專利名稱：一種金屬纖維燒結氈的制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料加工工程技術領域，具體涉及一種金屬纖維燒結氈的制備方法。
背景技術：
金屬纖維燒結氈是金屬纖維多孔材料的一種，具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、孔隙可控、滲透性能好、強度高等優點，金屬纖維燒結氈作為一種多功能材料在吸聲降噪、過濾分離、傳熱等領域具有廣泛應用前景。材料的微結構，如纖維絲徑、纖維的結合狀態、孔徑均是影響性能的關鍵因素。
0003]在金屬纖維燒結氈的成形和燒結過程中，根據其組成絲徑的不同，其燒結溫度不同，為獲得較好的燒結狀態，可采取降低纖維絲徑和提高燒結溫度兩種方案，但前者會降低材料孔徑，后者會減小孔隙度，極大限制了材料可控的孔結構范圍，影響其應用推廣。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種制備工藝簡單、方案簡便可行、可操作性強的金屬纖維燒結氈的制備方法。利用該方法制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向呈梯度分布，上層的細絲徑纖維分布比例高于下層，使得金屬纖維燒結氈在燒結前就有了特殊的微結構組成，該微結構組成能夠使金屬纖維在較低的燒結溫度便可實現良好的冶金結合，大大提高了金屬纖維燒結氈的整體強度，顯著降低了生產成本。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、選取2 4種絲徑規格的金屬纖維，分別送入纖維牽切機中牽切得到長度為10_ 50_的金屬纖維；步驟二、將步驟一中牽切后的金屬纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀；步驟三、將步驟二中分散后的金屬纖維一起送入氣流鋪氈機中，同時向氣流鋪氈機中通入空氣氣流，將金屬纖維在氣流壓力為760Pa IOOOPa的條件下進行鋪制，得到單重為100g/m2 500g/m2的金屬纖維毛氈；步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于燒結爐中，在保護氣氛或真空條件下燒結，得到金屬纖維燒結氈。上述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬纖維為不銹鋼纖維、銅纖維、鈦纖維或FeCrAl纖維。上述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬纖維的絲徑為5 μ m 50 μ m。上述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟四中所述保護氣氛為氫氣氣氛、氬氣氣氛或氮氣氣氛。
上述的ー種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟四中所述真空條件的真空度為 I X KT2Pa I X l(T3Pa。上述的ー種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟四中所述燒結的溫度為850°C 1150°C，燒結的時間為Ih 3h。本發明與現有技術相比具有以下優點(I)本發明選用2 4種絲徑規格的金屬纖維，利用不同絲徑規格金屬纖維的組合搭配，使得后續的燒結過程中，細絲徑的金屬纖維更易燒結形成燒結結點，解決了粗絲徑金屬纖維難以形成燒結結點，使金屬纖維燒結氈整體達到冶金結合的狀態；本發明通過粗、細絲徑金屬纖維的互補搭配，能夠在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果。
(2)本發明所制備的金屬纖維毛氈和金屬纖維燒結氈均能夠制備具有較高孔隙度的金屬纖維多孔材料，解決了粗絲徑金屬纖維不易制備高孔隙度多孔材料的難題。本發明在金屬纖維燒結氈的制備領域中是一大突破，不僅使金屬纖維燒結氈材料的高溫成形エ藝得到改善，也解決了粗絲徑金屬纖維不易制備高孔隙度多孔材料的難題，而且顯著降低了生產成本。(3)本發明選取2 4種絲徑規格的金屬纖維，首先將金屬纖維進行牽切并分散為絮狀，然后在氣流鋪氈機中鋪氈，分散為絮狀的金屬纖維在空氣氣流的作用下混合均勻，又在重力作用下緩慢沉積下來，由于相同長度且相同材質的條件下，較粗絲徑的金屬纖維比較細絲徑的金屬纖維重量大，因此會較快沉積下來，較細絲徑的金屬纖維則較慢沉積，因此鋪制得到的金屬纖維毛氈的纖維絲徑在厚度方向呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于纖維氈下層，這使得金屬纖維燒結氈在燒結前就有了特殊的微結構組成，該微結構能夠使得金屬纖維在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果；采用本發明制備的金屬纖維燒結氈的抗拉強度比単一絲徑規格的金屬纖維燒結氈提高了5MPa 15MPa。(5)本發明制備エ藝簡單，方案簡便可行，可操作性強，使金屬纖維燒結氈的制備方法不僅僅局限于單ー絲徑的范圍內。(6)本發明所制備的金屬纖維毛氈和金屬纖維燒結氈均可廣泛用于各應用領域，如過濾分離、吸聲降噪、傳熱、輕質結構件等。下面結合實施例對本發明作進ー步詳細說明。
