干燥。

通过改变钢带的移动速度调节浆料在加湿器40中的保留时间。将所得的胞状制品去油污，并于850℃的含5％氮的氢气氛中预烧结30分钟，然后在1250℃烧结15分钟，以使得到金属泡沫No.1-9。由所得每个金属泡沫的重量和尺寸计算其空隙度。通过光学显微镜照片图象分析确定孔的尺寸，照片于10处拍摄、放大10倍。结果列于表4。

为了对比，以相同的成形和烧结条件，但在20℃的室温和55％的湿度、不起动高温加湿器进行发泡而制备表4中所示的金属泡沫11-14。以同样的方法确定孔隙度和孔尺寸。

表3和表4明确地证明在该实施方案中，采用高温加湿器，通过在预定的条件下，即35-65℃的温度和70％或更高的湿度下以短的时间可容易地制备97％或更高的高孔隙度的泡沫金属。

按该实施方案，未烧结板内部有均匀的胞状结构。因此，对金属组分有高度选择自由的和高比表面积的烧结多孔金属板可容易地和有保证地制造。

                                        表3

试样		发    泡     条     件
									刮刀高度mm	高温加湿器(发泡条件)			远红外线干燥机
		温度(℃)	湿度％	保持时间(分)	加热器温度℃	气氛温度℃
								使用本发明的高温加湿器		1	0.10	35	95	15	140	40
2	0.10	50	75	15	140	40
									3	0.30	65	80	5	160	45
4	0.30	40	95	20	140	40
									5	0.50	35	90	30	140	40
6	0.50	50	70	15	160	45
									7	0.10	25	65	10	140	40
8	0.30	30	60	20	140	40
									9	0.50	30	65	15	160	1
未使用	11	0.10	20	55	5	140	40
								12	0.30	20	55	15	140	40
	13	0.30	20	55	30	160	45
								14	0.50	20	55	60	160	45

                                 表4

试    样		金属泡沫特性
					孔隙度％	孔尺寸μm
		使用本发明的高温加湿器	1	97.5				206
2	97.7				210
			3	97.1			180
4	98.4				225
			5	98.7			262
6	97.4				214
			7	95.5			255
8	96.3				218
			9	96.1			216
未使用	11				92.5	265
		12	94.6	286
	13				95.5	314
		14	96.0	328

第五实施方案

第五实施方案包括通过使在第一实施方案中成形的未烧结的金属泡沫去油污及烧结生产烧结多孔金属板的方法和设备，和获得的烧结多孔金属板。

图12是说明本发明第五实施方案生产烧结多孔金属板方法的流程图。

烧结多孔金属板是由经过图2中所示的脱离膜制备、脱离膜干燥、成形、发泡及干燥步骤而制备的未烧结的金属泡沫，经图12中所示的去油污及烧结步骤而制成的。

图13是用于进行图12中所示工艺，为生产烧结多孔金属板的设备的剖面图。图13中的设备与图1中的设备相同，但它还包含用于去油污和烧结步骤的机器。该生产未烧结金属泡沫的方法、设备及操作与第一实施方案基本相同。

该去油污步骤指的是一种预烧结步骤，因为它是一种烘烤步骤，所以正常的烧结步骤就被称为最终烧结步骤。

去油污步骤

在去油污步骤中，在300-700℃的温度烘烤未烧结的胞状制品以使有机材料，如粘结剂，于空气或还原气氛，如氢气中挥发10-60分钟。

正常烧结步骤

在正常烧制步骤中，烘烤去油的胞状制品，以使在800-1400℃的温度下，根据所用金属的特性，在分解的氨气氛中、在诸如氢之类的还原气氛中、在真空中或在大气中将金属粉末烧结20-120分钟。由于在去油和烧结过程中，因收缩而使其体积减少约20％，所以这些步骤最好在可滑动的板上进行。烧结制品的厚度可由表面冷轧等方法控制。

