一种金属空心球的粉末冶金制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属空心球的粉末冶金制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯球装入离心模具中，再将由金属粉末、粘合剂溶液和消泡剂配成的浆料一倒入离心模具中，之后离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在烘箱中干燥；将由金属粉末、粘合剂溶液和消泡剂配成的浆料二倒入干燥的离心模具中，之后离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在烘箱中干燥；将干燥后的聚苯乙烯球从离心模具中取出，包埋于氧化铝填料中放在真空炉中进行热解、烧结，得金属空心球。本发明专利技术设计合理、工艺简单且成本低廉。采用本发明专利技术制备方法制备的金属空心球具有球壳壁厚均匀、光滑、完整，球体尺寸易选择，整体结构易控制等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属空心球制备
，尤其是涉及。
技术介绍
目前的热防护体系中间部分所采用的隔热材料一般为氧化铝陶瓷纤维，虽然它质轻，耐热性强以及抗氧化性好，但抗热震性差，导热率随温度的变化很大，而且由于非金属和金属盖板间热膨胀系数的差异，容易引起热循环中的结构不稳定性。而由烧结或连接空心球颗粒制备的空心球金属泡沫内部空心，球壳致密是一种兼具功能和结构双重属性的新型功能材料，能有效地抑制对流和辐射传热。在发动机、燃烧室等高温环境下的缓冲防护、降噪隔热等方面有潜在应用。 目前金属空心球的制备方法有雾化法、金属流化床法和滚粉烧结法等。雾化法产量低(通常只有1% 5%)，而且获得的空心球的尺寸较小；金属流化床法从理论上讲可以制备任何金属及合金的空心球材料，但工序复杂，成本较高；滚粉烧结法制备的空心球表面干燥，壁薄且不易控制，球与球之间需要采用合金粉浆加以粘接，制备效率很低。目前国际、国内对金属空心球材料制备工艺控制的理论研究极为薄弱。以上几种方法都存在球体尺寸不易控制、球壳表面完整性差、球壳壁厚不均匀等现象。离心沉积制备的优点很多，主要包括操作步骤简便且生产成本低廉，可应用材料广泛、成型速度快等优点。但在现有研究技术中，金属空心球制备技术的相关报导很多，但用此法制备金属空心球结构材料的工艺及理论研究，国内外暂无报导，也没有相关专利。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种设计合理、工艺简单、操作步骤简便且生产成本低廉的金属空心球的粉末冶金制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术米用的技术方案是，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、将金属粉末与粘合剂溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液一，之后将消泡剂加入所述悬浮液一中并搅拌均匀得到浆料一；所述粘合剂溶液中粘合剂的质量浓度为O. 1% 1% ;所述悬浮液一的固含量为5% 20% ;所述消泡剂的加入量为所述悬浮一重量的O. 1% O. 3% ；步骤二、将聚苯乙烯球装入离心模具中，再将步骤一中所述浆料一倒入所述离心磨具中，之后将离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料一的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖;步骤三、将金属粉末与粘合剂溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液二，之后将消泡剂加入所述悬浮液二中并搅拌均匀得到浆料二 ；所述粘合剂溶液中粘合剂的质量浓度为5% 15% ;所述悬浮液二的固含量为30% 60% ;所述消泡剂的加入量为所述悬浮液二重量的O. 1% O. 3% ；步骤四、将步骤三中所述浆料二倒入步骤二中干燥后的离心模具中，之后将所述离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料二的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖；步骤五、将聚苯乙烯球从步骤四中干燥后的离心模具中取出，包埋于氧化铝填料中放在真空炉中进行热解、烧结，得到金属空心球。上述的，其特征在于，步骤一中所述金属粉末的平均粒度不大于48 μ m,步骤一中所述金属粉末为不锈钢粉末、钛合金粉末、镍基合金粉末、镍粉或Fe-Al金属间化合物粉末；步骤三中所述金属粉末与步骤一中所述金属粉末为同种金属粉末；步骤三中所述金属粉末的粒度与步骤一中所述金属粉末的粒度相同。 上述的，其特征在于，步骤一和步骤三中所述粘结剂溶液为聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液或羧甲基纤维素溶液。上述的，其特征在于，步骤一和步骤三中所述消泡剂为正辛醇、聚醚消泡剂或磷酸三丁酯，所述聚醚消泡剂为GP型聚醚消泡剂、GPE型聚醚消泡剂或PPE型聚醚消泡剂。上述的，其特征在于，步骤二中所述聚苯乙烯球的粒度不大于4_。上述的，其特征在于，步骤二和步骤四中所述离心的时间为20min 200min,所述离心机的转速为2000r/min 5000r/min ;所述干燥的温度为60°C 90°C，所述干燥的时间为8h 24h。