[發(fā)明專(zhuān)利]一種放電等離子燒結(jié)制備金屬纖維燒結(jié)氈的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811006980.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109175363B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張景鵬;蘇文俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南惠同新材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;B22F3/11
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明涉及一種用于環(huán)保、化工、高溫除塵、汽車(chē)尾氣凈化以及燃燒器等領(lǐng)域用金屬纖維燒結(jié)氈的制備方法。所述制備方法為：將燒結(jié)的金屬纖維氈、導(dǎo)電墊片置于燒結(jié)腔內(nèi)；抽真空；然后進(jìn)行放電等離子燒結(jié)5～15min；冷卻；得到產(chǎn)品；放電等離子體燒結(jié)時(shí)，控制燒結(jié)溫度為900～1300℃。本發(fā)明首次嘗試了直接采用放電等離子燒結(jié)法快速高效制備出了高孔隙率、高透氣值和高力學(xué)性能的金屬纖維燒結(jié)氈。所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可控；操作簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于環(huán)保、化工、高溫除塵、汽車(chē)尾氣凈化以及燃燒器等領(lǐng)域用金屬燒結(jié)纖維氈的制備方法。

背景技術(shù)

金屬纖維燒結(jié)氈是采用直徑精確到微米的金屬纖維經(jīng)無(wú)紡鋪制、疊配，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。目前普遍采用真空燒結(jié)的方法制備金屬纖維燒結(jié)氈，這種燒結(jié)方法存在能耗較大，燒結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺點(diǎn)。而放電等離子燒結(jié)法是一種新型的燒結(jié)方法，具備升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短、組織結(jié)構(gòu)可控、燒結(jié)體更容易致密化等優(yōu)點(diǎn)。但是到目前為止還未見(jiàn)直接采用放電等離子燒結(jié)制備多孔金屬材料的記載；尤其未見(jiàn)直接采用放電等離子燒結(jié)制備具有多孔結(jié)構(gòu)、透氣性能優(yōu)良且力學(xué)性能卓越的金屬纖維燒結(jié)氈的記載。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種直接采用放電等離子法快速制備金屬纖維燒結(jié)氈的方法，同時(shí)通過(guò)合適的模具得到高孔隙率的金屬纖維燒結(jié)氈。

本發(fā)明一種放電等離子燒結(jié)制備金屬纖維燒結(jié)氈的方法；包括下述步驟：

將預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈、導(dǎo)電墊片置于燒結(jié)腔內(nèi)；抽真空；然后進(jìn)行放電等離子燒結(jié)5～15min；冷卻；得到產(chǎn)品；放電等離子體燒結(jié)時(shí)，控制燒結(jié)溫度為1000～1200℃。

作為優(yōu)選方案；在放電等離子燒結(jié)前，所述預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈的鋪設(shè)高度H大于導(dǎo)電墊片的高度d。在本發(fā)明中通過(guò)調(diào)整預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈的鋪設(shè)高度H與導(dǎo)電墊片的高度d來(lái)調(diào)整產(chǎn)品的孔隙率。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案；在放電等離子燒結(jié)前，所述導(dǎo)電墊片的高度d的單位為cm。其中，F(xiàn)AW為燒結(jié)前纖維氈克重，單位g/cm².。

N為燒結(jié)氈的孔隙率，

ρ_金屬為該材料金屬的理論密度，單位為g/cm³。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案；本發(fā)明的燒結(jié)為松裝燒結(jié)或半松裝燒結(jié)。

作為優(yōu)選方案；本發(fā)明一種放電等離子燒結(jié)制備金屬纖維燒結(jié)氈的方法；放電等離子燒結(jié)時(shí)，控制施加于預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈和導(dǎo)電墊片的壓力為2～5MPa。

作為優(yōu)選；導(dǎo)電墊片為中空結(jié)構(gòu)；預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈的鋪設(shè)于導(dǎo)電墊片的中空結(jié)構(gòu)中，并控制鋪設(shè)高度H大于導(dǎo)電墊片的高度d；放電等離子燒結(jié)時(shí)，軸向加壓設(shè)備與導(dǎo)電墊片直接接觸。本發(fā)明在燒結(jié)的石墨模具中加入合適高度的導(dǎo)電墊環(huán)，卸掉金屬纖維毛氈在燒結(jié)過(guò)程中受到部分的壓力；這有利于保證產(chǎn)品的孔隙率和通孔率。

作為優(yōu)選方案；本發(fā)明一種放電等離子燒結(jié)制備金屬纖維燒結(jié)氈的方法；導(dǎo)電墊片的材質(zhì)為金屬材質(zhì)或碳材質(zhì)。優(yōu)選為硬質(zhì)石墨。或當(dāng)導(dǎo)電墊片的材質(zhì)為金屬材質(zhì)時(shí)，在導(dǎo)電墊片與填充的預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈之間設(shè)置一層碳紙。這樣操作可以盡可能的粘壁的情況降到最低。同時(shí)，大大延長(zhǎng)墊片和模具的使用壽命。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選；鋪設(shè)好預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈后，在其頂部鋪設(shè)一層碳紙，等離子燒結(jié)時(shí)，碳紙和軸向加壓設(shè)備接觸。這樣操作可以大大延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，并提高產(chǎn)品的質(zhì)量。采用碳質(zhì)材料包裹預(yù)燒結(jié)的金屬纖維氈可以盡可能的保證產(chǎn)品的表面不出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象。這為得到高通孔率的產(chǎn)物，提供了必要了條件。