粉末烧结多孔体的制备方法及制备该烧结体的预压成型体技术

本发明专利技术公开了一种能够简单有效控制粉末烧结多孔体的孔径尺寸，并能够降低压力成型时成型体裂损几率的粉末烧结多孔体的制备方法以及制备该烧结体的预压成型体。该方法为：步骤包括配料、成型和烧结，配料时针对制备该多孔体的基础原料粉使用形状、大小不同的第一粉体和第二粉体，所述第一粉体相比第二粉体粒度较小且成型时的压制性更好，并且第一粉体占该基础原料粉总质量的10～90％。由于第一粉体具有压制性较好，烧结后孔径较小的特点，第二粉体具有烧结后孔径较大的特点，将上述第一粉体与第二粉体充分混合后，第一粉体可填充在第二粉体之间形成的空隙中，一方面起到控制烧结后材料孔径的作用，一方面改善混合粉料的压制性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末烧结多孔体的制备方法及制备该烧结体的预压成型体。
技术介绍
申请人目前对粉末烧结多孔过滤材料的研究重点集中在材料应用领域的扩展、材料性能的改善、成孔机理的探究和制备工艺的优化等几个方面。在烧结多孔过滤材料应用领域的扩展中，大胆提出了针对一些特定且比较苛刻的应用环境开发出相应的能够满足此应用环境下的化学稳定性(如耐腐蚀性)要求并具有良好过滤性能的新材料。其意义在于，如果该类新材料一旦开发成功，就能够将精密过滤技术带入相应的领域，由此改变该领域的传统处理流程，其结果往往是对环境污染的极大改善以及长期的经济效益和社会效益的提升。但是，在新材料的开发过程中，除对材料成分的研究外，常常还会面临烧结多孔化过程中的诸多问题，例如：烧结致密化、烧结后材料曲折因子过大影响渗透性能、材料孔径难以控制等等。因此，一种新材料的成功开发常会相应涉及到在成孔机理、制备工艺等方面的创新。
技术实现思路
本专利技术旨在提供几种针对特定过滤体系(指待过滤物形成的物质体系，可以是液体体系或气体体系)表现出优异的化学稳定性和良好过滤性能的粉末烧结多孔过滤合金、该合金的制备方法以及制备该合金的预压成型体。本专利技术的第一种粉末烧结多孔过滤合金，其基本是由按质量百分比计26～30％的Mo、0～2％的Fe、0～0.1％的Cr、0～0.02％的C、0～0.1％的Si、0～1％的Mn、0～5％的Al、0～1.5％的Ti以及余量的Ni所构成；用作液体过滤时其平均孔径不大于20μm且相对渗透系数不小于0.2m3/m2·kpa·h，用作气体过滤时其平均孔径不大于60μm且相对透气系数不小于80m3/m2·kpa·h。需要解释的是，上述术语“基本是由……所构成”，在本专利技术中的具体含义是指：该粉末烧结多孔过滤合金可以仅由上述这些元素构成；也可以在主要包含所述元素的基础上添加其他微量的、不会明显改变合金性能的元素，例如Nb、V、W、Y、Ta、Zr、Co等。而关于“相对渗透系数”和“相对透气系数”的具体含义将在具体实施方式中说明。上述第一种粉末烧结多孔过滤合金的特点为：首先，该粉末烧结多孔过滤合金针对完全还原体系(即无氧化性离子存在，如Fe3+、Cu2+等)抗腐蚀性能十分优越；其次，能耐常压下任何温度、任何浓度盐酸的腐蚀；此外，在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气体中均有优良的耐蚀性能；另外也耐卤族催化剂的腐蚀。所述第一种粉末烧结多孔过滤合金比较适用于多种苛刻的石油、化工过程，如盐酸的蒸馏，浓缩；乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。上述第一种粉末烧结多孔过滤合金中，Cr、C、Si、Mn、Al、Ti为可选组分。其中Cr、C、Si、Mn可根据合金具体所处的过滤体系进行添加以提高合金的化学稳定性。Al的主要意义在于添加后可在一定程度上降低合金的曲折因子。当合金能够满足过滤渗透性要求时，可以不加入Al；但在加入Al的情况下，由于在制备合金的高温烧结过程中Al会转变为液相进而促进粉末颗粒的流动，从而使烧结形成的孔道更为圆滑，由此降低合金的曲折因子。出于提高过滤渗透性的目的，所述Al元素的质量百分含量优选为1～5％，还可进一步优选为3～5％。另外，Ti的加入可以提高合金的高温热强度。在可能面对高温过滤体系时(例如300～800℃的高温气体过滤)Ti元素的质量百分含量优选为0.2～1％，进一步优选为0.5～1％。上述第一种粉末烧结多孔过滤合金的制备方法，其步骤包括：1)将各元素粉按照上述设定的比例进行混合，其中Ni粉使用第一镍粉和第二镍粉，所述第一镍粉为长条状，所述第二镍粉为球状或类球状，所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比为1:(1.2～5)，并按第一镍粉占Ni粉总质量的10～90％的比例加入；2)将上述混合粉料依次进行造粒、干燥和压力成型，将干燥温度设定为40～60℃，干燥时间设定为4～8小时，然后进行压力成型，压力成型时在120～200MPa成型压力下保压20～80秒，压力成型后得到预压成型体；3)对预压成型体进行烧结，过程至少包含以下二个阶段：脱脂阶段：烧结温度从室温升至350～450℃，并保温60～300分钟；高温烧结阶段：将烧结温度升至1050～1280℃，并保温60～180分钟；冷却即得到该多孔过滤合金。上述方法中，当制备用作液体过滤的粉末烧结多孔过滤合金，则造粒时可优选采用硬脂酸为造粒剂，硬脂酸的加入量为混合粉料总质量的2～8％；当制备用作气体过滤的粉末烧结多孔过滤合金，则造粒时可优选采用尿素为造粒剂，尿素的加入量为混合粉料总质量的5～20％。另外，所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比还进一步优选为1:(2～4)。压力成型时的成型压力还可进一步优选为120～150MPa。上述的制备方法能够很好的避免烧结致密化问题及压力成型时成型体裂损问题，且可对材料孔径进行有效控制。首先，该方法创造性将构成合金的基础元素Ni的原料粉(Ni粉)分为了第一镍粉和第二镍粉，其中第一镍粉为长条状，第二镍粉为球状或类球状，第一镍粉与第二镍粉的粒度之比为1:(1.2～5)(优选为1:(2～4))，且第一镍粉占Ni粉总质量的10～90％，这样，由于第一镍粉为粒度较小的长条状镍粉，具有压制性较好(成型体不易裂损)，烧结后孔径较小的特点，而第二镍粉为粒度较大的球状或类球状镍粉，具有压制性较差(成型体容易裂损)，烧结后孔径较大的特点，将上述第一镍粉与第二镍粉充分混合后，第一镍粉可填充在第二镍粉之间形成的空隙中，一方面起到控制烧结后材料孔径的作用(根据需要的孔径范围调整第一镍粉的比例，例如30％、50％、70％)，一方面改善混合粉料的混合粉料压制性，降低压力成型时成型体裂损几率；另外，第一镍粉粒度较小可增加Ni粉的整体活性，从而降低烧结温度，促进粉末烧结过程中晶粒的流动和发育，且在一定程度上防止烧结致密化。其次，通过压力成型参数的选择进一步优化了针对特定混合粉料的压制性，进一步改善了压力成型的合格率。并且，根据原料成分，高温烧结阶段将烧结温度升至1050～1280℃并保温60～180分钟的特殊设定可保证烧结时少量液相的产生，很好的避免了烧结致密化问题。实施上述方法的过程中所得到的用于制备粉末烧结多孔过滤合金的预压成型体，构成该预压成型体的粉末颗粒中Ni粉使用第一镍粉和第二镍粉，所述第一镍粉为长条状，所述第二镍粉为球状或类球状，所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比为1:(1.2～5)，且第一镍粉占Ni粉总质量的10～90％。所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比进一步优选为1:(2～本文档来自技高网...

