一种粉末冶金制备金属多孔盒体的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种粉末冶金制备金属多孔盒体的方法。
【背景技术】
[0002]气流分布元件一般有打孔板、泡罩板、浮阀板、筛网板和多孔板等几种。由于打孔板、泡罩板、浮阀板、筛网板价格相对较低，在常规市场上为大多数用户所接受，但是在气体分布均匀性要求较高的工况条件下，上述几种板材满足不了日益发展的需求。而粉末烧结的多孔板拥有弯曲孔道，使其表面形成紊乱的气流，有一定的混合搅拌作用，增大了气固两相接触的时间和面积，提高了反应效率，因此由粉末冶金多孔材料制成的多孔板成为气流分布元件的发展趋势。
[0003]一种金属多孔盒体既能充当容器，又可用作气流分布元件，该金属多孔盒体可作为气固两相反应器的关键部件。对于金属致密材料而言，现有的冲压成型技术完全满足盒体的制作。但对于多孔材料，其延伸率一般只有1%?3%，几乎不可能冲压成型。而现有的针对金属多孔板材制作盒体的技术都是采用先折弯、再常规焊接的工艺。这种技术存在的缺陷是在常规焊接过程中热影响区不易控制，而且氧含量增加，大大降低了元件的耐腐蚀性。
[0004]因此，亟待研发一种在金属多孔盒体气流分布元件的制备中，避免常规焊接缺陷的粉末冶金制备方法。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种粉末冶金制备金属多孔盒体的方法。该方法避免了常规的折弯-焊接法在焊接过程中的热影响区不易控制以及氧含量的增加等技术问题，提高了其力学性能及耐腐蚀性能，延长了盒体的使用寿命O
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种粉末冶金制备金属多孔盒体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0007]步骤一、采用粉末轧机对金属粉末一进行轧制，得到板坯，然后将板坯在温度为1000°C?1300°C的条件下烧结60min?120min，得到金属多孔板材；所述金属多孔板材的厚度为0.5mm?3.5mm，所述金属多孔板材的孔隙率为20%?40% ；
[0008]步骤二、采用Solidworks软件建立所要制备的金属多孔盒体的三维实体模型，然后利用Solidworks软件自带的钣金展开功能得出金属多孔盒体的下料尺寸，之后利用激光切割机对步骤一中所述金属多孔板材进行切割下料；
[0009]步骤三、采用Proe模具设计软件设计折弯模具，然后依据设计方案制作折弯模具，之后将步骤二中切割下料后的金属多孔板材放置于装有折弯模具的折弯机上，在压力为It?5t，速率为5mm/min?15mm/min的条件下进行折弯，得到半成品盒体；所述半成品盒体的四角均带有缺口；
[0010]步骤四、将金属粉末二加入到聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液中混合均匀，得到浆料；所述金属粉末二的材质与金属粉末一的材质相同；
[0011]步骤五、将步骤四中所述浆料均匀涂布于步骤三中所述半成品盒体的四角以填补缺口，然后将涂布有浆料的半成品盒体放入烧结炉中，在温度为1000°c?1300°C的条件下保温60min?120min进行扩散焊接；
[0012]步骤六、将步骤五中经扩散焊接后的半成品盒体进行修补整形，得到金属多孔盒体。
[0013]上述的一种金属多孔盒体的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属粉末一的粒度为50 μ m?250 μ m。
[0014]上述的一种金属多孔盒体的制备方法，其特征在于，步骤一中所述轧制的速率为0.6m/min?1.6m/min，所述乳制的压力为60t?150t。
[0015]上述的一种金属多孔盒体的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属粉末一的材质为镍、镍合金、钛或不锈钢。
[0016]上述的一种金属多孔盒体的制备方法，其特征在于，步骤四中所述浆料中金属粉末二的质量百分含量为50%?70%。
[0017]上述的一种金属多孔盒体的制备方法，其特征在于，步骤四中所述金属粉末二的粒度为5 μπι?20 μπι。
[0018]上述的一种金属多孔盒体的制备方法，其特征在于，步骤四中所述聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液中聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为0.1%?0.3%，余量为无水乙醇。
[0019]上述的一种金属多孔盒体的制备方法，其特征在于，步骤五中所述扩散焊接在气体流量为lm3/h?4m3/h的氢气气氛下进行，或者在真空度不大于I X KT3Pa的真空条件下进行。
[0020]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0021]1、本发明的原材料来源广泛、易得，制备过程简单，该金属多孔盒体主要用于气流分布，可作为气固两相反应器的关键部件。
