[發(fā)明專利]一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310370248.2
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103406738A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建忠;湯慧萍;敖慶波;支浩;馬軍;荊鵬;許忠國
• 申請（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B23P17/04
• 分類號: B23P17/04
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法。

背景技術(shù)

金屬纖維多孔材料作為第三代金屬多孔材料，除具有金屬多孔材料特有的孔形穩(wěn)定、可加工、可焊接等優(yōu)點外，還兼具容塵量大、柔性可折疊、孔結(jié)構(gòu)可任意設(shè)計等一系列優(yōu)點，其孔隙率可在60%～98%之間調(diào)控，且呈全連通孔隙結(jié)構(gòu)，可廣泛應(yīng)用于過濾分離、阻尼緩沖、吸聲降噪、電磁屏蔽、高效燃燒和強化換熱等領(lǐng)域，因此金屬纖維多孔材料是近年來國內(nèi)外廣泛關(guān)注的新型結(jié)構(gòu)功能一體化材料。

金屬纖維多孔材料除應(yīng)用于上述領(lǐng)域外，還可以作為吸水材料應(yīng)用于某些特殊領(lǐng)域。目前，吸水材料主要采用高分子、蛭石、纖維素、樹脂等一種或幾種復(fù)合制備而成，然而這些吸水材料在苛刻的工作環(huán)境中（如高溫或溫度范圍較寬、油液腐蝕環(huán)境等）將會出現(xiàn)老化或脆化現(xiàn)象，從而縮短其使用壽命，而且其平衡吸濕率均低于20%。金屬纖維多孔材料由于其本身耐蝕耐熱的固有特性，具有應(yīng)用于耐腐蝕、耐高溫等環(huán)境中用作吸水材料的可行性。然而，金屬纖維多孔材料主要是利用毛細(xì)管原理進(jìn)行吸水，這就與材料的纖維絲徑、材料厚度、材料孔隙率、材料孔徑等參數(shù)密切相關(guān)，由于諸多因素不易綜合控制，導(dǎo)致金屬纖維多孔吸水材料的研發(fā)進(jìn)展緩慢。

截止目前，尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)金屬纖維多孔吸水材料的制備方法見諸報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法。該方法制備工藝簡單，可操作性強，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。采用該方法制備的金屬纖維多孔吸水材料的平衡吸濕率達(dá)68%～85%，吸水性能優(yōu)良，開拓了一種金屬纖維多孔材料在過濾、吸聲等傳統(tǒng)功能以外的新應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將絲徑為8μm～20μm，單重為400g/m²～800g/m²的金屬纖維毛坯氈依次進(jìn)行超聲波清洗、干燥和表面平整化處理；

步驟二、將第一鋼板水平鋪設(shè)在燒結(jié)爐中，再將多層步驟一中表面平整化處理后的金屬纖維毛坯氈鋪設(shè)在第一鋼板上，然后將鋪設(shè)后的金屬纖維毛坯氈進(jìn)行裁切，之后將第二鋼板鋪設(shè)于裁切后的金屬纖維毛坯氈的頂部；所述第一鋼板、第二鋼板和裁切后的金屬纖維毛坯氈的橫截面形狀均為正方形，且裁切后的金屬纖維毛坯氈的橫截面邊長為300mm～500mm，第一鋼板和第二鋼板的橫截面邊長均比裁切后金屬纖維毛坯氈的橫截面邊長大100mm～200mm；所述第二鋼板的厚度為3mm～4mm；

步驟三、利用燒結(jié)爐對步驟二中鋪設(shè)于第一鋼板和第二鋼板之間的金屬纖維毛坯氈進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為金屬纖維毛坯氈熔點的0.8倍～0.95倍，燒結(jié)時間為1h～4h，隨爐冷卻后脫除第一鋼板和第二鋼板，然后用輥壓機進(jìn)行輥壓，得到厚度為10mm～50mm，孔隙率為70%～85%的金屬纖維多孔吸水材料。

上述的一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬纖維毛坯氈為鋁纖維毛坯氈、銅纖維毛坯氈、不銹鋼纖維毛坯氈或鐵鉻鋁纖維毛坯氈。

上述的一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法，其特征在于，步驟二中多層所述金屬纖維毛坯氈的鋪設(shè)過程為：先將第一層金屬纖維毛坯氈鋪設(shè)在第一鋼板上，然后將其余各層金屬纖維毛坯氈均相對前一層金屬纖維毛坯氈定向旋轉(zhuǎn)10°～25°后進(jìn)行鋪設(shè)。

上述的一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述金屬纖維毛坯氈的鋪設(shè)層數(shù)為20層～50層。

上述的一種金屬纖維多孔吸水材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述燒結(jié)在真空條件下進(jìn)行。

本發(fā)明金屬纖維毛坯氈的鋪設(shè)層數(shù)可根據(jù)以下公式計算得出：式中，n為金屬纖維毛坯氈的鋪設(shè)層數(shù)；ρ為致密金屬的密度，單位為g/cm³；θ為金屬纖維多孔吸水材料的孔隙率，單位為%；h為金屬纖維多孔吸水材料的厚度，單位為mm；S為金屬纖維多孔吸水材料的橫截面積，單位為mm²；m為每層金屬纖維毛坯氈的重量，單位為g。

本發(fā)明金屬纖維多孔吸水材料的吸水性能通過平衡吸濕率進(jìn)行表征，平衡吸濕率的計算公式為：式中，W為平衡吸濕率，單位為%；M為吸水至恒重的材料重量，單位為g；M_o為吸水前的材料重量，單位為g。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明制備工藝簡單，可操作性強，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。