[發明專利]一種輥軋式連續電阻燒結制備金屬纖維多孔材料的方法及設備

有效

• 申請號: 202011055049.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112157264B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 葛鵬;劉宇;王曉哲;廖強;侯鵬;高建平
• 申請（專利權）人: 西部金屬材料股份有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F3/10;B22F3/105;B22F3/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明涉及金屬纖維多孔材料生產技術領域，提供了一種輥軋式連續電阻燒結制備金屬纖維多孔材料的方法及設備。本發明將金屬纖維松鋪成纖維堆疊層，然后依次進行預壓、針刺成型和軋輥電阻燒結，得到金屬纖維多孔材料。本發明首次采用輥軋式連續電阻燒結的方法制備金屬纖維多孔材料，使預成型金屬纖維通過通電的軋輥，電流通過金屬纖維，利用電流使金屬纖維產生微放電和焦耳熱，通過原子擴散而實現燒結。本發明提供的方法操作方法簡單、燒結時間短、成本低，所得產品性能優異。本發明還提供了一種輥軋式連續電阻燒結制備金屬纖維多孔材料的設備，利用本發明的設備制備金屬纖維多孔材料，能夠實現連續生產，大幅提高生產效率，適用于大規模工業生產。

技術領域

本發明涉及金屬纖維材料制備技術領域，尤其涉及一種輥軋式連續電阻燒結制備金屬纖維多孔材料的方法及設備。

背景技術

金屬纖維多孔材料作為第三代金屬多孔材料，具有高孔隙率、全通孔、可加工和可設計等優點，能夠應用于過濾分離、吸聲降噪、電磁屏蔽、催化載體、高效燃燒、燃料電池和強化對流及換熱等領域。這種由孔隙、結點和纖維骨架三要素構成的微結構是近年來國內外廣泛關注的新型結構與功能一體化材料。

燒結工藝是影響金屬纖維多孔材料微結構的一個關鍵過程，目前，金屬纖維多孔材料的燒結技術主要包括固相燒結和液相燒結兩種。固相燒結是整個燒結過程中不產生液相，該方法是在傳統的粉末燒結技術的基礎上發展形成的，使用較為普遍；液相燒結是向金屬纖維中加入低熔點的組分，在燒結過程中能夠生產液相，從而在低溫和短時條件下可以實現纖維間的冶金結合，適用于高熔點金屬纖維多孔材料的制備。這兩種燒結技術都需要在800～1200℃高溫和真空狀態下保溫3～10h，再加上升溫和降溫過程，燒結周期可能長達30個小時，因此，這兩種方法均存在能耗較大、燒結時間過長等缺點。

中國發明專利CN109175363A公開了一種放電等離子燒結制備金屬纖維燒結氈的方法，該專利中使用放電等離子法進行燒結，實際應用時具有很大的局限性，首先該方法需要將爐內壓強控制在1×10^-2Pa以下，如此低的真空度造成相應的真空設備費用高，導致成本較高；其次該方法是間歇式生產，難以大規模量產，抽真空、卸真空和冷卻都需要較長的時間，無法實現連續生產；最后該方法會出現模具壽命較短和表面閉孔等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種輥軋式連續電阻燒結制備金屬纖維多孔材料的方法及設備，本發明提供的方法操作簡單方便、成本低、燒結時間短，適用于大規模工業化生產，所得金屬纖維多孔材料性能優異。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種輥軋式連續電阻燒結制備金屬纖維多孔材料的方法，包括以下步驟：

將金屬纖維松鋪成纖維堆疊層，然后依次進行預壓、針刺成型和軋輥電阻燒結，得到金屬纖維多孔材料；

其中，所述軋輥電阻燒結具體為：將針刺成型所得預成型金屬纖維在保護氣氛或真空條件下，依次通過若干組通電的軋輥，使電流通過金屬纖維進行電阻燒結；所述軋輥的組數≥2組；每組軋輥均包括對稱設置的上軋輥和下軋輥，預成型金屬纖維從上軋輥和下軋輥之間通過。

優選的，所述上軋輥和下軋輥分別連接電源的正極和負極；所述電源為直流-脈沖電流疊加電源或直流-交流疊加電源；每個軋輥的電流密度獨立地為3～25A/cm²；

所述軋輥以0.01～0.5m/min的線速度運動，所述軋輥電阻燒結的時間為3～20min，所述軋輥電阻燒結的時間為預成型金屬纖維進入第一組軋輥到通過最后一組軋輥之間的時間。

優選的，所述軋輥的材質為耐熱不銹鋼，所述軋輥的直徑為50～500mm；所述軋輥的組數為2～8組，按照預成型金屬纖維通過的順序，每組軋輥的溫度依次升高，每組軋輥的軋輥間隙依次減小。