[發明專利]一種鐵鋁銅合金微孔過濾材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811546122.5
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109454231B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 沈培智;羅成;趙紅利
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: B22F3/02
• 分類號: B22F3/02;B22F3/04;B22F3/10;B22F3/11;B22F5/10;C22C38/06;C22C38/16;B01D39/20
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

本發明公開了一種鐵鋁銅合金微孔過濾材料的制備方法，步驟包括：(1)選取平均粒徑均為1～100微米的鐵粉、鋁粉和銅粉按質量百分比混和，其中Cu為4～20%，余量的80～69%為Fe、20～31%為Al；(2)采用模壓、或冷等靜壓成型制得生坯，控制壓力100～300MPa，保壓時間10min以內；（3）采用粉末冶金燒結工藝，燒結氣氛為氫氣或惰性氣氛或真空燒結，首先在120～150^OC，保溫30～60分鐘，再以1～10^OC/min速度升至580～620^OC，并在該溫度下保溫60～120分鐘，隨后以1～10^OC/min速度升至1000～1200^O，C，保溫30～120分鐘；冷卻階段，高于500^OC時控制降溫速率為5～20^OC/min。該方法不需添加造孔劑，無污染，產品強度高，抗高溫氧化性和抗硫性能優異，過濾材料孔結構可控且過濾性能好，運行阻力低，易反沖再生。

技術領域

本發明涉及過濾材料的制備技術，具體涉及一種鐵鋁銅合金微孔過濾材料的制備方法。

背景技術

在現代工業生產過程中，過濾材料常用于對多組份混合的固氣或固液進行分離，分級，提純和富集，具有高效節能，工藝簡便，投資少，污染小等優點，廣泛應用于化工，醫藥，已經，環保等領域。隨著環境保護要求的不斷提高，高溫氣體除塵技術備受重視，其核心是高性能過濾材料。針對陶瓷過濾材料存在的抗熱震性不好，可靠性不夠高等問題，世界各國開展了先進金屬多孔過濾材料的研究開發，其中鐵鋁合金多孔材料以其優異的抗高溫氧化和耐硫化腐蝕性能適合在高溫腐蝕環境下工作。其制備方法有以下兩種：

（1）采取以鐵鋁合金粉末為原材料燒結制備鐵鋁合金多孔材料的方法，存在合金粉末價格高且粉末形狀、成分和粒度選擇范圍小，混料過程中需要添加造孔劑、潤滑劑、粘接劑等輔助成分，以及燒結過程溫度高、時間長、廢氣污染較嚴重等問題。

（2）采用鐵、鋁元素粉末反應合成制備鐵鋁合金多孔材料，由于高溫燒結過程中鐵粉和鋁粉易發生自蔓燃反應，導致材料變形問題突出，且材料室溫塑性不高，脆性較大，致使其在隨后加工組裝成過濾元件以及過濾元件性能的一致性等方面存在諸多問題。

為了降低自蔓燃反應對產物形狀造成的不利影響，有研究者提出（1）在鋁的熔點之下進行長時間保溫，采用固相反應分步生成中間產物，減少大量鐵粉和鋁粉直接生成鐵鋁合金時產生的大量熱量，避免發生自蔓燃，但該方法燒結時間長，對設備和工藝的要求很高；（2）在元素粉末中添加一定比例的二氧化硅或碳化硅等惰性粉末，降低鐵粉、鋁粉之間的接觸面積，通過減緩高溫下化學反應的速度而減弱自蔓燃反應傾向。該方法可以緩解產物的變形問題，但對多孔材料的微孔結構及高溫抗氧化性能無改善作用。

因此開發一種新型的不但能改善鐵鋁多孔材料的變形問題而且又能夠改善其微孔結構和高溫抗氧化性能的新材料具有重要的意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種鐵鋁銅合金微孔過濾材料的制備方法，該制備方法能大幅提高生坯在燒結過程中的近終成形性以及濾材的透氣性、抗高溫氧化性等性能，使得過濾原件在運行過程中過濾效率高，運行阻力低，工藝穩定，易于反沖清洗再生。

為此，本發明的技術方案為：一種鐵鋁銅合金微孔過濾材料的制備方法，具體制備步驟如下：

(1)粉末配制：選取平均粒徑均為1～100微米的鐵粉、鋁粉和銅粉，按質量百分比進行配比：Cu為4～20%，在剩余含量中Fe為80～69%、Al為20～31%；

(2)壓制成型：采用模壓、或冷等靜壓成型制得片狀或管狀生坯，其中：壓力控制在100～300MPa，保壓時間控制在10min之內；