[发明专利]一种金属纤维烧结毡的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工工程技术领域，具体涉及一种金属纤维烧结毡的制备方法。

背景技术

金属纤维烧结毡是金属纤维多孔材料的一种，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、孔隙可控、渗透性能好、强度高等优点，金属纤维烧结毡作为一种多功能材料在吸声降噪、过滤分离、传热等领域具有广泛应用前景。材料的微结构，如纤维丝径、纤维的结合状态、孔径均是影响性能的关键因素。

在金属纤维烧结毡的成形和烧结过程中，根据其组成丝径的不同，其烧结温度不同，为获得较好的烧结状态，可采取降低纤维丝径和提高烧结温度两种方案，但前者会降低材料孔径，后者会减小孔隙度，极大限制了材料可控的孔结构范围，影响其应用推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、方案简便可行、可操作性强的金属纤维烧结毡的制备方法。利用该方法制备的金属纤维烧结毡的纤维丝径在厚度方向呈梯度分布，上层的细丝径纤维分布比例高于下层，使得金属纤维烧结毡在烧结前就有了特殊的微结构组成，该微结构组成能够使金属纤维在较低的烧结温度便可实现良好的冶金结合，大大提高了金属纤维烧结毡的整体强度，显著降低了生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金属纤维烧结毡的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、选取2～4种丝径规格的金属纤维，分别送入纤维牵切机中牵切得到长度为10mm～50mm的金属纤维；

步骤二、将步骤一中牵切后的金属纤维分别置于纤维分散机中分散为絮状；

步骤三、将步骤二中分散后的金属纤维一起送入气流铺毡机中，同时向气流铺毡机中通入空气气流，将金属纤维在气流压力为760Pa～1000Pa的条件下进行铺制，得到单重为100g/m²～500g/m²的金属纤维毛毡；

步骤四、将步骤三中所述金属纤维毛毡置于烧结炉中，在保护气氛或真空条件下烧结，得到金属纤维烧结毡。

上述的一种金属纤维烧结毡的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属纤维为不锈钢纤维、铜纤维、钛纤维或FeCrAl纤维。

上述的一种金属纤维烧结毡的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属纤维的丝径为5μm～50μm。

上述的一种金属纤维烧结毡的制备方法，其特征在于，步骤四中所述保护气氛为氢气气氛、氩气气氛或氮气气氛。

上述的一种金属纤维烧结毡的制备方法，其特征在于，步骤四中所述真空条件的真空度为1×10^-2Pa～1×10^-3Pa。

上述的一种金属纤维烧结毡的制备方法，其特征在于，步骤四中所述烧结的温度为850℃～1150℃，烧结的时间为1h～3h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明选用2～4种丝径规格的金属纤维，利用不同丝径规格金属纤维的组合搭配，使得后续的烧结过程中，细丝径的金属纤维更易烧结形成烧结结点，解决了粗丝径金属纤维难以形成烧结结点，使金属纤维烧结毡整体达到冶金结合的状态；本发明通过粗、细丝径金属纤维的互补搭配，能够在较低的烧结温度即可获得较多的烧结结点，容易达到冶金结合的效果。

（2）本发明所制备的金属纤维毛毡和金属纤维烧结毡均能够制备具有较高孔隙度的金属纤维多孔材料，解决了粗丝径金属纤维不易制备高孔隙度多孔材料的难题。本发明在金属纤维烧结毡的制备领域中是一大突破，不仅使金属纤维烧结毡材料的高温成形工艺得到改善，也解决了粗丝径金属纤维不易制备高孔隙度多孔材料的难题，而且显著降低了生产成本。

（3）本发明选取2～4种丝径规格的金属纤维，首先将金属纤维进行牵切并分散为絮状，然后在气流铺毡机中铺毡，分散为絮状的金属纤维在空气气流的作用下混合均匀，又在重力作用下缓慢沉积下来，由于相同长度且相同材质的条件下，较粗丝径的金属纤维比较细丝径的金属纤维重量大，因此会较快沉积下来，较细丝径的金属纤维则较慢沉积，因此铺制得到的金属纤维毛毡的纤维丝径在厚度方向呈梯度分布，上层的细纤维分布比例高于纤维毡下层，这使得金属纤维烧结毡在烧结前就有了特殊的微结构组成，该微结构能够使得金属纤维在较低的烧结温度即可获得较多的烧结结点，容易达到冶金结合的效果；采用本发明制备的金属纤维烧结毡的抗拉强度比单一丝径规格的金属纤维烧结毡提高了5MPa～15MPa。

（5）本发明制备工艺简单，方案简便可行，可操作性强，使金属纤维烧结毡的制备方法不仅仅局限于单一丝径的范围内。