具體實施例方式實施例I本實施例的金屬纖維燒結氈的制備方法包括以下步驟步驟一、選取絲徑分別為8 μ m和12 μ m的不銹鋼纖維，分別送入纖維牽切機中牽切至不銹鋼纖維的長度為20mm ；步驟ニ、將步驟一中牽切后的不銹鋼纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀；步驟三、將步驟ニ中分散后的絲徑為8 μ m的不銹鋼纖維和絲徑為12 μ m的不銹鋼纖維按質量比I : 2同時送入美國Rando(蘭多)公司生產的氣流鋪氈機中，同時向氣流鋪氈機中通入空氣氣流，將金屬纖維在空氣氣流壓カ為850Pa的條件下鋪制得到單重為300g/m2的金屬纖維毛氈；步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于真空燒結爐中，在真空度為lX10_2Pa的條件下進行燒結，燒結溫度為1150°C，燒結時間為2h，得到金屬纖維燒結氈。本實施例制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于纖維氈下層，特殊的微結構組成使金屬纖維在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果，本實施例制備的金屬纖維燒結氈的抗拉強度比単一絲徑規格的不銹鋼金屬纖維燒結氈提高了 6MPa。實施例2本實施例的金屬纖維燒結氈的制備方法包括以下步驟步驟一、選取絲徑分別為10 μ m和25 μ m的銅纖維，分別送入纖維牽切機中牽切至 銅纖維的長度為IOmm ；步驟ニ、將步驟一中牽切后的銅纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀；步驟三、將步驟ニ中分散后的絲徑為10 μ m的銅纖維和絲徑為25 μ m的銅纖維按質量比I : I同時送入美國Rando (蘭多)公司生產的氣流鋪氈機中，同時向氣流鋪氈機中通入空氣氣流，將金屬纖維在空氣氣流壓カ為760Pa的條件下鋪制得到單重為500g/m2的金屬纖維毛氈；步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于真空燒結爐中，在真空度為lX10_3Pa的條件下進行燒結，燒結溫度為850°C，燒結時間為3h，得到金屬纖維燒結氈。本實施例制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于纖維氈下層，特殊的微結構組成使金屬纖維在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果，本實施例制備的金屬纖維燒結氈的抗拉強度比単一絲徑規格的銅金屬纖維燒結氈提高了 8MPa。實施例3本實施例的金屬纖維燒結氈的制備方法包括以下步驟步驟一、選取絲徑分別為10 μ m、30 μ m和50 μ m的鈦纖維，分別送入纖維牽切機中牽切至鈦纖維的長度為50mm ；步驟ニ、將步驟一中牽切后的鈦纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀；步驟三、將步驟ニ中分散后的絲徑為10 μ m的鈦纖維、絲徑為30 μ m的鈦纖維和絲徑為50 μ m的鈦纖維按質量比I : 3 2同時送入美國Rando (蘭多)公司生產的氣流鋪氈機中，同時向氣流鋪氈機中通入空氣氣流，將金屬纖維在空氣氣流壓カ為IOOOPa的條件下鋪制得到單重為500g/m2的金屬纖維毛氈；步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于氣氛燒結爐中，在氫氣氣氛保護下進行燒結，燒結溫度為1000°c，燒結時間為lh，得到金屬纖維燒結氈。本實施例制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于纖維氈下層，特殊的微結構組成使金屬纖維在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果，本實施例制備的金屬纖維燒結氈的抗拉強度比単一絲徑規格的鈦金屬纖維燒結氈提高了 8MPa。實施例4本實施例的金屬纖維燒結氈的制備方法包括以下步驟
步驟一、選取絲徑分別為10 μ m、20 μ m和40 μ m的FeCrAl纖維，分別送入纖維牽切機中牽切至FeCrAl纖維的長度為30mm ；步驟ニ、將步驟一中牽切后的FeCrAl纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀；步驟三、將步驟ニ中分散后的絲徑為ΙΟμπι的FeCrAl纖維、絲徑為20 μ m的FeCrAl纖維和絲徑為40 μ m的FeCrAl纖維按質量比1:1:2同時送入美國Rando (蘭多)公司生產的氣流鋪租機中，同時向氣流鋪租機中通入空氣氣流，將金屬纖維在空氣氣流壓カ為IOOOPa的條件下鋪制得到單重為500g/m2的金屬纖維毛氈；步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于氣氛燒結爐中，在氬氣氣氛保護下進行燒結，燒結溫度為1000°c，燒結時間為lh，得到金屬纖維燒結氈。本實施例制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向均呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于纖維氈下層，特殊的微結構組成使金屬纖維在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果，本實施例制備的金屬纖維燒結氈的抗拉強度 比単一絲徑規格的FeCrAl金屬纖維燒結氈提高了 15MPa。