一種粉末冶金制備金屬多孔盒體的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種粉末冶金制備金屬多孔盒體的方法。
【背景技術】
[0002]氣流分布元件一般有打孔板、泡罩板、浮閥板、篩網板和多孔板等幾種。由于打孔板、泡罩板、浮閥板、篩網板價格相對較低，在常規(guī)市場上為大多數用戶所接受，但是在氣體分布均勻性要求較高的工況條件下，上述幾種板材滿足不了日益發(fā)展的需求。而粉末燒結的多孔板擁有彎曲孔道，使其表面形成紊亂的氣流，有一定的混合攪拌作用，增大了氣固兩相接觸的時間和面積，提高了反應效率，因此由粉末冶金多孔材料制成的多孔板成為氣流分布元件的發(fā)展趨勢。
[0003]一種金屬多孔盒體既能充當容器，又可用作氣流分布元件，該金屬多孔盒體可作為氣固兩相反應器的關鍵部件。對于金屬致密材料而言，現有的沖壓成型技術完全滿足盒體的制作。但對于多孔材料，其延伸率一般只有1%?3%，幾乎不可能沖壓成型。而現有的針對金屬多孔板材制作盒體的技術都是采用先折彎、再常規(guī)焊接的工藝。這種技術存在的缺陷是在常規(guī)焊接過程中熱影響區(qū)不易控制，而且氧含量增加，大大降低了元件的耐腐蝕性。
[0004]因此，亟待研發(fā)一種在金屬多孔盒體氣流分布元件的制備中，避免常規(guī)焊接缺陷的粉末冶金制備方法。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種粉末冶金制備金屬多孔盒體的方法。該方法避免了常規(guī)的折彎-焊接法在焊接過程中的熱影響區(qū)不易控制以及氧含量的增加等技術問題，提高了其力學性能及耐腐蝕性能，延長了盒體的使用壽命O
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種粉末冶金制備金屬多孔盒體的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、采用粉末軋機對金屬粉末一進行軋制，得到板坯，然后將板坯在溫度為1000°C?1300°C的條件下燒結60min?120min，得到金屬多孔板材；所述金屬多孔板材的厚度為0.5mm?3.5mm，所述金屬多孔板材的孔隙率為20%?40% ；
[0008]步驟二、采用Solidworks軟件建立所要制備的金屬多孔盒體的三維實體模型，然后利用Solidworks軟件自帶的鈑金展開功能得出金屬多孔盒體的下料尺寸，之后利用激光切割機對步驟一中所述金屬多孔板材進行切割下料；
[0009]步驟三、采用Proe模具設計軟件設計折彎模具，然后依據設計方案制作折彎模具，之后將步驟二中切割下料后的金屬多孔板材放置于裝有折彎模具的折彎機上，在壓力為It?5t，速率為5mm/min?15mm/min的條件下進行折彎，得到半成品盒體；所述半成品盒體的四角均帶有缺口；
[0010]步驟四、將金屬粉末二加入到聚乙烯醇縮丁醛的乙醇溶液中混合均勻，得到漿料；所述金屬粉末二的材質與金屬粉末一的材質相同；
[0011]步驟五、將步驟四中所述漿料均勻涂布于步驟三中所述半成品盒體的四角以填補缺口，然后將涂布有漿料的半成品盒體放入燒結爐中，在溫度為1000°c?1300°C的條件下保溫60min?120min進行擴散焊接；
[0012]步驟六、將步驟五中經擴散焊接后的半成品盒體進行修補整形，得到金屬多孔盒體。
[0013]上述的一種金屬多孔盒體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬粉末一的粒度為50 μ m?250 μ m。
[0014]上述的一種金屬多孔盒體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述軋制的速率為0.6m/min?1.6m/min，所述乳制的壓力為60t?150t。
[0015]上述的一種金屬多孔盒體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬粉末一的材質為鎳、鎳合金、鈦或不銹鋼。
[0016]上述的一種金屬多孔盒體的制備方法，其特征在于，步驟四中所述漿料中金屬粉末二的質量百分含量為50%?70%。
[0017]上述的一種金屬多孔盒體的制備方法，其特征在于，步驟四中所述金屬粉末二的粒度為5 μπι?20 μπι。
[0018]上述的一種金屬多孔盒體的制備方法，其特征在于，步驟四中所述聚乙烯醇縮丁醛的乙醇溶液中聚乙烯醇縮丁醛的質量百分含量為0.1%?0.3%，余量為無水乙醇。
[0019]上述的一種金屬多孔盒體的制備方法，其特征在于，步驟五中所述擴散焊接在氣體流量為lm3/h?4m3/h的氫氣氣氛下進行，或者在真空度不大于I X KT3Pa的真空條件下進行。
