專利名稱：一種超薄壁多孔金屬管件的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超薄壁多孔金屬管件成形方法，屬于粉末冶金生產(chǎn)工藝中金屬零部件制備領(lǐng)域，特別是提供了一種近凈成形超薄壁多孔金屬管件的凝膠注模形技術(shù)。
背景技術(shù)：
多孔金屬管件主要用于聚醋、油品、制藥、食品飲料及化工產(chǎn)品的過(guò)濾，也用于水及空氣等的過(guò)濾。它具有優(yōu)異的耐腐蝕性、抗氧化性、耐磨性、力學(xué)性能(延性和沖擊強(qiáng)度) 等特性，并且還具有制造工藝簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、可再生等特點(diǎn)，此外還有透過(guò)性、消音等特殊性能，因此在石油化工、能源、環(huán)保、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的過(guò)濾、分離、流體分布等功能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，制備金屬多孔管的方法很多，其中最常用的有等靜壓成形，模壓成形和增塑擠壓。等靜壓成形適用于制備大型管材，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低，壓坯尺寸難于控制，為了得到最終的壓坯尺寸，往往需要對(duì)壓坯再進(jìn)行加工，并且一般該方法生產(chǎn)出的壓坯壁厚都不能太薄，在脫模的過(guò)程中易破碎，而且管長(zhǎng)受模具長(zhǎng)度的限制。模壓成形僅適用于長(zhǎng)度與直徑比不大于3的管材，并且通常都造成壓坯密度的不均勻性，一般只用在小型管成形上。以往制備超細(xì)長(zhǎng)金屬多孔薄壁管都不能達(dá)到一次成型， 往往都需要進(jìn)行焊接才能達(dá)到所需尺寸。增塑擠壓(如專利號(hào)為200910219595. 9的專利)是制取長(zhǎng)而細(xì)的多孔管材的一種有效方法。用這種方法成形的多孔材料縱向密度均勻。由于擠壓成型壓力低，物料中又含有大量可揮發(fā)增塑劑，故特別適于生產(chǎn)有大量連通孔隙、透氣性能好的多孔性材料。但是在擠壓過(guò)程中，顆粒發(fā)生塑性變形，制件孔徑大小不能得到有效控制，難以滿足對(duì)孔隙率及孔徑大小有特殊要求的制件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超薄壁多孔金屬管件的成形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超薄壁多孔管件的制備。用這種方法成形的多孔材料未經(jīng)擠壓變形，所得孔隙分布均勻，且孔徑大小可以控制，本方法適于制備對(duì)孔隙及孔隙率有特殊要求的超薄壁金屬管件。該技術(shù)首先是將金屬粉末和造孔劑與預(yù)先配好的穩(wěn)定的凝膠體系預(yù)混液混合，制成流動(dòng)性良好的懸浮漿料，注入管狀模具中固化成坯體，最后進(jìn)行燒結(jié)成零件，具體技術(shù)工藝如下
1、模具的制作加工出所需尺寸的管件，在內(nèi)壁外壁均勻涂抹一層薄薄的凡士林后豎直放置在平整處，四周圍一圈鐵皮防止?jié)沧⑦^(guò)程中硅膠滲漏。將硅膠與固化劑按100 0. 5 1. 5的比例混合均勻。將具有良好流動(dòng)性的硅膠緩緩澆入管件四周，使硅膠與管件充分
3接觸。經(jīng)過(guò)10、》!充分固化后，取出管件，模具待用。2、懸浮漿料配制將有機(jī)單體(甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)或甲基丙烯酸乙酯 (EMA)或三甲基丙烷三丙烯酸鹽(TMPTA))和有機(jī)溶劑(甲苯或汽油或長(zhǎng)鏈乙醇)按體積比廣120: 1配置成濃度為1(T50 wt%的預(yù)混液。在預(yù)混液中加入預(yù)先混合均勻金屬粉末與造孔劑及其質(zhì)量0. 05^5wt%的分散劑(Solsperse-6000超分散劑或油酸或聚丙烯酸鹽)，并調(diào)節(jié)pH值至9.0 11.0，攪拌均勻后，依次加入0.