上述的，其特征在于，步骤五中所述热解、烧结的制度为以l°c /min 10°C /min的升温速率将炉内温度升至150°C 250°C时保温30min 90min，之后升至300°C 400°C时保温60min 120min，然后升至450°C 550°C时保温30min 90min，最后升至步骤一中所述金属粉末O. 5 O. 9倍熔点温度时保温120min 180min,之后随炉冷却。本专利技术与现有技术相比具有以下优点I、本专利技术制备方法设计合理、工艺简单、操作步骤简便且生产成本低廉。2、本专利技术制备方法适用于各种金属空心球的制备，采用本专利技术制备方法制备的金属空心球具有球壳壁厚均匀、光滑、完整，球体尺寸易选择，整体结构易控制等优点。下面通过实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。具体实施例方式实施例I步骤一、将平均粒度为25 μ m的316L不锈钢粉末与质量浓度为O. 5%的羧甲基纤维素溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液一，之后将正辛醇加入所述悬浮液一中并搅拌均匀得到浆料一；所述悬浮液一的固含量为20% ;所述正辛醇的加入量为所述悬浮一重量的O. 1% ；步骤二、将粒度为3mm的聚苯乙烯球装入离心模具中，再将步骤一中所述浆料一倒入所述离心模具中，之后将离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料一的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖；所述离心的时间为20min,所述离心机的转速为4000r/min ;所述干燥的温度为60°C，所述干燥的时间为8h ；步骤三、将平均粒度为25 μ m的316L不锈钢粉末与质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液二，之后将磷酸三丁酯加入所述悬浮液二中并搅拌均匀得到浆料二 ；所述悬浮液二的固含量为50% ;所述磷酸三丁酯的加入量为所述悬浮液二重量的O. 2% ；步骤四、将步骤三中所述浆料二倒入步骤二中干燥后的离心模具中，之后将所述离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料二的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖；所述离心的时间为20min，离心机的转速为4000r/min ;所述干燥的温度为60°C，所述干燥的时间为12h ； 步骤五、将聚苯乙烯球从步骤四中干燥后的离心模具中取出，包埋于氧化铝填料中放在真空炉中进行热解、烧结，得到金属空心球；所述热解、烧结的制度为以l°c /min的升温速率将炉内温度升至200 V时保温30min，之后升至350°C时保温60min，然后升至500°C时保温30min，最后升至步骤一中所述316L不锈钢粉末O. 9倍熔点温度时保温120min，之后随炉冷却。实施例2本实施例制备方法与实施例I的制备方法相同，其中不同之处在于步骤二中聚苯乙烯球的粒度为3mm和4mm。实施例3本实施例制备方法与实施例I的制备方法相同，其中不同之处在于步骤二中聚苯乙稀球的粒度为2mm、3mm、3. 5mm和4mm。实施例4本实施例制备方法与实施例I的制备方法相同，其中不同之处在于步骤一与步骤三中所用金属粉末是平均粒度为48 μ m的316L不锈钢粉末。实施例5本实施例制备方法与实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属空心球的粉末冶金制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将金属粉末与粘合剂溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液一，之后将消泡剂加入所述悬浮液一中并搅拌均匀得到浆料一；所述粘合剂溶液中粘合剂的质量浓度为0.1%～1%；所述悬浮液一的固含量为5%～20%；所述消泡剂的加入量为所述悬浮液一重量的0.1%～0.3%；步骤二、将聚苯乙烯球装入离心模具中，再将步骤一中所述浆料一倒入所述离心模具中，之后将离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料一的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖；步骤三、将金属粉末与粘合剂溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液二，之后将消泡剂加入所述悬浮液二中并搅拌均匀得到浆料二；所述粘合剂溶液中粘合剂的质量浓度为5%～15%；所述悬浮液二的固含量为30%～60%；所述消泡剂的加入量为所述悬浮液二重量的0.1%～0.3%；步骤四、将步骤三中所述浆料二倒入步骤二中干燥后的离心模具中，之后将所述离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料二的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖；步骤五、将聚苯乙烯球从离心模具中取出，包埋于氧化铝填料中放在真空炉中进行热解、烧结，得到金属空心球。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：迟煜頔，王建，谈萍，王辉，荆鹏，陈金妹，康新婷，杨坤，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：