[0020]本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0021]1、本發(fā)明的原材料來源廣泛、易得，制備過程簡單，該金屬多孔盒體主要用于氣流分布，可作為氣固兩相反應器的關鍵部件。
[0022]2、采用本發(fā)明的方法所制備的金屬多孔盒體與現有的折彎-焊接法相比，避免了常規(guī)焊接過程中的熱影響區(qū)不易控制以及氧含量的增加等技術問題，提高了其力學性能及耐腐蝕性能，延長了盒體的使用壽命。
[0023]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例1至4制備的金屬多孔盒體的俯視圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實施例1至4制備的金屬多孔盒體的主視圖。
[0026]圖3為本發(fā)明實施例1至4切割下料后的金屬多孔板材的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]本發(fā)明所要制備的金屬多孔盒體的規(guī)格為300mmX 150mmX20mmXR10mm(所制金屬多孔盒體的俯視圖如圖1所示，其主視圖如圖2所示)；本發(fā)明粉末冶金制備金屬多孔盒體的方法包括以下步驟:
[0029]步驟一、采用粉末乳機對金屬粉末一進行乳制，控制乳制速率為0.8m/min，乳制的壓力為100t，得到板坯，然后將板坯在溫度為1200°C的條件下燒結90min，得到厚度為2_，孔隙率為30%的金屬多孔板材；所述金屬粉末一為粒度為50 ym?250 μm的鎳粉；
[0030]步驟二、采用Solidworks軟件建立所要制備的金屬多孔盒體的三維實體模型，并應用Solidworks軟件自帶的鈑金展開功能得出金屬多孔盒體的下料尺寸，然后利用激光切割機對步驟一中所述金屬多孔板材進行切割下料，切割下料后的金屬多孔板材的結構如圖3所示；
[0031]步驟三、采用Proe模具設計軟件設計折彎模具，然后依據設計方案制作折彎模具，之后將步驟二中切割下料后的金屬多孔板材放置于裝有折彎模具的折彎機上，在壓力為4t，速率為15mm/min的條件下進行折彎，得到半成品盒體；所述半成品盒體的四角均帶有缺口 ；
[0032]步驟四、將金屬粉末二加入到聚乙烯醇縮丁醛的乙醇溶液中混合均勻，得到漿料，楽料中金屬粉末二的質量百分含量為60% ;所述金屬粉末二為粒度為5 μπι?20 μπι，材質與金屬粉末一相同的鎳粉；所述聚乙烯醇縮丁醛的乙醇溶液中聚乙烯醇縮丁醛的質量百分含量為0.1%，余量為無水乙醇；
[0033]步驟五、將步驟四中所述漿料均勻涂布于步驟三中所述半成品盒體的四角以填補缺口，然后放入燒結爐中，在溫度為1200°C的條件下保溫lOOmin，使?jié){料與半成品盒體進行擴散焊接；所述擴散焊接在氣體流量為lm3/h的氫氣氣氛下進行；
[0034]步驟六、將步驟五中經擴散焊接后的半成品盒體進行修補整形，得到金屬多孔盒體。
[0035]本實施例采用粉末冶金法制備金屬多孔盒體，避免了常規(guī)的折彎-焊接法在焊接過程中的熱影響區(qū)不易控制以及氧含量的增加等技術問題，提高了其力學性能及耐腐蝕性能，延長了盒體的使用壽命。
[0036]實施例2
[0037]本發(fā)明所要制備的金屬多孔盒體的規(guī)格為350mmX 180mmX20mmXRlOmm(所制金屬多孔盒體的俯視圖如圖1所示，其主視圖如圖2所示)；本發(fā)明粉末冶金制備金屬多孔盒體的方法包括以下步驟:
[0038]步驟一、采用粉末軋機對金屬粉末一進行軋制，控制軋制速率為1.2m/min，軋制的壓力為80t，得到板坯，然后將板坯在溫度為1000°C的條件下燒結120min，得到厚度為3mm，孔隙率為40%的金屬多孔板材；所述金屬粉末一為粒度為50 μ m?250 μ m的不銹鋼粉；
[0039]步驟二、采用Solidworks軟件建立所要制備的金屬多孔盒體的三維實體模型，并應用Solidworks軟件自帶的鈑金展開功能得出金屬多孔盒體的下料尺寸，然后利用激光切割機對步驟一中所述金屬多孔板材進行切割下料，切割下料后的金屬多孔板材的結構如圖3所示；
[0040]步驟三、采用Proe模具設計軟件設計折彎模具，然后依據設計方案制作折彎模具，之后將步驟二中切割下料后的金屬多孔板材放置于裝有折彎模具的折彎機上，在壓力為2t，速率為8mm/min的條件下進行折彎，得到半成品盒體；所述半成品盒體的四角均帶有缺口 ；
[0041]步驟四、將金屬粉末二加入到聚乙烯醇縮丁醛的乙醇溶液中混合均勻，得到漿料，楽料中金屬粉末二的質量百分含量為55% ;所述金屬粉末二為粒度為5μηι?20 μm，材質與金屬粉末一相同的不銹鋼粉；所述聚乙烯醇縮丁醛的乙醇溶液中聚乙烯醇縮丁醛的質量百分含量為0.1%，余量為無水乙醇；
[0042]步驟五、將