TWI413695B

TWI413695B - A method of making a breathable metal or ceramic having a high strength

Info

Publication number: TWI413695B
Application number: TW97103348A
Authority: TW
Inventors: Tien Yin Chan; Chin Sheng Lee; Zhe Yong Wu; Hung Jung Tsai; Wei Sheng Chen
Original assignee: Univ Far East
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2013-11-01
Also published as: TW200932919A

Description

製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法

本發明為一種藉利用黏結劑含量不同、結合粒徑不同及燒結溫度之不同等特性，使經由特定佈置之兩種金屬或陶瓷粉末經加壓或燒結後，具有高強度及高透氣性之方法。

按，習用之可控制孔形、孔徑組織的海棉狀金屬材料製法，是利用中空陶球配合低溫鑄造之製程，以獲得藉由中空陶球所編鑄製成之海棉狀金屬材料。

請參閱第七圖，為中華民國公告第00434323號「可控制孔形、孔徑組織的海棉狀金屬材料製法」一案中所揭露的技術，其中載明：以各種粒徑大小與形狀的中空陶球，並依所需的組織形態來選配混合並將其置入低壓鑄造設備的模穴中積層，預熱後，再進行低壓鑄造運作，以便將該等中空陶球加以聚合，進而產製出由中空陶球所編鑄造製成之海棉狀金屬材料，該成形之海棉狀金屬材料具有大粒(a1)、中粒(a2)與小粒(a3)等不等直徑大小之孔洞，與本發明之形成方式明顯不同。

綜上所述，前述所提及關於習用之海棉狀金屬材料之多孔組織結構，儘管能夠達成形成多孔狀結構之基本要求，但在製程上較繁複且無法精確控制強度與透氣性上，皆存在諸多缺點與不足的情況下，無法發揮更具體之產業應用性。

由於習用之可控制孔形、孔徑組織的海棉狀金屬材料製法，存在上述之缺失與不足，基於產業進步之未來趨勢前提下，實在有必要提出具體的改善方案，以符合產業進步之所需，更進一步提供業界更多的技術性選擇。

本發明係以解決習用可控制孔形、孔徑組織的海棉狀金屬材料製法在製程上較繁複且無法精確控制強度與透氣性等方面不足之缺點，以及在實用化技術等方面受到限制之問題，一方面在簡化製程以降低成本，以達經濟效益，另一方面兼顧控制強度與透氣性之效果，除以達成所應具備之基本功能外，並使其兼具產業應用性之實際發展與要求。

為了達成上述目的及功能，其具體採行的技術手段及方案包括：一種製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法，係包含有：二粉末，該二粉末為具有相同成份之化合物。

藉由特定之方式佈置該二粉末，在經佈置之特定區域內分別加入不同含量之黏結劑，再予以燒結。

上述二粉末之化合物成份可為金屬或陶瓷，另，不同含量之黏結劑會造成燒結時不同程度之收縮速率。

一種製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法，係包含有：二粉末，該二粉末為具有相同成份之化合物。

藉由具有相異粒徑之該二粉末，以特定之方式佈置，再予以加壓疊合。

上述二粉末之化合物成份可為金屬或陶瓷，另，不同粒徑之化合物粉末具有不同之粒間空隙。

一種製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法，係包含有：二粉末，該二粉末為具有相異成份之化合物。

