一种柔性金属复合纤维多孔材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种柔性金属复合纤维多孔材料及其制备方法和应用，涉及金属多孔材料技术领域。本发明专利技术提供的柔性金属复合纤维多孔材料包括金属多孔材料柔性基层和通过磁控溅射或化学气相沉积冶金结合在所述金属多孔材料柔性基层纤维表面的钨沉积层；所述金属多孔材料柔性基层包括金属纤维纱线、金属纤维织物、金属纤维棉或金属纤维网。本发明专利技术提供的柔性金属复合纤维多孔材料，是在金属多孔材料柔性基层上沉积钨层，柔性基层具有良好的透气性、柔韧性和可加工性，钨层包裹在金属纤维表层，既保持了芯部的柔韧性，又能充分发挥钨层的抗热冲击和抗辐照等自身特性。本发明专利技术提供的柔性金属复合纤维多孔材料成功地实现了钨纤维多孔材料的柔韧化。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性金属复合纤维多孔材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属多孔材料
，特别涉及一种柔性金属复合纤维多孔材料及其制备方法和应用。
技术介绍
钨(W)具有典型的体心立方结构，具有高密度、高熔点、高硬度、热膨胀系数小、抗腐蚀性和优异的抗氧化性能以及导电导热性能等，已在航空航天、电子、化工等领域得到广泛的应用。柔性金属纤维多孔材料具有孔隙率高、柔韧性好、耐温、耐腐蚀等特征，是非常优良的液体过滤及烟气除尘用材料。由于柔性金属纤维多孔材料和钨具有上述诸多特殊的结构及功能特性，若能将钨制成柔性钨纤维多孔材料将具有更为广阔的应用空间。但是钨因其自身的低塑性及高熔点(高达3410℃)导致其纤维制备及烧结成毡难度非常大，柔性钨纤维多孔材料未见报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种柔性金属复合纤维多孔材料及其制备方法和应用。本专利技术实现了钨纤维多孔材料的柔韧化。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种柔性金属复合纤维多孔材料，包括金属多孔材料柔性基层和通过磁控溅射或化学气相沉积冶金结合在所述金属多孔材料柔性基层纤维表面的钨沉积层；所述金属多孔材料柔性基层包括金属纤维纱线、金属纤维织物、金属纤维棉或金属纤维网。优选地，所述金属纤维纱线由2～6股金属长丝加捻制成；所述金属长丝的丝径为1～20μm，长度大于1000mm。优选地，所述金属多孔材料柔性基层的材质包括不锈钢、钛、钛合金、铜、铜合金、镍和镍合金中的一种或多种。优选地，所述钨沉积层的厚度为金属多孔材料柔性基层纤维丝径的0.1～10倍。本专利技术提供了以上技术方案所述柔性金属复合纤维多孔材料的制备方法，当通过磁控溅射制备时，包括以下步骤：以高纯钨靶为溅射源，以氩气为工作气体，对所述金属多孔材料柔性基层进行磁控溅射沉积钨层，得到所述柔性金属复合纤维多孔材料；当通过化学气相沉积制备时，包括以下步骤：以钨的前驱体气体和还原性气体为反应气体，通入载气，对所述金属多孔材料柔性基层进行化学气相沉积，在金属纤维表面形成钨沉积层，得到所述柔性金属复合纤维多孔材料；所述钨的前驱体气体为卤化物气体。优选地，所述磁控溅射的溅射功率大于150W，工作压力小于20Pa。优选地，所述钨的前驱体气体为WF6气体或WCl6气体；所述还原性气体为H2或SiH4；所述载气为Ar、He或N2。优选地，当钨的前驱体气体为WF6气体时，所述化学气相沉积的沉积温度为400～700℃，压强为100～105Pa；WF6气体与还原性气体的摩尔比为1:1～1:5；当钨的前驱体气体为WCl6气体时，所述化学气相沉积的沉积温度为700～1200℃，压强为100～105Pa；WCl6气体与还原性气体的摩尔比为1:1～1:5。优选地，所述磁控溅射或化学气相沉积后，还包括对所得材料进行热处理；所述热处理的温度为1000～1600℃，时间为0.5～5h。本专利技术提供了以上技术方案所述柔性金属复合纤维多孔材料或以上技术方案所述制备方法得到的柔性金属复合纤维多孔材料在核辐射防护领域中的应用。本专利技术提供了一种柔性金属复合纤维多孔材料，包括金属多孔材料柔性基层和通过磁控溅射或化学气相沉积冶金结合在所述金属多孔材料柔性基层纤维表面的钨沉积层；所述金属多孔材料柔性基层包括金属纤维纱线、金属纤维织物、金属纤维棉或金属纤维网。本专利技术提供的柔性金属复合纤维多孔材料，是在金属多孔材料柔性基层上沉积钨层，柔性基层具有良好的透气性、柔韧性和可加工性，钨层包裹在金属纤维表层(包括金属纤维外轮廓和孔结构的孔隙内)，既保持了芯部的柔韧性，又能充分发挥钨层的抗热冲击和抗辐照等自身特性；而且，本专利技术是通过磁控溅射或化学气相沉积实现柔性基层和钨层的冶金结合，柔性基层金属纤维之间的搭接点没有烧结在一起，可以自由转动和移动，得到的复合材料柔韧性和变形能力强。本专利技术提供的柔性金属复合纤维多孔材料成功地实现了钨纤维多孔材料的柔韧化，所述柔性金属复合纤维多孔材料可在核辐射防护领域中有效应用。