[发明专利]制备金属多孔管材的方法和设备

说明书

本发明提出了制备金属多孔管材的方法和设备，解决了现有技术中金属多孔管材制备工艺复杂、成本高的问题，制备金属多孔管材的方法，包括步骤：1)将原料和高分子粘结剂按照质量比为95％～75％：5％～25％直接装入混炼机中，在150～190℃温度下混炼2小时，后冷却；2)所述原料和高分子粘结剂的混炼物输送至挤出机或破碎机中，破碎成颗粒状；3)将所述颗粒物置于注挤成型装置中，在140～200℃温度下融化至熔融态，后挤出为环状断面的连续管坯，冷却成型；4)将所述成型管坯置于真空或保护气氛下烧结，采用上述制备方法和设备，使烧结金属多孔管材制备工艺更简单、成本低、生产效率高，制得管件尺寸大小可调、孔隙度可控。

技术领域

本发明涉及金属多孔材料领域，特别是指制备金属多孔管材的方法和设备。

背景技术

金属多孔材料是一种具有多孔结构的刚性功能材料，它具有良好的透过性，孔径和孔隙率可控，耐高温，耐腐蚀，可通过多种途径再生，并具有良好的可加工性，被作为气体分布、微孔过滤、催化反应载体、阻燃防爆、传质传热的功能组件，广泛应用于航空、航天、石油化工、冶金、医药、环保等行业。

实际应用中烧结金属多孔材料有板、毡、管、薄膜等多种产品形式，其中管状多孔烧结材料是一种主要的应用形式。其成型工艺主要有以下儿种：

钢模压制：将原料粉末填充入钢制模腔，在四柱压机上压制出管状坯体，然后在高温下烧结获得成品。由于粉末与模壁和型芯之间较大的摩擦，容易造成压坏沿压制方向的密度不均匀，并且脱模困难，该方法只适用于长径比较小的厚壁零件。

冷等静压：将原料粉末填充入橡胶包套中，以液态介质传递压力(水或油)，在三向静水压力下将粉末压实成管状坯体，再经高温烧结制得成品。这种方法能获得均匀的压坏密度，压制生坯强度较高，可以制备大尺寸的制品，是生产烧结多孔管材的主要手段。但其生产效率较低，并且不适用于制备管径较小、壁厚较薄的产品。

无压成形：将原料粉末与水等液态介质混合成浆料，再注入吸水性材料制成的模具中(如石膏模)，待水分被模具充分吸收后即可获得所需形状的坯材。这种方法较为简便，但产品精度不高，生产效率低，坏材易损耗。

注射成形：将原料粉末与有机粘结剂混合并加热熔融，在一定注射压力作用下，利用粘结剂熔融后的流动性将混合料注入模具，形成所需形状的坯材。该方法对于形状复杂的零件可以进行大批量高效率的生产，也可以用于较短尺寸管件的制备，但不适用于较长管材的生产。

焊接成形：先用模压成形等方式生产出烧结金属多孔板材，再在卷管机上将板材卷制成管状，最后利用专门的焊接设备将其焊接成管材。这种方法工艺复杂，生产成本较高，且容易因为焊接工艺上的问题影响产品的使用性能。

总而言之，烧结金属多孔管材的制备工艺繁琐，且使用的设备庞大，成本高，导致烧结金属多孔材料技术难以在金属多孔材料制造领域获得推广应用。

发明内容

本发明提出制备金属多孔管材的方法和设备，解决了现有技术中金属多孔管材制备工艺复杂、成本高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的，制备金属多孔管材的方法，包括步骤：

1)将原料和高分子粘结剂按照质量比为95％～75％：5％～25％直接装入混炼机中，在150～190℃温度下混炼2小时，后冷却；

2)所述原料和高分子粘结剂的混炼物输送至挤出机或破碎机中，破碎成颗粒状；

3)将所述颗粒物置于注挤成型装置中，在140～200℃温度下融化至熔融态，后挤出为环状断面的连续管坯，冷却成型；

4)将所述成型管坯置于真空或保护气氛下烧结。

作为优选的技术方案，所述原料为陶瓷粉末、金属及其合金粉末或金属纤维中的一种。