藉由具有相異燒結溫度之該二粉末，以特定之方式佈置，再予以燒結。

上述二粉末之化合物成份可為金屬或陶瓷，另，不同燒結溫度會產生不同之燒結緻密度。

本發明之具體優點在於：

1.製程簡單，簡化繁複之作業程序與設備，降低成本。

2.可控制參數及組合之選擇性高，製品規格彈性較大。

3.製品兼具高強度與高透氣性，符合產業應用之需求。

(11)‧‧‧粉末A

(12)‧‧‧粉末B

(13)‧‧‧粉末C

(14)‧‧‧粉末D

(15)‧‧‧粉末E

(16)‧‧‧粉末F

(17)‧‧‧空隙

(1a)‧‧‧粉末A分佈區

(1b)‧‧‧粉末B分佈區

(1c)‧‧‧粉末C分佈區

(1d)‧‧‧粉末D分佈區

(1e)‧‧‧粉末E分佈區

(1f)‧‧‧粉末F分佈區

(2)‧‧‧黏結劑

(a1)‧‧‧大粒

(a2)‧‧‧中粒

(a3)‧‧‧小粒

第一圖：本發明第一實施例燒結前之結構平面圖。

第二圖：本發明第一實施例燒結後之結構平面圖。

第三圖：本發明第二實施例燒結前之結構平面圖。

第四圖：本發明第二實施例燒結後之結構平面圖。

第五圖：本發明第三實施例燒結前之結構平面圖。

第六圖：本發明第三實施例燒結後之結構平面圖。

第七圖：習用海棉狀金屬材料之多孔組織結構平面圖。

請參閱第一圖，為本發明第一實施例燒結前之結構平面圖，其中，一種製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法，係包含有：二粉末A(11)及B(12)，粉末A(11)與粉末B(12)具有相同成份，其化合物成份可為金屬或陶瓷，兩者以特定之方式佈置，在經佈置之特定區域，即粉末A分佈區(1a)與粉末分佈區B(1b)分佈區內，分別加入不同含量之黏結劑(2)，以此實施例最佳之作法為：在粉末A分佈區(1a)之粉末A(11)間加入較少成份量之黏結劑(2)，而在粉末B分佈區(1b)之粉末B(12)間加入較多成份量之黏結劑(2)；如此黏結劑(2)之配置，會使得粉末A分佈區(1a)之粉末負載量較大〔即單位黏結劑所需黏結之粉末量較大〕，而粉末B分佈區(1b)之粉末負載量較小〔即單位黏結劑所需黏結之粉末量較小〕。

請參閱第二圖，為本發明第一實施例燒結後之結構平面圖，其中，經脫脂燒結後，因為粉末A(11)與粉末B(12)之收縮速率不同，以致粉末A(11)在結構上先行緻密，其粉末間之空隙(17)極小；而粉末B(12)尚呈多孔狀，其粉末間之空隙(17)較大。

據此，粉末A(11)之緻密結構具有高強度之特性，而粉末B(12)之多孔狀結構則具有透氣之特性，因而獲得高強度之透氣材料。

請參閱第三圖，為本發明第二實施例燒結前之結構平面圖，其中，一種製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法，係包含有：二粉末C(13)及D(14)，粉末C(13)與粉末D(14)具有相同成份，其化合物成份可為金屬或陶瓷，粉末C(13)與粉末D(14)之粒徑相異，以特定之方式佈置於粉末C分佈區(1c)與粉末D分佈區(1d)內，以此實施例最佳之作法為：粉末C分佈區(1c)與粉末D分佈區(1d)內分別排列佈置粉末C(13)與D(14)，粉末C(13)之粒徑較大，以致於粉末C(13)間之原始空隙(17)較大，而粉末D(14)之粒徑較小，以致於粉末D(14)間之原始空隙(17)較大。

請參閱第四圖，為本發明第二實施例燒結後之結構平面圖，其中，經加壓疊合後，因為粉末C(13)與粉末D(14)之粒徑不同，以致粉末C(13)在結構上較為疏鬆，其粉末間之空隙(17)較大；而粉末D(14)在結構上較為緻密，其粉末間之空隙(17)極小。

據此，粉末D(14)之緻密結構具有高強度之特性，而粉末C(13)之微細孔洞結構則具有透氣之特性，因而獲得高強度之透氣材料。

請參閱第五圖，為本發明第三實施例燒結前之結構平面圖，其中一種製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法，係包含有：二粉末E(15)及F(16)，粉末E(15)與粉末F(16)具有相異成份，其化合物成份可為金屬或陶瓷，粉末E(15)與粉末F(16)之燒結溫度相異，以特定之方式佈置於粉末E分佈區(1e)與粉末F分佈區(1f)內，以此實施例最佳之作法為：粉末E分佈區(1e)與粉末F分佈區(1f)內分別排列佈置粉末E(15)與粉末F(16)，粉末E(15)具有相對較低之燒結溫度，於較低之溫度便可產生緻密之結構，相對於粉末E(15)，粉末F(16)之產生緻密之結構所需之燒結溫度高於粉末E(15)者。

請參閱第六圖，為本發明第三實施例燒結後之結構平面圖，其中，經控制溫度參數之燒結後，因為粉末E(15)具有相對較低之燒結溫度，以致於達到相當高之緻密度〔甚至為無孔隙之完全緻密〕，其空隙(17)極小；而粉末F(16)只達到具有毛細連通通道之密度，其空隙(17)較大，故可以透氣。

據此，粉末E(15)之緻密結構具有高強度之特性，而粉末F(16)之毛細連通道結構則具有透氣之特性，因而獲得高強度之透氣材料。

綜合上述，本發明係針對製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法之應用技術，特指一種藉由黏結劑含量不同、結合粒徑不同及燒結溫度之不同等特性，使經由特定佈置之兩種金屬或陶瓷粉末經加壓或燒結後，改變粉末間之空隙大小，因而同時產生具緻密特性之高強度結構與具孔隙特性之高透氣結構之材料，作一最佳之改良與設計，為本發明對於製作具有高強度的透氣金屬或陶瓷的方法所作最具體之改良。