[发明专利]节流及微流量精确控制用金属多孔材料芯体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种节流及微流量精确控制用金属多孔材料芯体的制备方法。

背景技术

国际上制作微流量控制器的公司主要有MOTT公司和GKN公司，流量控制范围为28300cm³/min～1×10^-6cm³/min，压差高达10.2MPa，材质包括316L不锈钢、Inconel、蒙乃尔、哈氏合金、镍等。

目前国内的多孔材料一般应用在过滤与分离方面，而在限流用的微流量控制器中应用较少。国内限流器的芯体大多是传统节流体(毛细管、圆管、微孔阀等)，控制流量的精度低，且流量波动较大。近年来，随着微流量控制要求的提高，传统节流体已达不到要求，多孔材料节流体已经成为了微流量控制的首选芯体。但目前用的多为裸露结构，无整体式外围密封装置，精度低，满足不了高低温交变和振动冲击的恶劣工作环境下的高性能、高可靠、长寿命要求。而由多孔内芯和致密外壳组成的多孔材料微流量控制芯体，节流能力强、调节效率高、结构紧凑和工作稳定可靠等，可以取代目前正在使用的普通过滤多孔材料，使其无论是性能、寿命，还是可靠性等方面都有极大的提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有低精度的裸露结构制备技术的不足，提供一种工艺简单的节流及微流量精确控制用金属多孔材料芯体的制备方法，以实现微流量的精确、高效控制，提高节流器的使用寿命和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种节流及微流量精确控制用金属多孔材料芯体的制备方法，其特征在于该制备方法是：将粒度为-80～-500目范围内的金属粉末直接放入致密管中模压成型，成型压力为2.5～5.0MPa，然后采用加压烧结方法，压力为2～15KPa，于600～1300℃温度下真空烧结，获得孔隙度为10-40％的金属多孔材料微流量控制芯体，其内芯为多孔材料，外壳为致密材料。

所述多孔材料为不锈钢、钛及其合金或镍及其合金；所述致密材料为多孔材料用的相应同种金属及其合金。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明工艺简单，制备的多孔材料的孔隙度随着原始粉末的粒度、压制压力和烧结温度的变化而不同，从而可以调节微流量控制器流量的变化，达到不同的节流效果；当测试压力为0.18～0.2MPa时，气体流量在1.0～800Sccm范围内可调，提高了节流器的使用寿命和可靠性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

不锈钢微流量控制芯体的制备：选择-80～-400目范围内合适粒度的不锈钢粉，直接装入致密不锈钢管中，经过2.5～5.0MPa模压成型，采用加压烧结方式，压力为2～15KPa，于1000～1250℃真空烧结1～2小时。制得的不锈钢微流量控制芯体，其多孔内芯与致密外壳之间密封不漏气，孔隙度为25～40％。当测试压力为0.18～0.2MPa时，气体流量在100～800Sccm范围内可调。

实施例2

钛微流量控制芯体的制备：选择-80～-500目范围内合适粒度的钛粉，直接装入致密钛管中，经过2.5～5.0MPa模压成型，采用加压烧结方式，压力为2～15KPa，于800～1100℃真空烧结1～2小时。制得的钛微流量控制芯体，其多孔内芯与致密外壳之间密封不漏气，孔隙度为10～40％。当测试压力为0.18～0.2MPa时，气体流量在10～500Sccm范围内可调。

实施例3

镍微流量控制芯体的制备：选择-80～-400目范围内合适粒度的镍粉，直接装入致密镍管中，经过2.5～5.0MPa模压成型，采用加压烧结方式，压力为2～15KPa，于1100～1300℃真空烧结1～2小时。制得的镍微流量控制芯体，其多孔内芯与致密外壳之间密封不漏气，孔隙度为20～40％。当测试压力为0.18～0.2MPa时，气体流量在100～600Sccm范围内可调。

实施例4

钛铝合金微流量控制芯体的制备：致密管为Ti，多孔内芯为TiAl合金。在-80～-500目范围内选择合适粒度的Ti、Al粉，按原子比1∶1配料，放入SPEX8000M高能混料机中混匀，然后将混合粉直接装入致密Ti管中，经过2.5～5.0MPa模压成型，采用加压烧结方式，压力为2～15KPa，于600～800℃真空烧结1～2小时。制得的钛铝微流量控制芯体，其多孔内芯与致密外壳之间密封不漏气，孔隙度为10～30％。当测试压力为0.18～0.2MPa时，气体流量在1.0～50Sccm范围内可调。