[0022]2、采用本发明的方法所制备的金属多孔盒体与现有的折弯-焊接法相比，避免了常规焊接过程中的热影响区不易控制以及氧含量的增加等技术问题，提高了其力学性能及耐腐蚀性能，延长了盒体的使用寿命。
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1至4制备的金属多孔盒体的俯视图。
[0025]图2为本发明实施例1至4制备的金属多孔盒体的主视图。
[0026]图3为本发明实施例1至4切割下料后的金属多孔板材的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]实施例1
[0028]本发明所要制备的金属多孔盒体的规格为300mmX 150mmX20mmXR10mm(所制金属多孔盒体的俯视图如图1所示，其主视图如图2所示)；本发明粉末冶金制备金属多孔盒体的方法包括以下步骤:
[0029]步骤一、采用粉末乳机对金属粉末一进行乳制，控制乳制速率为0.8m/min，乳制的压力为100t，得到板坯，然后将板坯在温度为1200°C的条件下烧结90min，得到厚度为2_，孔隙率为30%的金属多孔板材；所述金属粉末一为粒度为50 ym?250 μm的镍粉；
[0030]步骤二、采用Solidworks软件建立所要制备的金属多孔盒体的三维实体模型，并应用Solidworks软件自带的钣金展开功能得出金属多孔盒体的下料尺寸，然后利用激光切割机对步骤一中所述金属多孔板材进行切割下料，切割下料后的金属多孔板材的结构如图3所示；
[0031]步骤三、采用Proe模具设计软件设计折弯模具，然后依据设计方案制作折弯模具，之后将步骤二中切割下料后的金属多孔板材放置于装有折弯模具的折弯机上，在压力为4t，速率为15mm/min的条件下进行折弯，得到半成品盒体；所述半成品盒体的四角均带有缺口 ；
[0032]步骤四、将金属粉末二加入到聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液中混合均匀，得到浆料，楽料中金属粉末二的质量百分含量为60% ;所述金属粉末二为粒度为5 μπι?20 μπι，材质与金属粉末一相同的镍粉；所述聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液中聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为0.1%，余量为无水乙醇；
[0033]步骤五、将步骤四中所述浆料均匀涂布于步骤三中所述半成品盒体的四角以填补缺口，然后放入烧结炉中，在温度为1200°C的条件下保温lOOmin，使浆料与半成品盒体进行扩散焊接；所述扩散焊接在气体流量为lm3/h的氢气气氛下进行；
[0034]步骤六、将步骤五中经扩散焊接后的半成品盒体进行修补整形，得到金属多孔盒体。
[0035]本实施例采用粉末冶金法制备金属多孔盒体，避免了常规的折弯-焊接法在焊接过程中的热影响区不易控制以及氧含量的增加等技术问题，提高了其力学性能及耐腐蚀性能，延长了盒体的使用寿命。
[0036]实施例2
[0037]本发明所要制备的金属多孔盒体的规格为350mmX 180mmX20mmXRlOmm(所制金属多孔盒体的俯视图如图1所示，其主视图如图2所示)；本发明粉末冶金制备金属多孔盒体的方法包括以下步骤:
[0038]步骤一、采用粉末轧机对金属粉末一进行轧制，控制轧制速率为1.2m/min，轧制的压力为80t，得到板坯，然后将板坯在温度为1000°C的条件下烧结120min，得到厚度为3mm，孔隙率为40%的金属多孔板材；所述金属粉末一为粒度为50 μ m?250 μ m的不锈钢粉；
[0039]步骤二、采用Solidworks软件建立所要制备的金属多孔盒体的三维实体模型，并应用Solidworks软件自带的钣金展开功能得出金属多孔盒体的下料尺寸，然后利用激光切割机对步骤一中所述金属多孔板材进行切割下料，切割下料后的金属多孔板材的结构如图3所示；
[0040]步骤三、采用Proe模具设计软件设计折弯模具，然后依据设计方案制作折弯模具，之后将步骤二中切割下料后的金属多孔板材放置于装有折弯模具的折弯机上，在压力为2t，速率为8mm/min的条件下进行折弯，得到半成品盒体；所述半成品盒体的四角均带有缺口 ；
[0041]步骤四、将金属粉末二加入到聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液中混合均匀，得到浆料，楽料中金属粉末二的质量百分含量为55% ;所述金属粉末二为粒度为5μηι?20 μm，材质与金属粉末一相同的不锈钢粉；所述聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液中聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为0.1%，余量为无水乙醇；
[0042]步骤五、将