[发明专利]一种混合金属纤维烧结毡的低温液相烧结成形方法有效
申请号: | 201610827762.8 | 申请日: | 2016-09-18 |
公开(公告)号: | CN106282852B | 公开(公告)日: | 2017-10-20 |
发明(设计)人: | 周伟;柯育智;张锦镭;万绍隆;杨坤;刘瑞亮 | 申请(专利权)人: | 厦门大学;厦门大学深圳研究院 |
主分类号: | C22C47/04 | 分类号: | C22C47/04;C22C47/14;B22F3/10 |
代理公司: | 厦门南强之路专利事务所(普通合伙)35200 | 代理人: | 马应森 |
地址: | 361005 *** | 国省代码: | 福建;35 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 混合 金属纤维 烧结 低温 成形 方法 | ||
技术领域
本发明涉及复合金属纤维,特别是涉及一种混合金属纤维烧结毡的低温液相烧结成形方法。
背景技术
金属纤维多孔材料是以金属纤维为原料制造(如固相烧结技术)形成的一种多孔金属材料,具有三维网状结构、高精度全连通的孔径和高孔隙率的结构特点(Zhou W,Wang Q, Li J,et al.Hydrogen production from methanol steam reforming using porous copper fiber sintered felt with gradient porosity.Int J Hydrogen Energy 2015;40:244-255)。以多孔材料作为催化剂载体的微反应器,除了具有反应流道短、反应压降小的特点外,其载体板还具有三维的多孔网状结构和更大的比表面积,可更有效均匀地负载催化剂而形成微结构型催化剂,成为制氢微反应器中最有发展前景的催化剂载体材料,目前泡沫金属、金属纤维多孔材料、多孔陶瓷等都已在各类催化化学反应、传热节能、过滤净化等领域获得研究与应用(Pan M,Wei X,Tang Y. Factors influencing methanol steam reforming inside the oriented linear copper fiber sintered felt[J]. international journal of hydrogen energy,2012,37(15):11157-11166)。
近年来,随着多孔金属材料应用领域的不断扩大,对多孔金属材料的产能和催化性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对当前液相烧结技术制造多孔金属纤维载体板的工艺复杂问题,提供催化性能好、催化剂使用寿命长、便于安装的一种混合金属纤维烧结毡的低温液相烧结成形方法。
本发明包括以下步骤:
1)将金属纤维按要求剪成多段,得到多种金属纤维段;
2)将锌和锡加热融化混合得金属溶液,再将金属纤维段投入到金属溶液中,捞出后冷却;
3)重复步骤2)直至金属纤维段表面都镀覆一层锌锡混合层,得混合金属纤维,再置于磨具中;
4)采用磨具压制板将混合金属纤维压制在磨具的型腔内,使混合金属纤维充满整个型腔;
5)将磨具放入烧结炉,使混合金属纤维融化,当烧结炉温度低于100℃时通入N2,当烧结炉温度达到200℃时通入H2,锌锡金属在液态下向混合金属纤维交叉点扩散聚集,待烧结炉的温度设定程序执行完毕后,随炉冷却,得到混合金属纤维烧结毡。
在步骤1)中,所述将金属纤维按要求剪成多段可采用多齿刀具在车床上切削出连续型,表面具有微结构的金属纤维段,所述金属纤维可采用铜纤维、铝纤维、不锈钢纤维、碳纤维、铸铁纤维、银纤维等中的至少一种。
在步骤2)中,所述锌和锡的质量百分比可为15%和85%;所述加热融化可采用锅炉加热融化;所述将金属纤维段投入到金属溶液中的时间可为2s。
在步骤3)中,所述锌锡混合层的厚度可为2~8μm;所述置于磨具中可采用有序置于磨具中。
在步骤4)中,所述使混合金属纤维充满整个型腔可采用上盖板和可调压板盖住,再用可调螺栓进行调节预紧力的大小,使混合金属纤维充满整个型腔。
在步骤5)中,所述烧结炉的温度可为180~220℃。
本发明采用浸渍镀层金属是按照一定重量比例的锌、锡金属混合融化降低了混合金属的熔点。
所述磨具包括上盖板、可调压板、下盖板、螺栓、螺母,根据所需腔体的体积通过可调压板来调节,并用螺栓密封模具。
所述混合金属纤维烧结毡的孔隙率与质量的关系为(以铜纤维和铝纤维为例): E=1-(mCu/ρCu+mAl/ρAl)/V总,其中E为孔隙率,mCu和mAl为铜纤维和铝纤维的质量,ρCu为紫铜的密度,ρAl为铝的密度,V总所述混合金属纤维板体积。
所述混合金属纤维烧结毡的厚度为2~6mm,孔隙率为60%~90%。
采用低温液相烧结即可实现混合金属纤维固定连接。
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