第五实施方案中的设备

按第五实施方案如图13所示的设备包括如按图1第一实施方案设备所示的成型机部分201，及在第五实施方案中增加的烧制部分202。在图13中的图形还包括运载系统。

成形机部分201与图1中生产未烧结的金属泡沫的成形机相同。该成形机从第一辊153侧至第二辊154侧，包括脱离膜涂覆机11、热风干燥机100、浆料贮存器30、使浆料成形的刮浆刀60、用于发泡的高温加湿器40及为获得未烧结金属泡沫的干燥机50。

成形机部分201有第一辊153(相当于图1中的辊20)及第二辊154(相当于图1中的辊21)，以承载钢运载板151。承载于第一和第二辊153、154之间的运载板151起输送带(输送装置)的作用。

类似于第一实施方案，脱离剂涂覆机11有脱离剂贮存器80及用于涂覆脱离剂的刮浆刀90。脱离剂贮存器80为一长方体，并被设置于第一辊153附近的承载板151上，而刮浆刀90设置在脱离剂贮存器80的下游的壁上，从而与运载板151保持预定的间隙。脱离剂u的膜厚度可通过刮浆刀90和运载板151之间的间隙调整。在脱离剂贮存器80载于运载板上的同时，将脱离剂u，比如氟碳分散体，供到其中时，脱离剂u就从刮浆刀90和运载板151间的间隙中挤出，以使形成预定厚度的膜。涂覆的膜沿运载板151移动到下一个脱离剂干燥机100。

干燥机，如热风干燥机和远红外线干燥机都可被用作脱离剂干燥机100，以使该脱离剂的涂膜固化，这与第一实施方案是类似的。得到的脱离剂膜被用作烧结多孔金属板的运载带，然后在烧结步骤中由烧掉来去除。进行脱离剂膜的形成，为的是便于如下文所述地加工易碎的未烧结板。

与第一实施方案相似，浆料贮存器(舱室)30是一个置于脱离剂干燥机100下游处的运载板151上的长方体。浆料贮存器30的上游壁设有与运载板151间有预定间隙的刮浆刀60。成形制品1A的厚度由刮浆刀60和运载板151之间的间隙调整。当在使运载板151移动的同时将可发泡浆料送入浆料贮存器30中时，可发泡浆料从刮浆刀60和运载板151之间的间隙中挤出，以使成形成预定厚度的板状制品1A。在浆料贮存器30的上方，设有用于制备送入浆料贮存器30中的可发泡浆料的可发泡浆料混合器。该可发泡浆料混合器设有含发泡剂的溶液贮存器113、含金属粉末的溶液贮存器112、用于将输自这二个贮存器的材料混合来制备可发泡浆料S的揉合机110。通过将可发泡浆料的组分分成两种溶液，然后就在将浆料送到刮浆刀之前将其混合可有效地防止发泡剂的挥发。

可以与第一或第二实施方案相同的方式制备可发泡浆料。

高温加湿器40与符合第一实施方案的图7中的加湿器相同。图13中的高温加湿器40有一个包围运载板151的运送通道的，并构成在运载板151上、下的封闭空间的长方形烘炉46。在烘炉46的上游壁(第一辊153侧)，设有运载板151的入口。另一方面，在烘炉46的下游壁(第二辊154侧)，设有运载板151的出口。运载板151下方的较低空间起着贮水器的作用，它装有作为湿气源的给定量的水45。其它构造及操作与图7中的图解相同。

来自用于发泡的高温加湿器40的发泡制品1B被带到包括干燥机50的干燥区中。

干燥机50与图8中的相同。干燥条件与第一实施方案中的相同。在图13的实施方案中，未烧结的板或干燥板状制品通过运载到第二辊154同时向下弯曲而与运载板151公开。

将干燥未烧结板1C送入烧制部分202。最好是，在烧制部分202中进行的金属泡沫烧结包括两个步骤，即，去除有机组分，如粘结剂的第一步骤或去油步骤，和烧结金属粉末的第二步骤或正常烧结步骤。通过顺序地在同一板进行这些步骤，就缩短了板状制品处于极易碎状态的时间。因此，所得的烧结制品质量稳定。

