[发明专利]一种金属多孔带材及粉末复合轧制烧结一体化工艺及装置

说明书

本发明公开了一种金属多孔带材及粉末复合轧制烧结一体化工艺及装置，将粉末铺设、轧制、烧结以及成品卷收集中于一体，具有工艺流程短、原材料易获取、加工成本低、生产效率高等特点，易于实现自动化及大规模批量化生产；装置采用齿轮减速电动机作为动力源，结构紧凑，便于设备实现轻量化，传动效率高、能耗低、便于维护，同时采用变位齿轮进行传动，相对于链轮传动，传动系统结构更为紧凑，而且便于调节轧制间隙，能够轧制不同厚度的系列产品；实现对不同目数金属粉末和不同目数金属丝网带材的复合轧制，控制金属多孔材料的孔径和孔隙，制造具有不同孔径、孔隙率、透过性、导热率、结构强度的多微孔隙金属多孔材料。

技术领域

本发明涉及金属多孔材料制造的技术领域，尤其是指一种金属多孔带材及粉末复合轧制烧结一体化工艺及装置。

背景技术

金属多孔材料是一种具有一定大小孔径和孔隙、渗透性较好、耐高温、稳定性高、易加工、可再生的功能和结构材料。因此，广泛应用于过滤、降噪、催化、热交换等场合中。常见的金属多孔材料有四种类型：泡沫金属材料、粉末烧结多孔材料、金属纤维毡和复合金属丝网材料。泡沫金属材料孔隙率较大而强度较低，粉末烧结多孔材料制成尺寸较大的零件时易产生裂纹，金属纤维毡受纤维随机分布的影响，孔隙大小不均匀引起透气性不均匀。复合金属丝网材料因其具有金属丝网纤维连续和孔隙分布均匀的双重特点，因此不仅具有良好的力学性能，而且具有较好的透气性能。

专利申请号为201310308196.6的发明专利中公开了“一种多层金属网与金属粉末复合过滤管、滤芯的生产方法”，该方法通过将金属丝编制得到目数不同的金属丝网，然后把金属丝网通过逐层叠加得到叠层结构，叠层结构的目数从一侧向另一侧逐渐增大，叠层数目为1层至5层，然后将叠层结构在900至1500度的真空环境中进行烧结，烧结10至30小时，然后使用喷涂的方法将金属粉末喷涂于叠层结构的一侧，制作出100目至600目的金属复合层，复合层厚度为0.1至0.5mm，然后烧结得到多层金属网与金属粉末复合过滤片、滤管，其工艺过程复杂，金属粉末通过静电喷涂或普通喷涂于金属丝网上，金属粉末与丝网的结合强度低，金属丝网之间仅进行了叠制，网与网之间的接触面积有限，无法建立金属键，不利于烧结时材料的扩散结合，不能制作出高强度材料，应用范围受到了一定的限制。西北有色金属研究院专利申请号为201310416599.2的发明专利中公开了“一种具有非对称结构的多孔材料的制备方法”，该方法采用夹具将多孔支撑体固定在密闭的沉积室内，多孔支撑体一侧与位于送粉器相连，另一侧真空泵相连，通过气体将送粉器内的粉末原料输送至多孔支撑体待沉积的一侧，利用多孔支撑体两侧的压差使粉末原料沉积于多孔支撑体表面，然后对沉积好的材料进行烧结，得到具有非对称结构的多孔材料。该方法工艺繁琐，零部件之间组装麻烦，对设备密封性要求高，生成效率低，不利于自动化生成，且由于沉积力较小，粉末与多孔体结合强度低，无法制作强度要求较高的结构材料。南京工业大学专利申请号为201410834347.6的发明专利中公开了“一种高梯度多孔金属膜的制备方法”，该方法通过将无机粉体与有机添加剂均匀混合后，然后采用喷雾工艺或刷涂工艺将金属粉末对金属基体进行堵孔处理，在氢气或惰性气氛下高温烧结得到含杂质的梯度多孔膜，最后用化学试剂冲洗或超声工艺去除膜基体内残留的杂质得到高梯度多孔金属膜。由于无机粉体需与有机添加剂均匀混合，在烧结后有机物不能完全去除，制成的多孔材料耐腐蚀性能和机械性能低。西部宝德科技股份有限公司专利申请号为201910456515.5的发明专利中公开了“一种粉网复合材料及其加工方法”，该方法通过将1到2层的金属丝网叠加轧制，在得到的金属丝网上铺设一层金属或者金属化合物粉末，在金属或者金属化合物粉末添加质量百分比为2％至10％的粘结剂，得到预制材料，将预制材料经轧制、真空烧结保温后得到用于过滤的粉网复合材料。该方法由于在加工过程中添加了树脂等粘结剂，烧结后粘结剂残渣不易去除，制成的粉网复合材料机械性能低，限制了其使用范围。西安石油大学专利申请号为202010626438.6的发明专利中公开了“一种金属复合多孔材料的制备方法”，该方法将含有粘结剂的金属粉末与金属丝网经双轧辊轧机进行复合轧制，然后进行脱脂和烧结处理，得到金属多孔材料。该方法在制造过程中需要增加将粉末与乙醇以及粘结剂搅拌均匀的工序，需对金属粉末进行两次轧制，轧制后的材料需在脱脂炉中进行脱脂，增加的搅拌和脱脂工序增加了能耗，降低了生产效率。