廣3.5 wt%的催化劑(過(guò)氧化苯甲酰(BPO) 和弓I發(fā)劑(二甲基苯胺)，將其攪拌均勻后澆入模具。3、固化成形將上述的漿料緩慢倒入模具中，常溫下固化成型，一般將固化時(shí)間控制在在30 s 30 min之間。將固化后的坯體置于真空干燥箱或者保護(hù)氣氛內(nèi)(30 90°C)干燥。4、燒結(jié)在真空或保護(hù)氣氛下100(Γ1400 燒結(jié)0. 5^2小時(shí)得到最終超薄壁(厚度可以達(dá)到1. 5mm)多孔金屬管件。在本發(fā)明中，采用的是凝膠注模成形技術(shù)。首先，均勻的漿料具有良好的流動(dòng)性， 解決了制備薄壁管件成形困難的問(wèn)題，可以制備超薄壁的管件，且毛坯有較高的精度；其次，可以通過(guò)控制造孔劑的含量和粒度，調(diào)節(jié)制件的孔隙率及孔徑大??；最后，由于成型坯體中有機(jī)物含量低，不需要專門的脫脂工序，減少了生產(chǎn)的流程。成型坯體有一定的強(qiáng)度， 保證了成型后毛坯的運(yùn)輸轉(zhuǎn)移，而且模具成本很低，使得生產(chǎn)成本降低。與壓力成形技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于
1、由于金屬懸浮凝膠漿料流動(dòng)性好，可以輕易填充超薄壁管件的模具，避免了由于成形時(shí)需要壓力過(guò)大造成的復(fù)雜性狀受限及耗能問(wèn)題，大大改善了成形條件；
2、可以通過(guò)調(diào)節(jié)造孔劑的含量及粒度，控制制件的孔隙率及孔徑大小。3、該技術(shù)只需加入不足5 wt%的有機(jī)物，不需專門脫脂工序，工藝簡(jiǎn)單，使生產(chǎn)成本大幅降低。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施實(shí)例1 薄壁多孔不銹鋼管件制品(直徑65. 5mm，壁厚2. 0mm，高度150mm，孔隙率為62. 4%，孔徑大小為5(Tl00um)的凝膠注模成形
1、稱取300g的325目的不銹鋼粉和30g葡萄糖粉(用160目，300目篩網(wǎng)篩取粒度為 5(Tl00um的顆粒)，加入31 ml甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)和31 ml甲苯的有機(jī)溶液中，混合攪拌；
2、稱取3gSolsperse-6000超分散劑加入第1步漿料中，混合均勻，制得懸浮漿料；
3、分別量取0.4g過(guò)氧化苯甲酰(催化劑)和1. 5 ml 二甲基苯胺(引發(fā)劑)加入懸浮漿料中，攪拌均勻后緩緩倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具，注入后在常溫下固化成型，得到管件坯體；
4、將管件坯體放置在70°C恒溫的干燥箱內(nèi)干燥48h；
5、將干燥后的不銹鋼管件坯體在真空度3.5 X 10-2 下升溫?zé)Y(jié)。溫度控制在 500°C以下時(shí)，升溫速度為1°C/min，其中在300°C保溫2 h，500 1050°C下升溫速度為 4°C/min，并于1050°C保溫2 h燒結(jié)，最終獲得超薄壁多孔不銹鋼管件制品。其中尺寸精度 <0. 5%，重量分散度士 1%，孔隙率為62. 4%，孔徑大小為5(Tl00um。
實(shí)施實(shí)例2 薄壁鈦管件制品(外徑90mm，壁厚3mm，高度170mm，孔隙率為68%，孔徑大小為5(Tl00um)的凝膠注模成形
1、稱取200g的325目的鈦粉和20g葡萄糖粉(用160目，300目篩網(wǎng)篩取粒度為 5(Tl00um的顆粒)，加入58 ml甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)和58ml甲苯的有機(jī)溶液中，混合攪拌；
2、稱取5gSolsperse-6000超分散劑加入第1步漿料中，混合均勻，制得懸浮漿料；
3、分別量取0.75g過(guò)氧化苯甲酰(催化劑)和1.3 ml 二甲基苯胺(引發(fā)劑)加入懸浮漿料中，攪拌均勻后緩緩倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模具，注入后在常溫下固化成型，得到管件坯體；