實施例5本實施例的金屬纖維燒結氈的制備方法包括以下步驟步驟一、選取絲徑分別為10 μ m、15 μ m和20 μ m的銅纖維，分別送入纖維牽切機中牽切至銅纖維的長度為25mm ；步驟ニ、將步驟一中牽切后的銅纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀；步驟三、將步驟ニ中分散后的絲徑為10 μ m的銅纖維、絲徑為15 μ m的銅纖維和絲徑為20 μ m的銅纖維按質量比2 3 4同時送入美國Rando (蘭多)公司生產的氣流鋪氈機中，同時向氣流鋪氈機中通入空氣氣流，將金屬纖維在空氣氣流壓カ為IOOOPa的條件下鋪制得到單重為100g/m2的金屬纖維毛氈；步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于氣氛燒結爐中，在氮氣氣氛保護下進行燒結，燒結溫度為850°C，燒結時間為2h，得到金屬纖維燒結氈。本實施例制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于纖維氈下層，特殊的微結構組成使金屬纖維在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果，本實施例制備的金屬纖維燒結氈的抗拉強度比単一絲徑規格的銅金屬纖維燒結氈提高了 8MPa。實施例6本實施例的金屬纖維燒結氈的制備方法包括以下步驟步驟一、選取絲徑分別為10 μ m、15 μ m和50 μ m的鈦纖維，分別送入纖維牽切機中牽切至鈦纖維的長度為50mm ；步驟ニ、將步驟一中牽切后的鈦纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀；步驟三、將步驟ニ中分散后的絲徑為10 μ m的鈦纖維、絲徑為15 μ m的鈦纖維和絲徑為50 μ m的鈦纖維按質量比I : 2 2同時送入美國Rando (蘭多)公司生產的氣流鋪氈機中，同時向氣流鋪氈機中通入空氣氣流，將金屬纖維在空氣氣流壓カ為IOOOPa的條件下鋪制得到單重為300g/m2的金屬纖維毛氈；步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于氣氛燒結爐中，在氬氣氣氛保護下進行燒結，燒結溫度為1100°c，燒結時間為lh，得到金屬纖維燒結氈。
本實施例制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向均呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于纖維氈下層，特殊的微結構組成使金屬纖維在較低的燒結溫度即可獲得較多的燒結結點，容易達到冶金結合的效果，本實施例制備的金屬纖維燒結氈的抗拉強度比単一絲徑規格的鈦金屬纖維燒結氈提高了 12. 5MPa。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制。凡是根據發明技 術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、選取2 4種絲徑規格的金屬纖維，分別送入纖維牽切機中牽切得到長度為IOmm 50_的金屬纖維； 步驟二、將步驟一中牽切后的金屬纖維分別置于纖維分散機中分散為絮狀； 步驟三、將步驟二中分散后的金屬纖維一起送入氣流鋪氈機中，同時向氣流鋪氈機中通入空氣氣流，將金屬纖維在氣流壓力為760Pa IOOOPa的條件下進行鋪制，得到單重為100g/m2 500g/m2的金屬纖維毛租； 步驟四、將步驟三中所述金屬纖維毛氈置于燒結爐中，在保護氣氛或真空條件下燒結，得到金屬纖維燒結氈。
2.根據權利要求I所述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬纖維為不銹鋼纖維、銅纖維、鈦纖維或FeCrAl纖維。
3.根據權利要求I所述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟一中所述金屬纖維的絲徑為5 μ m 50 μ m。
4.根據權利要求I所述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟四中所述保護氣氛為氫氣氣氛、IS氣氣氛或氮氣氣氛。
5.根據權利要求I所述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟四中所述真空條件的真空度為I X IO-2Pa I X 10 O
6.根據權利要求I所述的一種金屬纖維燒結氈的制備方法，其特征在于，步驟四中所述燒結的溫度為850°C 1150°C，燒結的時間為Ih 3h。
全文摘要
本發明提供了一種金屬纖維燒結氈的制備方法，包括以下步驟一、選取2～4種絲徑規格的金屬纖維，分別送入纖維牽切機中牽切；二、分別置于纖維分散機中分散為絮狀；三、同時送入氣流鋪氈機中鋪制得到金屬纖維毛氈；四、將金屬纖維毛氈在保護氣氛或真空條件下燒結，得到金屬纖維燒結氈。本發明制備工藝簡單，方案簡便可行，可操作性強；利用本發明制備的金屬纖維燒結氈的纖維絲徑在厚度方向呈梯度分布，上層的細纖維分布比例高于下層，使金屬纖維燒結氈在燒結前就有了特殊的微結構組成，能夠在較低的燒結溫度便可實現良好的冶金結合，解決了大絲徑纖維不易制備高孔隙度孔材料的難題，大大提高了金屬纖維燒結氈的整體強度，顯著降低了生產成本。
文檔編號B22F3/11GK102861912SQ20121035580
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月23日 優先權日2012年9月23日
發明者敖慶波, 湯慧萍, 朱紀磊, 王建忠, 支浩, 馬軍 申請人:西北有色金屬研究院