[發明專利]一種金屬空心球的粉末冶金制備方法

無效

• 申請號: 201210315834.2
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102806355A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 遲煜頔;王建;談萍;王輝;荊鵬;陳金妹;康新婷;楊坤
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F9/10
• 分類號: B22F9/10
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于金屬空心球制備技術領域，尤其是涉及一種金屬空心球的粉末冶金制備方法。

背景技術

目前的熱防護體系中間部分所采用的隔熱材料一般為氧化鋁陶瓷纖維，雖然它質輕，耐熱性強以及抗氧化性好，但抗熱震性差，導熱率隨溫度的變化很大，而且由于非金屬和金屬蓋板間熱膨脹系數的差異，容易引起熱循環中的結構不穩定性。而由燒結或連接空心球顆粒制備的空心球金屬泡沫內部空心，球殼致密是一種兼具功能和結構雙重屬性的新型功能材料，能有效地抑制對流和輻射傳熱。在發動機、燃燒室等高溫環境下的緩沖防護、降噪隔熱等方面有潛在應用。

目前金屬空心球的制備方法有霧化法、金屬流化床法和滾粉燒結法等。霧化法產量低(通常只有1%～5%)，而且獲得的空心球的尺寸較小；金屬流化床法從理論上講可以制備任何金屬及合金的空心球材料，但工序復雜，成本較高；滾粉燒結法制備的空心球表面干燥，壁薄且不易控制，球與球之間需要采用合金粉漿加以粘接，制備效率很低。目前國際、國內對金屬空心球材料制備工藝控制的理論研究極為薄弱。以上幾種方法都存在球體尺寸不易控制、球殼表面完整性差、球殼壁厚不均勻等現象。

離心沉積制備的優點很多，主要包括操作步驟簡便且生產成本低廉，可應用材料廣泛、成型速度快等優點。但在現有研究技術中，金屬空心球制備技術的相關報導很多，但用此法制備金屬空心球結構材料的工藝及理論研究，國內外暫無報導，也沒有相關專利。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種設計合理、工藝簡單、操作步驟簡便且生產成本低廉的金屬空心球的粉末冶金制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種金屬空心球的粉末冶金制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將金屬粉末與粘合劑溶液混合，經機械攪拌均勻后配制成懸浮液一，之后將消泡劑加入所述懸浮液一中并攪拌均勻得到漿料一；所述粘合劑溶液中粘合劑的質量濃度為0.1%～1%；所述懸浮液一的固含量為5%～20%；所述消泡劑的加入量為所述懸浮一重量的0.1%～0.3%；

步驟二、將聚苯乙烯球裝入離心模具中，再將步驟一中所述漿料一倒入所述離心磨具中，之后將離心模具裝在離心機上進行離心，最后將離心后的聚苯乙烯球隨離心模具放在鼓風式烘箱中進行干燥；所述漿料一的倒入量應使離心模具中的聚苯乙烯球被完全覆蓋；

步驟三、將金屬粉末與粘合劑溶液混合，經機械攪拌均勻后配制成懸浮液二，之后將消泡劑加入所述懸浮液二中并攪拌均勻得到漿料二；所述粘合劑溶液中粘合劑的質量濃度為5%～15%；所述懸浮液二的固含量為30%～60%；所述消泡劑的加入量為所述懸浮液二重量的0.1%～0.3%；

步驟四、將步驟三中所述漿料二倒入步驟二中干燥后的離心模具中，之后將所述離心模具裝在離心機上進行離心，最后將離心后的聚苯乙烯球隨離心模具放在鼓風式烘箱中進行干燥；所述漿料二的倒入量應使離心模具中的聚苯乙烯球被完全覆蓋；

步驟五、將聚苯乙烯球從步驟四中干燥后的離心模具中取出，包埋于氧化鋁填料中放在真空爐中進行熱解、燒結，得到金屬空心球。

上述的一種金屬空心球的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬粉末的平均粒度不大于48μm，步驟一中所述金屬粉末為不銹鋼粉末、鈦合金粉末、鎳基合金粉末、鎳粉或Fe-Al金屬間化合物粉末；步驟三中所述金屬粉末與步驟一中所述金屬粉末為同種金屬粉末；步驟三中所述金屬粉末的粒度與步驟一中所述金屬粉末的粒度相同。

上述的一種金屬空心球的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟一和步驟三中所述粘結劑溶液為聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液或羧甲基纖維素溶液。

上述的一種金屬空心球的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟一和步驟三中所述消泡劑為正辛醇、聚醚消泡劑或磷酸三丁酯，所述聚醚消泡劑為GP型聚醚消泡劑、GPE型聚醚消泡劑或PPE型聚醚消泡劑。

上述的一種金屬空心球的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟二中所述聚苯乙烯球的粒度不大于4mm。

上述的一種金屬空心球的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟二和步驟四中所述離心的時間為20min～200min，所述離心機的轉速為2000r/min～5000r/min；所述干燥的溫度為60℃～90℃，所述干燥的時間為8h～24h。