去油和预烧结步骤为制备多孔金属板可在空气、氮气氛或在还原气氛，如氢气气氛中(若需要可含氮)，在300-900℃或700-900℃的温度下，进行10-60分钟。正常烧结步骤最好在还原性气氛、如分解的氨气或氢气、在真空中、在空气中或在氮气中，在800-1400℃、或1000-1300℃温度下进行20-120分钟，这取决于用于制备多孔金属的金属。

在图13中，烧制部分有沿运载方向的去油/预烧结炉170及正常烧结炉180。去油/预烧结炉170有由带有驱动单元的第一辊172和第二辊173驱动的，并起输送带(运输装置)作用的钢带的运载板174。去油/预烧结炉是在运载板174上方形成一个封闭空间的长方体形的隧道炉。运载板174的入口175设在该炉中的第一辊172的上游侧墙上，而出口176设在该炉中的第二辊173的下游侧墙上。

该去油/预烧结炉170可用镍铬合金丝加热器、Mo加热器、SiC加热器或W加热器加热，这取决于被烧结的金属。

润滑剂涂覆机161设在第一辊172之下与运载板174接触，以使将润滑剂在运载干燥未烧结板1C之前涂在运载板174的表面上。

去油/预烧结步骤是为挥发掉未烧结板1C中的有机组分，如粘结剂。由于在此步骤中出现未烧结板的少许收缩，所以涂在运载板174表面上的润滑剂有效地引起运载板174和干燥未烧结板1C之间的滑动，因此缓解了因收缩未烧结板的扭曲。可用的润滑剂的例子包括液态和固体的石墨、沥清、硅、硼的氮化物和碳化硅。

虽然在此实施方案中用钢带作运载板，但很多耐热的金属，如不锈钢、镍基耐热合金、钼合金也可以使用。

使干燥未烧结板1C在去油/预烧结炉170中去油和预烧结以形成去油板1D。在第二辊173去油板1D与移动的运载板分离，然后被送入正常烧结炉180。

正常烧结

正常烧结炉是一长方体形的隧道炉，它与去油/预烧结窑170一样也形成一个封闭的空间。去油板1D的入口设在正常炉180的上游侧墙处，而出口186设在其下游侧墙处。在正常炉180中从入口185至出口186顺序地设有多个运载辊182，以形成作为连续烧结炉床的辊式炉底183。由驱动装置(图中未示)单独地，或部分或全部协同地使各运载辊182沿运载方向转动。该辊式炉底183向去油/预烧结炉170的第二辊173附近延伸，并伸到出口186的外侧。去油板1D在与运送辊182接触的同时在沿运送方向转动的多个运载辊182上移动。

辊式炉底183的运载辊182之间的间距在依据去油板1D的厚度和孔隙度、烧结状态等确定。由于大的间隔不足以支撑去油板，所以必需确定适宜的距离。比如，该间距的范围约为25-70mm。在入口185及其附近，需要以较短的间隔设置运送辊。

不同运载辊，可采用以点接触支撑去油板1D的多个球状或椭球状的件作为运输装置。这种线或点接触装置仅可用在引起去油板1D大收缩的部分，而在其它部分可用任何常规运送装置，如带状运输机。该线或点接触装置可被用于去油/预烧结炉170中的运送装置。

当镍泡沫在1200℃被烧制时，金属板最多因烧结收缩约20％。当采用常规的带式炉时，得到长度最多为数十厘米的烧结多孔金属板。反之，在该实施方案中，可通过上述输送装置得到长的烧结多孔金属板1E。详细地说，因为胞状制品在多个与之线或点接触的辊状物上移动，所以该胞状制品和输送装置间的接触阻力很小，因而胞状制品容易在辊状物上滑动，这样胞状制品的收缩可很容易实现。由于因收缩的扭曲被缓解，所以可防止因收缩的裂纹。

较好地是，各滚动件182的转动速度根据收缩量来调节。比如，通过设定出口的滚动速度小于入口的滚动速度就可容易地进行没有扭曲的收缩。

可将正常烧结炉180分成数个小间，尤其是分成三间，在其中，为逐步烧结此胞状制品，使这些小间的温度沿运送方向升高。在这个正常烧结炉180中，可防止由快速加热产生的裂纹，因此可稳定地进行烧结。