4、將管件坯體放置在70°C恒溫的干燥箱內(nèi)干燥48h；
5、將干燥后的不銹鋼管件坯體在真空度3.5 X 10-2 下升溫?zé)Y(jié)。溫度控制在 500°C以下時(shí)，升溫速度為1°C/min，其中在300°C保溫2 h，500 1050°C下升溫速度為 4°C/min，并于1400°C保溫2 h燒結(jié)，最終獲得超薄壁多孔鈦管件制品。其中尺寸精度 <0. 5%，重量分散度士0. 8%，孔隙率為68%，孔徑大小為5(Tl00um。
權(quán)利要求
1.種超薄壁多孔金屬管件的成形方法，其特征包括以下工藝步驟(1)模具的制作加工出所需尺寸的管件，在內(nèi)壁外壁均勻涂抹一層薄薄的凡士林后豎直放置在平整處，周圍一圈鐵皮防止?jié)沧⑦^(guò)程中硅膠滲漏；將硅膠與固化劑按100 0. 5^1. 5的比例混合均勻后，將具有良好流動(dòng)性的硅膠緩緩澆入管件四周，使硅膠與管件充分接觸，經(jīng)過(guò)10、他充分固化后，取出管件，模具待用；(2)懸浮漿料配制將有機(jī)單體與有機(jī)溶劑按體積比廣120:1混合，加入預(yù)先混合均勻的合金粉末與造孔劑及其質(zhì)量0.05 5襯％的分散劑，攪拌均勻后，加入0. Γ 3.5 wt% 的催化劑和引發(fā)劑，并同時(shí)真空除氣，然后將其攪拌均勻后澆入步驟(1)所述模具；(3)固化成形將步驟( 所述的懸浮漿料緩慢倒入步驟(1)所述模具中，常溫下固化成型，固化時(shí)間控制在30 s^30 min之間；將固化后的坯體置于真空干燥箱或者保護(hù)氣氛內(nèi)在30 90°C范圍下干燥；(4)燒結(jié)在真空或保護(hù)氣氛下100(Γ1400 燒結(jié)0. 5^2小時(shí)得到最終厚度達(dá)到1. 5mm 超薄壁多孔金屬管件。
2.按照權(quán)利要求1所述超薄壁多孔金屬管件的成形方法，其特征在于步驟(2)所述造孔劑為葡萄糖、蔗糖或尿素。
3.按照權(quán)利要求1所述超薄壁多孔金屬管件的成形方法，其特征在于步驟(2)所述懸浮漿料配制中的有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)或甲基丙烯酸乙酯(EMA)或三甲基丙烷三丙烯酸鹽(TMPTA)，有機(jī)溶劑為甲苯或汽油或長(zhǎng)鏈乙醇。
4.按照權(quán)利要求1所述的超薄壁多孔金屬管件的成形方法，其特征在于步驟(2)所述分散劑為Solsperse-6000超分散劑或油酸或聚丙烯酸鹽，催化劑為過(guò)氧化苯甲酰(ΒΡ0)， 引發(fā)劑為二甲基苯胺或過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀。
全文摘要
一種超薄壁多孔金屬管件的成形方法，屬于粉末冶金生產(chǎn)領(lǐng)域。先將單體和交聯(lián)劑按體積比1~120:1的比例加入有機(jī)溶劑或去離子水中配置成濃度為5~50wt%的預(yù)混液，然后把金屬粉末和造孔劑與配好的穩(wěn)定的凝膠體系預(yù)混液混合，并加入金屬粉末質(zhì)量的0.05~5wt%的分散劑，調(diào)節(jié)pH值經(jīng)攪拌或球磨2~10h后制成流動(dòng)性良好的懸浮漿料。加入0.1~3.5wt%的催化劑和引發(fā)劑進(jìn)行均勻攪拌，并同時(shí)真空除氣后注入大尺寸復(fù)雜形狀的模具，在30~90℃下中固化30s~30min后脫模，坯體經(jīng)真空或保護(hù)氣氛下干燥，最后進(jìn)行燒結(jié)成零件。本方法可制備超薄壁多孔金屬管件制品，避免了壓力成形時(shí)造成的易破碎問(wèn)題。通過(guò)調(diào)節(jié)造孔劑的含量及粒度，控制制件的孔隙率及孔徑大小，且工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)B22F5/10GK102554228SQ201210009548
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者葉青, 楊棟華, 林濤, 王軍, 譚易明, 邵慧萍, 郭志猛, 魏然 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)