[其他]多孔金屬體

無效

• 申請號: 88103047
• 申請日: 1988-05-19
• 公開（公告）號: CN88103047A
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 凱姆·多林·彼爾羅蒂;拉杰·羅歐·伍斯瑞克
• 申請（專利權）人: 康寧玻璃公司
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C1/04;C22C33/02;B01D39/20
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 沈兆南

本發明涉及特別適用作在高氧化和極端熱環境下液體和氣體的過濾介質的硬質多孔體的制備，它由金屬顆粒燒結在一起制得。本發明的優選實施例包含將金屬顆粒擠壓成能用作內燃機的強腐蝕性廢氣流濾料的多孔蜂窩狀結構體。

商業上已開發了用于多種工業用途的多孔陶瓷體，例如，已使用多孔陶瓷蜂窩結構來過濾柴油機廢氣流（美國專利號4，329，162）。盡管多孔陶瓷體在這種環境下仍然是一種普遍的、有用的材料，但人們一直希望發展在強氧化氣氛下表現出較高機械強度、較高熱彈性和較高抗腐蝕性的材料。由于許多金屬被認為固有較陶瓷體高的機械強度和抗熱沖擊性，因此，進行了探索以發展能在極其惡劣環境下，特別是在例如內燃機的廢氣流這種強氧化氣氛下延長工作壽命的多孔金屬體。

對于內燃催化轉換器技術來說，不銹鋼基體是普遍的，美國專利3，788，486提出了使用經燒結的金屬粉末，通常它用作多孔濾料。所揭示的是使用奧氏體不銹鋼圓柱坯料經加工之后作為濾料結構，但沒提到金屬粉末的擠壓。美國專利4，277，374揭出了鐵素體不銹鋼的使用，它包括，為改善多孔基體的抗氧化性而添加鋁，但沒提到擠壓。美國專利4，582，677揭示了作為可擠壓多孔金屬蜂窩結構的100%純鋁、銅、鈦或鋯金屬的使用。

現有技術中粉末制的金屬基體存在燒結性能差和/或機械強度低的不足，或者它們具有弱的抗腐蝕性。

本發明的目的首先在于克服現有技術的不足和提供一種表現出金屬典型機械強度并能承受內燃機廢氣系統中固有的熱循環和氧化腐蝕的硬質多孔金屬體。本發明的基體材料在強腐蝕環境中的穩定性使其能作為一種基體在較弱腐蝕環境中使用而兼具所有上面列舉的優點。

由分析成份基本上為至少80%（重量比）鋁和鐵和不超過約1%從鎂和鈣所組成組系中選取的堿土金屬構成的物體可達到上述目的。因此，本發明基本組成基本上包括分析成份為約50-90%鐵（重量）、5-30%鋁（重量）和不超過約1%鎂和/或鈣，選擇性的添加物包括直至10%錫、直至10%銅和直至10%鉻，但錫、銅和鉻的總量小于約20%。

正如可被估計到的那樣，鐵構成該物體的主要結構組分;其較佳濃度百分數為約70-90%，其中最佳濃度范圍為75-85%。鋁給予了產品中所必需的抗氧化性能，優選范圍為約12-16%，最佳為產品含有約14-15%的鋁。

鎂和/或鈣的存在促進了鐵-鋁組成物的燒結，而且含有鎂和/或鈣抑制在鋁上產生一層Al₂O₃層，在鋁上有形成一層10-20的Al₂O₃層的固有傾向;這個層嚴重地限制了鋁顆粒的燒結，實質上金屬鈣和鎂起著氧的受體的作用，因此允許鋁和鐵很好地燒結成為堅固的整體。

盡管錫的含有是非強制性的，但直到10%錫的存在對促進和增強燒結是有利的;較佳的組成范圍為約3-7%，最佳為約4-5%。同樣，盡管銅的含有是非必要的，但直到10%銅的存在是高度希望的，銅具有抑制錫熱折的能力，因為錫不溶于鋁，鋁和錫顆粒在一起燒結的結果使錫趨向于分離出來，銅的加入限制了這種分離并促進錫在鋁-鐵系中用作燒結助劑，銅加入的效果幾乎可立即被看出;然而，在限制錫分離和有利于錫作為一種助燒結劑上真正的實質性改善在約3%銅時才變得明顯，較佳銅含量為約3-8.5%，最佳范圍為約5-7%。

直到10%鉻的加入看來會增加最終產物的延展性，通常需要至少5%鉻以達到顯著的改善。

廣義來說，制備本發明硬質多孔體的方法包括將鋁、鐵和鎂和/或鈣以及可選擇加入的錫、銅和/或鉻燒結成燒結體，兩種進行燒結過程的方法被發現是可行的，說明如下：

第一種方法包含有四個基本步驟：

（a）制備較佳以顆粒形式金屬的均勻混和物，

（b）將此混和物與足夠數量的有機粘合劑/載體介質混合以制得一種易成形的混合料。

（c）將此混合料形成所希望結構的形體;并

（d）將此形體在基本無氧化氣氛下燒至溫度約1000℃-1400℃并保持一段足夠長的時間以蒸發多余的鎂和/或鈣，并將顆粒燒結成所希望孔隙率的最終形體。

如果希望的話，可通過將粉末混和入粘合劑/載體介質以形成一種均質的混和料而使步驟（a）和（b）合并。