【技术保护点】
粉末烧结多孔体的制备方法，步骤包括配料、成型和烧结，其特征在于：配料时针对制备该多孔体的基础原料粉使用形状、大小不同的第一粉体和第二粉体，所述第一粉体相比第二粉体粒度较小且成型时的压制性更好，并且第一粉体占该基础原料粉总质量的10～90％。

【技术特征摘要】
1.粉末烧结多孔体的制备方法，步骤包括配料、成型和烧结，其特征在于：配料时针对
制备该多孔体的基础原料粉使用形状、大小不同的第一粉体和第二粉体，所述第一粉体相比
第二粉体粒度较小且成型时的压制性更好，并且第一粉体占该基础原料粉总质量的10～90％。
2.如权利要求1所述粉末烧结多孔体的制备方法，其特征在于：所述第一粉体为长条状，
所述第二粉体为球状或类球状，所述第一粉体与第二粉体的粒度之比为1:(1.2～5)。
3.如权利要求2所述粉末烧结多孔体的制备方法，其特征在于：所述第一粉体与第二粉
体的粒度之比为1:(2～4)。
4.如权利要求2所述粉末烧结多孔体的制备方法，其特征在于：所述第一粉体为电解粉，
所述第二粉体为雾化粉。
5.如权利要求1至4中任意一项权利要求所述粉末烧结多孔体的制备方法，其特征在于：
所述多孔体为Ni基合金，则第一粉体为第一镍粉，第二粉体为第二镍粉。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：高麟，汪涛，焦鹏鹤，吴磊，王韬，
申请(专利权)人：成都易态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51