在正常烧结炉180中在运送方向的加热速度范围较好为2-50℃/分，更好为3-30℃/分。

设在正常烧结炉180中的加热器不限于类似于去油/预烧结炉170中的加热器，比如可从镍铬合金加热器、Mo加热器、SiC加热器和W加热器中适当选择。

将所得的烧结金属板1E从正常烧结炉180中送出，然后作为一个连续的辊卷带192绕在缠绕机191上。

若需要，可通过表面冷轧等控制烧结金属板1E的厚度。轧机的轧制速度V₂由下式表示：

V₂＝V₁×(100-S)/100其中S表示烧结金属的最终收缩速度，而V₁表示烧制机中的运载板的移动速度。

以这种方式可制备有三维骨架结构及大比表面积的烧结多孔金属板。所得的烧结多孔金属板具有下面图9A-9D所示的不同胞状结构，取决于浆料制备、发泡条件、干燥条件和烧制条件；如图9A所示的单胞层结构，如图9B所示的多层封闭胞状结构，图9C所示的表面封闭骨架结构，图9D所示的表面开口的骨架结构。

因为三维骨架是由烧结金属粉末制造的，所以本发明烧结多孔金属板的三维骨架本身也是多孔的。因此烧结多孔金属板有相当大的比表面积，比如有300-1500cm²/cm³的BET比表面积。因此，很容易形成极小的，如，100μm或更小的胞。所得的烧结金属板的平均孔尺寸为60-600μm，而孔隙度为90-98％(体积)。

作为对比例，按以下方式制备烧结的多孔金属板：为改善导电性而在市售的聚氨基甲酸乙酯的内面蒸镀厚0.5μm的镍后，将泡沫浸于硫酸镍溶液中；将此泡沫作为负极经受1A/dm2电流密度的电镀，以使在此泡沫的开口胞的表面上形成平均厚75μm的镍镀层；将镀过的泡沫于氢气流中，于1100℃保持0.5小时，以去除聚氨基甲酸乙酯泡沫。所得的烧结多孔金属板的直径为50mm，长为100mm。以与实施例1-1相同的方法确定该烧结多孔金属板的孔尺寸、孔隙度和BET比表面积。结果示于表2中。

通过本发明此实施方案而获得的烧结多孔金属板可用于碱性二次电池的电极、水解电极的活性材料载体、油加热器的雾化单元、磁屏蔽包装、用于爆破气垫中的气体膨胀缓冲物、隔音材料、水清洗器的水解过滤器、空气清洁器的静电过滤器，废气的油雾过滤器、油加热器等的除臭催化剂、高温粉尘的粉尘过滤器、在高压下其孔中填充铝的复合材料的基体及工业催化剂和载体。

本发明不限于上述实施方案，并可在本发明的范围内改变。

在第五实施方案中，烧制机包括用于去油/预烧结步骤和正常烧结步骤的两个炉。但是，这两个步骤也可在一个具有两个用墙分开的舱室的炉中完成。此外，可从烧制机中去掉去油步骤。

第二至第四实施方案也可适应于第五实施方案。

除生产烧结多孔金属板之外，第五实施方案中的烧结方法还适于封闭金属板和金属箔的连续带的生产方法。此外，该烧结方法还适于生产有均匀截面的长烧结体，如棒或管的方法。此外，该烧结方法还适于生产长的烧结陶瓷制品的方法。

按照第五实施方案，可方便而稳定地获得有大比表面积和高度的对金属组成的自由选择的烧结多孔金属板。此外，用粉末冶金法等可容易地得到长的烧结制品。

Claims (26)

1.一种制造烧结多孔金属板的方法，它包括的步骤为：

制备含金属粉末和发泡剂的可发泡浆料的浆料制备步骤；

使所述可发泡浆料形成板状制品的成形步骤；

使所述板状制品发泡的发泡步骤；和

发泡后使所述板状制品干燥的干燥步骤，

其特征在于，在所述的发泡步骤中，含在所述的可发泡浆料中的发泡剂在65％或更高的湿度下发泡。

2.权利要求1的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的可发泡浆料包含金属粉末、发泡剂、水可溶的树脂质粘结剂及表面活性剂。

