[發(fā)明專利]秸稈作為造孔劑在制備金屬多孔材料中的用途

在審

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• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107626926A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 龍秀麗;彭穗;李道玉;劉波
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產(chǎn)業(yè)技術研究院有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;C22C1/08;B22F1/00
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞账?普通合伙)51124
• 代理人: 梁鑫

技術領域

本發(fā)明涉及秸稈作為造孔劑在制備金屬多孔材料中的用途，屬于金屬材料領域。

背景技術

金屬多孔材料是由剛性骨架和內(nèi)部孔洞組成，具有優(yōu)異物理特性和良好機械性能的新型工程材料。它具備的優(yōu)異物理性能，如密度小、剛度大、比表面積大、吸能減振性能好、消音降噪效果好、電磁屏蔽性能高等，使其應用領域已擴展到航空、電子、醫(yī)用材料及生物化學領域等。其中，鈦及鈦合金多孔材料由于具有較低的彈性模量、良好的生物相容性、優(yōu)異的機械性能和抗腐蝕性能等特性，在口腔外科和骨科方面受到越來越多的關注。

目前，金屬多孔材料的制備方法主要有直接發(fā)泡法、精密鑄造法、粉末冶金法和電沉積法。其中，粉末冶金法由于能夠較好地控制孔隙的各種參數(shù)，得到了廣泛應用，尤其在制備生物醫(yī)用多孔鈦合金材料領域，幾乎是最為常用的方法。粉末冶金法為提高材料的孔隙率和透過性，往往需要在粉末中添加各種造孔劑，目前最常用的造孔劑包括氫化鈦、石蠟、天然纖維、甲基纖維素、硬脂酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。然而，上述造孔劑分別存在價格昂貴、難以去除干凈、容易對基體金屬造成污染等缺陷。

因此，亟需開發(fā)出一種價格更為低廉、容易去除干凈、節(jié)能環(huán)保的新型造孔劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供秸稈作為造孔劑在制備金屬多孔材料中的用途。本發(fā)明的另一目的在于提供鈦或鈦合金多孔材料的制備方法。

本發(fā)明提供了秸稈作為造孔劑在制備金屬多孔材料中的用途。

進一步地，所述金屬多孔材料為鈦、鎳、鋁或其中兩種以上合金的多孔材料。

進一步地，所述秸稈為水稻秸稈或玉米秸稈。

本發(fā)明提供了鈦或鈦合金多孔材料的制備方法：以秸稈粉末為造孔劑，采用粉末冶金法將金屬粉末制備成多孔材料；其中，所述金屬粉末為鈦粉末、鈦合金粉末或鈦粉末與合金成分粉末的混合物。

進一步地，所述的制備方法包括如下步驟：將秸稈粉末與金屬粉末混合，加壓成型，燒結(jié)，即得。

進一步地，所述鈦合金中合金成分為鎳或鋁。

進一步地，所述秸稈粉末為水稻秸稈粉末或玉米秸稈粉末。

進一步地，所述秸稈粉末的粒徑為80～100μm。

進一步地，所述秸稈粉末由下述方法制備得到：將秸稈放入馬弗爐內(nèi)于250℃加熱15～30min，馬弗爐內(nèi)氧氣含量小于18％，粉碎，即得。

進一步地，所述金屬粉末過300目篩。

進一步地，所述秸稈粉末與金屬粉末的混合物中，秸稈粉末的質(zhì)量百分比為20～60％。

進一步地，所述的制備方法包括如下步驟：

a、混料：將金屬粉末、秸稈粉末和粘結(jié)劑進行球磨混粉，球磨混粉過程中控制真空度為6～10Pa，得到混合粉末；

b、加壓成型：將步驟a得到的混合粉末在100～150MPa的單向壓力下壓制成型，得到生坯；

c、燒結(jié)：將步驟b得到的生坯置入真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，真空度為10^-3～10^-2Pa，燒結(jié)溫度為900～1100℃，保溫時間1～3h，冷卻，即得。

優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為金屬粉末和秸稈粉末總量的3～5％。

優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇。

本發(fā)明提供了秸稈作為造孔劑在制備金屬多孔材料中的用途，主要具有以下優(yōu)點：

1、秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物，如果不及時處理，會影響小麥等秋播作物的播種，其大規(guī)模焚燒又會造成霧霾，污染環(huán)境，秸稈的處理一直是一大難題。本發(fā)明將秸稈開發(fā)為造孔劑，能夠變廢為寶，而且成本基本可以忽略不計。

2、秸稈在燒結(jié)過程中炭化、揮發(fā)，不僅可以促進孔隙的形成，而且能夠被很干凈地除去，不會對基體金屬造成污染，相較于現(xiàn)有的造孔劑具有明顯優(yōu)勢，尤其適用于生物醫(yī)用多孔材料的制備。

附圖說明

圖1為實施例中多孔鈦的制備工藝流程圖；

圖2為實施例3制備得到的多孔鈦在掃描電鏡下的形貌圖；

圖3為實施例3制備得到的多孔鈦的XRD圖。

具體實施方式

本發(fā)明具體實施方式中使用的原料、設備均為已知產(chǎn)品，通過購買市售產(chǎn)品獲得。