[发明专利]一种泡沫不锈钢复合管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种泡沫不锈钢复合管的制备方法。

背景技术

换热管作为决定换热器换热效率的核心元件，其设计和研发在世界各国都得到了普遍重视，我国对工业节能技术及装备的发展也相当重视，但在高效换热管的研发和产业化方面与国际先进水平还有相当大的差距，因此我国的高效换热管长期依赖进口，从而制约能源、钢铁冶金和石油化工等行业的发展。因此现代工业界对换热器的要求越来越高，急需寻求低运行能耗、新型高紧凑型换热器。

为解决换热器技术发展遇到上述不足，针对金属高效换热材料，世界各主要工业国已进行了大量的研究开发工作，UOP(美国)、Alfa Laval(瑞典)、GEA(德国)等公司已实现金属多孔表面高效换热器的商业生产和规模应用，特别是美国联合碳化物公司(Union Carbide)公司的开发的High Flux(HF)粉末冶金管表面与光管相比沸腾传热系数可提高10倍左右、临界热流密度可以提高2倍以上，粉末冶金管的导热系数也大大降低。由此可知，换热管是决定换热器换热效率的关键元件，采用多孔表面换热管是解决传统换热器性能和应用问题的主要途径。

泡沫金属是一种兼具功能和结构双重属性的新型工程材料，是由金属多孔材料和连续或不连续的气体构成的不均匀的复相材料。因此泡沫金属材料不仅具有连续相金属多孔材料的优良特性，如导电性、导热性、耐高温性、可焊性等，同时还具有离散相气孔的特性，如消音减震、电磁屏蔽、渗透性、绝缘性等，这些优良特性使其在电子通讯、化工等行业中有着广阔的应用前景。特别是，泡沫金属复杂的三维网状结构使其具有很大的比表面积，这使流体流过时可得到很大的接触面积，其次与流动方向相垂直的孔棱可将边界层隔断并加强流体相互混合,强化流体湍流，从而达到强化传热的效果。有研究表明，与不锈钢空管相比，不锈钢泡沫复合管换热效率提高了13倍以上。

现有换热管主要存在表面积小的缺陷，这就致使换热管体积大，原材料消耗水平高，现有技术中欠缺一种能够用于高效换热的烧结金属多孔材料的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种泡沫不锈钢复合管的制备方法。该方法所用原材料来源广泛、易得，制备过程简单，制备得到的泡沫不锈钢复合管与不锈钢光管相比导热系数降低了10倍以上，临界热流密度提高了2倍以上，比表面积可达到0.05m²/g以上，且具有可加工性能好，原材料消耗少，换热比表面积大、重复使用性能稳定的优点，能够作为换热器的关键部件。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种泡沫不锈钢复合管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将聚乙烯醇缩丁醛溶解于无水乙醇中得到分散剂；所述分散剂中聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为0.1％～0.3％；

步骤二、将不锈钢粉末加入步骤一所述分散剂中，搅拌均匀后得到不锈钢粉末浆料；所述不锈钢粉末的平均尺寸为1.5μm～10μm，所述不锈钢粉末浆料中不锈钢粉末的质量百分含量为20％～70％；

步骤三、将步骤二中所述不锈钢粉末浆料均匀涂覆于不锈钢管外表面，烘干后在真空条件下对涂覆有不锈钢粉末浆料的不锈钢管进行热处理，在不锈钢管的外表面得到一层不锈钢粉末烧结多孔层；所述不锈钢粉末烧结多孔层的厚度为10μm～100μm，孔径为0.5μm～3.7μm，孔隙率为28％～35％；所述热处理的真空度为2.5×10^-3Pa～7.5×10^-3Pa，温度为800℃～1000℃，时间为0.5h～5h；

步骤四、将泡沫模板包覆在步骤三中所述不锈钢粉末烧结多孔层表面，将步骤二中所述不锈钢粉末浆料均匀涂覆于泡沫模板上，烘干后在真空条件下对涂覆有不锈钢粉末浆料的泡沫模板进行热处理，在不锈钢粉末烧结多孔层表面得到一层不锈钢泡沫层，即制得泡沫不锈钢复合管；所述不锈钢泡沫层的厚度为1mm～5mm，孔密度为10PPI～100PPI，孔隙率为85％～96％；所述泡沫模板的厚度为1.2mm～5.6mm，孔密度为10PPI～100PPI，孔隙率为90％～95％；所述热处理的真空度为2.5×10^-3Pa～7.5×10^-3Pa，温度为900℃～1000℃，时间为0.5h～5h。

上述的一种泡沫不锈钢复合管的制备方法，其特征在于，步骤二中所述不锈钢粉末浆料中不锈钢粉末的质量百分含量为50％～70％。