[發(fā)明專利]一種金屬合金材料及其用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410449742.2
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104263993A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓軍;侯婷婷;劉永超;王鳳林;任淑彬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京廣廈環(huán)能科技有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;F16L58/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉末冶金材料領(lǐng)域，涉及一種可用于制備銅鎳合金表面多孔管的金屬合金材料。

背景技術(shù)

工業(yè)裝置的大規(guī)?；?，對換熱器領(lǐng)域提出了更高的要求，換熱量和換熱面積的增加給換熱裝置的布置帶來了很大的不便。表面多孔管換熱器作為一種新型高效的熱交換器，承載著換熱領(lǐng)域越來越多的責(zé)任，作為表面多孔管換熱器主要元件的表面多孔管，更是引起了國內(nèi)外換熱領(lǐng)域?qū)＜业母叨汝P(guān)注。

燒結(jié)型表面多孔管是目前強化沸騰傳熱效果最好的表面多孔管，已在很多煉油、石化等裝置中得到了很好的利用；它是在金屬管的內(nèi)表面或者外表面燒結(jié)一層金屬粉末材料制備而成的。然而，根據(jù)其目前工業(yè)中的應(yīng)用情況，燒結(jié)型表面多孔管存在以下一些問題：①燒結(jié)溫度過高時，會影響金屬基材的力學(xué)性能；對于銅鎳管基材而言，尤其會影響管子本身的平均晶粒度；這些是不符合國標(biāo)中對管材性能要求的；②燒結(jié)溫度較低時，多孔層與基管結(jié)合力差，容易在使用過程中脫落，或者多孔層中加入過多降低熔點的合金元素會導(dǎo)致多孔層脆性較大或者耐腐蝕性較差，這對于實際工況以及換熱管的壽命而言，是很不利的。因此，急需開發(fā)可以克服上述不利的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種金屬合金材料，本發(fā)明提供的合金材料可在適合的燒結(jié)溫度下，燒結(jié)出晶粒度和力學(xué)性能滿足國標(biāo)要求的、耐腐蝕性能優(yōu)于基管且具有良好沸騰傳熱強化效果的燒結(jié)型銅鎳表面多孔管。

為達上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種金屬合金材料，其含有2-10wt％的Ni，例如為2.5wt％、3.4wt％、5.0wt％、6.5wt％、7.8wt％、9.4wt％等、10-20wt％的Zn，例如為12wt％、16wt％、19wt％等、5～10wt％的Sn，例如為7wt％、8.5wt％、9.4wt％等及余量Cu和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的目的之一還在于提供本發(fā)明的金屬合金材料的用途，將其用于制備銅鎳合金表面多孔管。

本發(fā)明中的金屬合金材料既可用于銅鎳合金管的內(nèi)表面制備多孔管，同樣適用于銅鎳合金管的外表面，以制得銅鎳合金外表面多孔管。

對于本發(fā)明的用途，所述銅鎳合金表面多孔管制備的方法為：

(1)將所述金屬合金材料處理成粉末，

(2)將步驟(1)所得粉末以40～60％，例如為43％、49％、52％、57％等的體積比與粘結(jié)劑調(diào)和成糊狀混合液，涂覆于銅鎳管表面；

(3)糊狀混合液完全固化在基管表面后，對其進行燒結(jié)，然后冷卻即得所述銅鎳合金表面多孔管。

對于本發(fā)明的用途，步驟(1)中所述粉末為球形粉末，優(yōu)選粉末的粒度為100～500目，例如為120～300目、200～500目、300～450目、400～500目等。

優(yōu)選地，所述粉末采用氣霧化的方法制備。

對于本發(fā)明的用途，步驟(2)中所述粘結(jié)劑由包括15～30wt％，例如為17wt％、24wt％、29wt％等的高分子塑料和70～85wt％，例如為71wt％、76wt％、83wt％等的有機溶劑配制而成。

優(yōu)選地，所述高分子塑料為聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇中的一種或兩種以上的混合。

優(yōu)選地，所述有機溶劑為甲苯、二甲苯、四氫呋喃、氯仿中的一種或兩種以上的混合。

優(yōu)選地，所述的涂覆通過以下方法進行：根據(jù)待涂覆的銅鎳管長度以及涂層厚度要求，將糊狀混合液注入到銅鎳管中，并通過旋轉(zhuǎn)離心涂覆在管內(nèi)壁上；或者通過噴涂工藝將糊狀混合液涂覆到管外壁上。

對于本發(fā)明的用途，步驟(3)中所述的固化通過加熱和/或自然晾干進行，主要是除去粘結(jié)劑中的高揮發(fā)性組分。

例如，在步驟(2)涂覆后對管外壁加熱，以除去粘結(jié)劑中的高揮發(fā)性組分，并使內(nèi)壁涂覆有粘結(jié)劑的混合液固化，也可以自然晾干。

優(yōu)選地，所述的燒結(jié)在氫氣氣氛保護下進行。

優(yōu)選地，所述燒結(jié)在燒結(jié)爐中進行，優(yōu)選在連續(xù)燒結(jié)爐中進行。

優(yōu)選地，所述的燒結(jié)先在350～450℃下保溫30～60min，以確保粘結(jié)劑中的低揮發(fā)性組分完全脫除，然后在800～1000℃下保溫?zé)Y(jié)20～60min。

本發(fā)明中，燒結(jié)是為了將粘結(jié)劑完全脫除，然后在適宜的溫度下使所涂覆的金屬粉末顆粒之間能夠互相連接形成連通孔隙，并與銅鎳基管形成良好的冶金結(jié)合，最終實現(xiàn)多孔層的不脫落。

將本發(fā)明提供的金屬合金材料的合金粉末應(yīng)用到銅鎳管表面，得到的銅鎳合金表面多孔管，具有以下優(yōu)點：