[發明專利]梯密度通孔金屬泡沫及其簡易制備方法

有效

• 申請號: 201410563901.1
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104354337A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 徐治國;趙長穎;王美琴
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B32B3/12
• 分類號: B32B3/12;B32B7/04;B32B15/01;B32B37/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種材料技術領域的梯密度金屬泡沫及其簡易制備方法，具體是一種在用銀銅合金片將不同密度的金屬泡沫層燒結在一起，從而獲得不同規格的梯密度通孔金屬泡沫。

背景技術

通孔金屬泡沫具有稠密的金屬骨架，內部有蜿蜒復雜的連通通道，換熱比表面積大，相對密度較小，在傳熱傳質、環境化工領域有很大的研究價值。梯密度通孔金屬泡沫的孔隙率或孔密度呈現梯度變化的趨勢，由于具有獨特的物理結構，可以在強化傳熱，消除噪音污染等領域中應用，市場應用前景非常光明。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN103555984A公開(公告)日2014.02.05，公開了一種納米材料技術領域的梯密度通孔金屬泡沫及其制備方法，通過以結構均勻通孔金屬泡沫作為原始骨架制備，即通過將結構均勻通孔金屬泡沫焊接于帶有密閉沸騰容器的紫銅加熱器的上表面后，開啟紫銅加熱器并將金屬納米溶液分批次倒入密閉沸騰容器中并在氬氣環境下烘干，制成梯密度通孔金屬泡沫。該技術通過調節納米溶液的濃度和液位改變結構均勻金屬泡沫的纖維直徑，然后對沉積后的金屬泡沫在氬氣氛下加熱烘干，即可制備不同規格的梯密度金屬泡沫。該技術降低了梯密度金屬泡沫的生產成本，促進了梯密度通孔金屬泡沫的推廣應用。但該技術在制備梯密度金屬泡沫時對金屬納米顆粒的粒徑均勻度要求較高。

中國專利文獻號CN103499096A公開(公告)日2014.01.08，公開了一種燃燒器技術領域的預混預熱式梯密度通孔金屬泡沫燃燒器，包括：金屬通孔泡沫和梯密度金屬泡沫，其中：梯密度金屬泡沫位于金屬通孔泡沫的上方，金屬通孔泡沫的底部為氧氣和可燃氣體的入口，兩側為加熱部，梯密度金屬泡沫的頂部為氣體出口，其兩側以及金屬通孔泡沫的底部為隔熱區。該技術可以通過利用導熱系數高的金屬泡沫對氧氣和燃燒氣體進行預混加熱，然后在熔點高的梯密度金屬泡沫內燃燒，解決了現有多孔介質燃燒器燃燒效率低的問題。但該技術中的梯密度金屬泡沫是在溫度超過1000攝氏度的大型電爐內燒結而成，金屬泡沫容易氧化，制備梯密度金屬泡沫時需要消耗大量的電能，生產成本較高，不利于產品的推廣。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種梯密度通孔金屬泡沫及其簡易的制備方法，針對相鄰金屬泡沫層的不同材質，選取銀銅成份占比不同的合金，將其在不同的高溫無氧環境下燒結，然后逐步冷卻，即可制備不同規格的梯密度金屬泡沫。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種梯密度通孔金屬泡沫，該金屬泡沫的孔密度呈梯度變化，即孔隙率相同，孔密度沿某一方向增大；或孔密度相同，孔隙率沿某一方向增大。

所述的孔密度的變化范圍為5PPI～130PPI。

所述的金屬是指：鋁、銅、鎳或不銹鋼中的一種或其組合

所述的孔隙率的范圍為0.88～0.98。

本發明涉及上述梯密度通孔金屬泡沫的制備方法，通過在多個金屬泡沫層之間設置針對相鄰金屬泡沫層的不同材質的對應銀銅合金，然后置于高溫無氧環境下燒結并冷卻，得到梯密度通孔金屬泡沫，其具體步驟包括：

第一步、在通孔泡沫層間放置銀銅合金片，放置于氬氣保護環境的馬弗爐內，用較重的銅塊將疊加的層狀通孔金屬泡沫壓緊。

第二步、打開電源，給馬弗爐加熱，將爐內溫度升至銀銅合金片熔點，并保持5～10分鐘。

第三步、將馬弗爐內的溫度按適當的溫度梯度逐漸降低至室溫，在下降的每個溫度點上保持5～10分鐘，以確保不同的金屬泡沫層之間的銀銅合金燒結點不會因溫度下降過快而出現脫落的現象。

第四步、打開馬弗爐，去掉壓在層狀金屬泡沫上面的銅塊，將制備成功的梯密度通孔金屬泡沫取出。

所述的銀銅合金片為銀的成份占比為0.02～0.3wt％，銅的成分占比為99.94～99.66wt％，剩余成分為鐵。

所述的銀銅合金片熔點為600～718℃。

所述的銀銅合金片厚度為0.2～1mm。

所述的通孔泡沫層數為2～6層。

所述的溫度梯度為30～50℃。

技術效果

與現有技術相比，本發明通過銀銅合金片熔融燒結法制備梯密度通孔金屬泡沫，大大降低了生產成本，提高了制備速度，為大規模應用梯密度通孔金屬泡沫打下良好基礎。

附圖說明

圖1為實施例1金屬泡沫示意圖。

圖2為實施例2金屬泡沫示意圖。

具體實施方式