[发明专利]一种微流量多孔金属材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种微流量多孔金属材料的制备方法，该方法包括：一、将金属粉末经冷等静压法压制得到多孔管坯体，经烧结得到多孔金属管体；二、对多孔金属管体的表面进行机加工得到多孔金属基体管；三、加工得到致密金属端盖和带孔致密金属端盖；四、焊接端盖后对多孔金属基体管的表面进行机加工处理形成小孔径结构，得到具有梯度孔结构的微流量多孔金属材料。本发明通过机加工处理使得多孔金属管体表面的部分颗粒熔化后再凝固，结合控制机加工处理的工艺参数，在多孔金属管体的表面形成小孔径结构，得到具有梯度孔结构的微流量多孔金属材料，实现了微流量的精确控制，克服了传统金属多孔材料孔径大、孔隙率高、难以实现微流量控制的难题。

技术领域

本发明属于多孔材料制备技术领域，具体涉及一种微流量多孔金属材料的制备方法。

背景技术

金属多孔材料具有三维联通的孔隙结构，且吸附容量高、材料多样性、渗透性能好，是一种高效的过滤与分离及流量控制的材料。相比于传统金属多孔材料，微流量金属多孔材料以钛及钛合金为代表，由于轻量化、耐高温、强度高、耐腐蚀、结构稳定等优点，在高温高压等恶工况环境下展现出广阔的应用前景。

以金属粉末为原料进行压制-烧结的工艺路线是目前制取金属多孔材料主要技术方法之一。然而，受金属多孔材料结构无法后加工的限制，目前多孔金属材料的尺寸精度控制普遍较低。在GB/T6886-2019《烧结金属过滤元件》等多个金属多孔材料国家标准中，尺寸精度的公差可达±3mm，难以满足现代化工业装配的需求。

与此同时，孔隙率及孔径作为金属多孔材料的核心技术指标，对多孔金属材料的强度、渗透性能以及热导率等工艺参数具有决定性影响。然而，长期以来，如何精确的控制金属多孔材料的孔隙率及孔径是整个金属多孔材料领域的面临的又一技术难题。例如在航空航天等领域，金属多孔材料可用于流量控制，需要控制金属多孔材料的孔隙率≤20％，孔径为1～5μm。

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的不足，提供一种微流量多孔金属材料的制备方法。该方法通过机加工处理使得多孔金属管体表面的部分颗粒熔化后再凝固，结合控制机加工的工艺参数，在多孔金属管体的表面形成小孔径结构，得到具有梯度孔结构的微流量多孔金属材料，且孔隙率低，使得进入该多孔金属材料中的流体由里至表缓慢流出，实现了微流量的控制，克服了传统金属多孔材料孔径大、孔隙率高、难以实现微流量控制的难题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种微流量多孔金属材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将-500目的金属粉末装入模具中，采用冷等静压法在100MPa～200MPa下进行压制，得到多孔管坯体，然后将多孔管坯体置于真空条件下进行烧结，得到多孔金属管体；所述烧结的温度为制备多孔管坯体的金属粉末熔点的0.6～0.8倍；所述多孔金属管体的孔径不超过10μm；

步骤二、根据目标产物微流量多孔金属材料的尺寸，对步骤一中得到的多孔金属管体的表面进行机加工，得到多孔金属基体管；

步骤三、将致密金属材料加工至与步骤二中得到的多孔金属基体管匹配的尺寸，得到致密金属端盖，并选取致密金属端盖进行打孔，得到带孔致密金属端盖；

步骤四、在氩气保护下采用激光焊接法，将步骤三中得到的致密金属端盖和带孔致密金属端盖分别焊接到步骤二中得到的多孔金属基体管的两端，然后对多孔金属基体管的表面进行机加工处理，在多孔金属基体管的表面形成小孔径结构，得到具有梯度孔结构的微流量多孔金属材料；所述机加工处理采用的转速为180转/分～200转/分，进刀量为0.5mm～0.075mm。