本专利技术提供了所述柔性金属复合纤维多孔材料的制备方法，与粉末冶金制备钨多孔材料的方法相比，不需要高温烧结，能够显著降低能耗，尤其是化学气相沉积法制备钨沉积层，能够避免熔炼锻造高熔点钨的加工难度，可在远低于钨的熔点下沉积厚度可控的钨层，且化学气相沉积绕射性好，能在金属纤维表面和孔洞内沉积钨层，提高柔性钨复合纤维多孔材料的柔韧性、防辐射性能和透气性。进一步地，本专利技术通过对磁控溅射或化学气相沉积后的材料进行热处理，能够提高钨层与金属纤维之间的界面结合强度，避免钨层脱落。本专利技术提供的制备方法过程简单，易于操作。附图说明图1为实施例1得到的柔性Cu/W复合纱线的结构示意图；图2为实施例1中磁控溅射的装置示意图；图3为实施例2得到的柔性钨复合纤维多孔材料的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种柔性金属复合纤维多孔材料，包括金属多孔材料柔性基层和通过磁控溅射或化学气相沉积冶金结合在所述金属多孔材料柔性基层纤维表面的钨沉积层；所述金属多孔材料柔性基层包括金属纤维纱线、金属纤维织物、金属纤维棉或金属纤维网。本专利技术提供的柔性金属复合纤维多孔材料包括金属多孔材料柔性基层，所述金属多孔材料柔性基层包括金属纤维纱线、金属纤维织物、金属纤维棉或金属纤维网。在本专利技术中，所述金属纤维纱线优选由2～6股金属长丝加捻制成；所述金属长丝的丝径优选为1～20μm，更优选为12～15μm，长度优选大于1000mm。在本专利技术中，所述金属纤维织物优选包括金属纤维机织布或金属纤维无纺布；所述金属纤维无纺布优选为金属纤维针刺毡。在本专利技术中，所述金属纤维织物、金属纤维棉和金属纤维网的纤维丝径优选为1～100μm，更优选为5～25μm，长度优选为8～75mm。在本专利技术中，所述金属多孔材料柔性基层的孔隙率优选为40～98％，更优选为60～80％。在本专利技术中，所述金属多孔材料柔性基层的材质优选包括不锈钢、钛、钛合金、铜、铜合金、镍和镍合金中的一种或多种。在本专利技术具体实施例中，所述金属多孔材料优选为铜纤维纱线、不锈钢纤维针刺毡和镍纤维机织布。在本专利技术中，所述金属多孔材料柔性基层由金属纤维三维网状搭接构成，金属纤维之间机械钩连，界面之间无粘接，可以相对运动，金属纤维搭接成的孔结构是开孔状态，因此，所述金属多孔材料柔性基层具有透气性和柔韧性。本专利技术对所述金属多孔材料柔性基层的来源没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。本专利技术提供的柔性金属复合纤维多孔材料包括通过磁控溅射或化学气相沉积冶金结合在所述金属多孔材料柔性基层纤维表面的钨沉积层。在本专利技术中，所述钨沉积层的厚度优选为金属多孔材料柔性基层纤维丝径的0.1～10倍，更优选为0.2～4倍。本专利技术是在金属多孔材料柔性基层上沉积钨层，柔性基层具有良好的透气性、柔韧性和可加工性，钨层包裹在金属纤维表层(包括金属纤维外轮廓和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性金属复合纤维多孔材料，其特征在于，包括金属多孔材料柔性基层和通过磁控溅射或化学气相沉积冶金结合在所述金属多孔材料柔性基层纤维表面的钨沉积层；所述金属多孔材料柔性基层包括金属纤维纱线、金属纤维织物、金属纤维棉或金属纤维网。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性金属复合纤维多孔材料，其特征在于，包括金属多孔材料柔性基层和通过磁控溅射或化学气相沉积冶金结合在所述金属多孔材料柔性基层纤维表面的钨沉积层；所述金属多孔材料柔性基层包括金属纤维纱线、金属纤维织物、金属纤维棉或金属纤维网。


2.根据权利要求1所述的柔性金属复合纤维多孔材料，其特征在于，所述金属纤维纱线由2～6股金属长丝加捻制成；所述金属长丝的丝径为1～20μm，长度大于1000mm。


3.根据权利要求1或2所述的柔性金属复合纤维多孔材料，其特征在于，所述金属多孔材料柔性基层的材质包括不锈钢、钛、钛合金、铜、铜合金、镍和镍合金中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的柔性金属复合纤维多孔材料，其特征在于，所述钨沉积层的厚度为金属多孔材料柔性基层纤维丝径的0.1～10倍。


5.权利要求1～4任意一项所述柔性金属复合纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，当通过磁控溅射制备时，包括以下步骤：
以高纯钨靶为溅射源，以氩气为工作气体，对所述金属多孔材料柔性基层进行磁控溅射沉积钨层，得到所述柔性金属复合纤维多孔材料；
当通过化学气相沉积制备时，包括以下步骤：以钨的前驱体气体和还原性气体为反应气体，通入载气，对所述金属多孔材料柔性基层进行化学气相沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛鹏，高建平，席锦会，王晓哲，
申请(专利权)人：西部金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61