[發(fā)明專利]多孔金屬的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00130308.2
• 申請(qǐng)日: 2000-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1351183A
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金東益;金圣均
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 未來(lái)金屬株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C1/08
• 分類號(hào): C22C1/08
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 武玉琴,朱登河

本發(fā)明涉及多孔金屬制造方法，具體地講是采用簡(jiǎn)單的工藝?yán)媒饘俜勰┠軌蛑圃熳鳛檫^(guò)濾器、吸音板和熱交換器管道材料等使用的、含60～95％連續(xù)氣孔的多孔金屬的制造方法。

多孔金屬主要是以不銹鋼、銅合金和鋁合金為對(duì)象，在材料內(nèi)部形成連續(xù)氣孔的材料。調(diào)節(jié)多孔金屬連續(xù)氣孔的尺寸可用于塑料成形過(guò)濾器、空氣過(guò)濾器和凈化油用的過(guò)濾器等，另一方面利用聲音在氣孔內(nèi)振動(dòng)衰減的現(xiàn)象作為吸音材料使用也受到關(guān)注。特別是搞清了現(xiàn)在大量使用的石棉、玻璃纖維等吸音材料是強(qiáng)致癌物質(zhì)后，一直持續(xù)努力要實(shí)現(xiàn)用多孔金屬來(lái)代替這些材料。除過(guò)濾器的吸音材料以外，多孔金屬也可以作為熱交換器和散熱器等的管道材料使用。因?yàn)槎嗫捉饘偻耆梢詽M足要求大的比表面積同時(shí)具有高的熱傳導(dǎo)系數(shù)的管道材料的特性。

為了能利用多孔金屬適用于以上用途，第一：材料內(nèi)的氣孔必須連續(xù)；第二必須具有60％以上的氣孔率；第三要保持適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度。能滿足這樣要求的多孔金屬的制造方法已開(kāi)發(fā)的技術(shù)有：

①低密度燒結(jié)金屬粉末的方法。

②用發(fā)泡劑使熔融金屬發(fā)泡的方法。

③把熔融金屬壓鑄到氯化鈉的予成形坯(preform)中的方法。

④把石膏漿注入到氯化聚氨脂泡沫塑料(form)后，使聚氨脂泡沫塑料熱分解制成石膏模型，然后真空吸入熔融金屬的方法等。

在以上的方法中，方法①具有工藝簡(jiǎn)單、氣孔的連續(xù)性好的優(yōu)點(diǎn)，盡管至今為止得到最廣泛的應(yīng)用，但存在難以把氣孔率提高到60％以上的缺點(diǎn)，同時(shí)也存在難以用于鋁合金的問(wèn)題。

方法②盡管工藝簡(jiǎn)單，但存在必須使用高價(jià)發(fā)泡劑的缺點(diǎn)。而方法③是要預(yù)先使氯化鈉成形為具有一定的氣孔后，對(duì)熔融金屬加壓使其滲透到該氣孔內(nèi)，然后再使氯化鈉溶在水中去除的方法。可是幾乎應(yīng)用的所有的金屬多與氯化鈉的親和能力很低，即使是利用高壓鑄機(jī)給予相當(dāng)高的壓力，熔融金屬幾乎也不能滲透到1mm以下的氣孔中，而且也可以發(fā)現(xiàn)熔融金屬的滲透程度在表面和內(nèi)部之間存在相當(dāng)?shù)牟町悺Ｒ虼舜朔椒▋H局限于制造氣孔尺寸在數(shù)毫米以上的粗的多孔金屬。

方法④應(yīng)用的是精密鑄造法，具有氣孔率在90％以上，金屬形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，適用于作過(guò)濾器的材料。可是由于工藝復(fù)雜，所以價(jià)格高，內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的金屬比表面積小，難以用于需要大比表面積的吸音材料和熱交換器管道材料。

以上的現(xiàn)今制造多孔金屬的方法存在著氣孔率低、工藝復(fù)雜造成制造費(fèi)用高，或比表面積小等問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是：出于要改善乃至完全消除上述以前技術(shù)的問(wèn)題，提供一種采用簡(jiǎn)單的工藝可以有高的生產(chǎn)率、而且具有高氣孔率和大的比表面積的多孔金屬的制造方法。

為了達(dá)到此目的，按照本發(fā)明提供多孔金屬的制造方法，包含步驟：把粉末狀的鹽和金屬粉末的混合物加熱到比鹽的熔融溫度低而比金屬粉末的熔融溫度高的溫度使金屬粉末熔融；使上述熔融金屬填充到上述鹽粉末間，對(duì)上述混合物加壓成形；使鹽從上述成形體中溶出，最終得到多孔金屬。

本發(fā)明使用的鹽的種類要根據(jù)燒結(jié)時(shí)的變形性能來(lái)選擇。也就是說(shuō)，如果鹽燒結(jié)時(shí)不能變形的話，通過(guò)下述的加壓工序就不能保證鹽與鹽之間充分接觸，不能防止因熔融金屬使鹽呈孤立狀態(tài)。如果燒結(jié)時(shí)鹽不發(fā)生變形或變形程度不充分，處于孤立狀態(tài)的鹽在溶出工序中就不能去除，這樣會(huì)影響多孔金屬的耐蝕性。

因此考慮到這一點(diǎn)，本發(fā)明中可使用的鹽希望是燒結(jié)時(shí)變形性能優(yōu)良的氯化鈉和氯化鉀等那樣的1價(jià)鹽。

用本發(fā)明制造的多孔金屬的氣孔尺寸取決于鹽粉末粒子的尺寸，而氣孔率取決于鹽和金屬粉末的混合比。因此要根據(jù)使用的多孔金屬的用途可適當(dāng)調(diào)節(jié)鹽粉末的尺寸和與金屬粉末的混合比，一般希望鹽粉末尺寸為0.05～5mm，金屬粉末的粒子尺寸為10～300μm左右，金屬粉末的形狀可以使用矩形的、橢圓形的、針狀的、板狀的等。

把鹽的粉末和金屬粉末按規(guī)定的比例混合成原料粉末混合體，以一定的壓力加壓，盡可能填充金屬模后，把該金屬模加熱到比鹽的熔融溫度低，比金屬粉末的熔融溫度高的溫度，此時(shí)希望在填充原料粉末混合體之前，為了要預(yù)先排出金屬模底部的空氣，在金屬模下部要形成透氣層。

作為這種透氣層的一個(gè)例子，把二氧化硅粉末加壓成形后的成形體設(shè)置在加壓用金屬模下部，然后裝入原料粉末混合體進(jìn)行加壓工序。在本發(fā)明中透氣層是能夠吸收從被加壓的原料粉末混合體排出的空氣的多孔成形體，必須不能與原料粉末混合體中的熔融金屬發(fā)生反應(yīng)。在沒(méi)有透氣層的情況下隨加壓工序的進(jìn)行對(duì)原料粉末加壓的話，熔融金屬?zèng)]有能致密地填充在鹽粒子間，由于混合體內(nèi)部的空氣壓力，熔融金屬會(huì)被從金屬模的間隙擠出。