3.权利要求1的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的方法还包括干燥步骤后使所述板状制品去油的烧制步骤。

4.权利要求3的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的烧制步骤包括烧结所述板状制品的步骤。

5.权利要求1的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的可发泡浆料在所述成形步骤中用刮浆刀法成形。

6.权利要求5的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的刮浆刀法采用数片以预定间隔相互隔开的刮浆刀。

7.权利要求1的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，在所述的浆料制备步骤中，分别制备含发泡剂、表面活性剂和水可溶的树脂质粘结剂的第一水溶液和含金属粉末和水可溶的树脂质粘结剂的第二水溶液，并就在所述的成形步骤之前将第一水溶液和第二水溶液混合，以制备所述的可发泡浆料。

8.权利要求1的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的干燥步骤是一种远红外线照射的干燥步骤。

9.权利要求1的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的成形步骤在运载板上进行可发泡板状制品的成形。

10.权利要求1的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，在所述成形步骤之前，预先在所述运载板上设置可在烧制步骤中烧掉的脱离膜。

11.权利要求10的制造烧结多孔金属板的方法，其特征在于，所述的脱离剂膜包含聚氨基甲酸乙酯树脂。

12.一种制造烧结多孔金属板的设备，它包括：

制备至少含有金属粉末、发泡剂和液体介质的可发泡浆料的浆料制备装置；

使供自所述的浆料制备装置的可发泡浆料形成板状制品的成形装置；

使可发泡浆料的板状制品的发泡的发泡装置；及

使所述多孔制品干燥的干燥装置；

所述这些装置由一个输送装置串成一个整体，

其特征在于，所述的发泡装置包括保持65％或更高的湿度气氛的装置。

13.权利要求12的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的输送装置包括连续的运载板。

14.权利要求13的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，在所述干燥装置后设有为使干燥板状制品去油的去油装置。

15.权利要求14的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的去油装置有运载板。

16.权利要求14的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，在所述的去油装置后设有为烧结此去油的板状制品的正常烧结装置。

17.权利要求12的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的成形装置包括多个刮浆刀。

18.权利要求17的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的刮浆刀装置包括两片刮浆刀。

19.权利要求12的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的浆料制备装置包括用于混合含发泡剂，表面活性剂及水可溶的树脂质粘合剂的第一水溶液的第一水溶液混合装置，和用于混合含金属粉末和含水的树脂质粘结剂的第二水溶液的第二水溶液混合装置，该装置与第一水溶液混合装置是分开的；及用于通过就在进行所述的成形步骤之前混合第一水溶液和第二水溶液来制备所述可发泡浆料的第三混合装置。

20.权利要求17的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的成形装置包括短时间存放供自所述浆料制备装置的可发泡浆料的浆料贮存器，和防止所述可发泡浆料表面干燥的液体介质的喷雾装置。

21.权利要求12的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，

所述的发泡装置包括具有入口和出口的，围在所述输送装置的运送通道周围的炉；

设于该炉中的，带有恒温器的贮水器；

在所述炉中沿运送通道设置的用于加热成形制品的加热器；

设在炉侧壁上的抗凝水的加热器。

22.权利要求12的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的干燥设备包括远红外线照射装置。

23.权利要求12的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，用于在所述输送装置上形成脱离剂膜的脱离剂膜涂覆装置设在所述成型装置前。

24.权利要求23的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述的脱离剂涂覆装置包括刮浆刀机和脱离剂干燥机。

25.权利要求16的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，所述正常烧结装置包括隧道炉及连续将所述去油的板状制品从所述隧道炉的入口运往出口运载件；所述运载件包括多个在所述隧道炉的至少一部分中沿运载方向滚动的运载辊。

26.权利要求25的制造烧结多孔金属板的设备，其特征在于，控制所述的运载辊以使其滚动速度沿动载方向逐步减小。

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