一种金属纤维多孔材料的烧结方法及其烧结装置与流程

1.本发明涉及高温过滤材料技术领域，尤其是涉及一种金属纤维多孔材料的烧结方法及其烧结装置。


背景技术：

2.公知的，金属纤维多孔材料是一种具有三维立体结构且具有一定孔隙率的过滤材料，广泛应用于高温环境下的过滤与分离，例如航空液压油、聚脂熔体、化纤纺丝、食品医药等领域，是近年来发展起来的高效过滤材料，同时具有纳污容量大，耐高温、耐高压、可冲洗、寿命长等优点。
3.金属纤维多孔材料的制备工艺涉及冶金加工、无纺成型、金属热处理等众多交叉学科，因此工艺复杂，技术门槛高，目前的热处理工艺多使用氩气或氮气作为保护气氛，在高真空环境下烧结成型，此方法对于热处理设备的要求很高，一旦炉体泄露或抽真空不充分，极易导致产品氧化及报废。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种金属纤维多孔材料的烧结方法及其烧结装置，本发明步骤设计合理、操作简单，工艺稳定，不仅能够实现金属纤维之间的冶金焊接，还能够有效避免高温氧化，有效解决了金属纤维多孔材料的烧结问题。
5.为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种金属纤维多孔材料的烧结方法，其步骤包括：第一步，将成型好的金属纤维网放入热处理炉膛；进一步，炉膛内充入纯度至少为99.99%的高纯氮气，充气时间5-30分钟，将炉膛内的空气排出炉膛；进一步，再充入纯度为99.999%的高纯氢气，将氮气排出炉膛，氢气被点火装置点燃；进一步，在氢气保护气氛下，炉膛内的温度升温至1000-1180度后进行保温，高温对金属纤维网进行烧结，炉膛内保温的时间为30-150分钟，保温后将炉膛内的温度冷却至50度以下，充入纯度至少为99.99%的高纯氮气，充气时间5-30分钟，将氢气排出炉膛，冷却至室温出炉；进一步，将烧结成型的金属纤维网通过压机整平并达到一定厚度，得到金属纤维多孔材料。
6.所述金属纤维网由至少5种不同直径的金属纤维交叉成网状结构叠加而成。
7.所述金属纤维的纤维直径为1-40微米。
8.所述炉膛内升温的温度为1049-1179度。
9.所述炉膛内保温的时间为45-120分钟。
10.所述炉膛内升温的速度为5-10度/分钟。
11.所述金属纤维网烧结后的孔隙率72-84%。
12.所述的烧结装置为氮气-氢气保护热处理炉，包括炉体、炉膛、炉门、抬升装置和电子元件箱，所述炉体设置在电子元件箱的顶部，炉体内部设有加热舱，加热舱的开头在炉体的任一端面上，加热舱内设有炉膛，炉膛的端部设有炉门，所述炉体由上炉体和下炉体构成，上炉体和下炉体的同一外侧面上设有合页，上炉体和下炉体通过合页转动连接，上炉体通过抬升装置打开，抬升装置由抬升架、链条、链轮、固定块和电机构成，抬升架固定设置 在地面上，抬升架上部设有连接轴，连接轴上转动连接有链轮，抬升架的下部设有电机，电机上卷设有链条，上炉体的顶部设有固定块，链条与链轮相啮合且与固定块相连接，电机上设有开关且电机与外部电源电性连接。
13.所述上炉体与下炉体结构相同且内部均设有隔热保温层，隔热保温层敷设在上炉体与下炉体的内壁上，上炉体顶部的隔热保温层与下炉体底部的隔热保温层内部设有至少一根硅碳棒，硅碳棒与外部电源电性连接。
14.所述炉膛的端面设有连接头，连接头与炉门连接处设有密封垫，密封垫与炉膛相粘接，炉膛与炉门通过夹子进行密封连接，所述连接头上设有冷却装置。
15.所述炉门上设有进气管、出气管和热电偶，进气管的一端与电子元件箱相连接，进气管的另一端穿过炉门与炉膛内部相连接，出气管的一端穿过炉门与炉膛内部相连接，出气管的另一端设有电子点火器，出气管上设有安全阀。
16.所述冷却装置由进水口、出水口和冷却腔构成，所述连接头为环型结构，连接头内部设有冷却腔，连接头上设有进水口和出水口，进水口与出水口均与冷却腔相通。
17.所述电子元件箱内设有氮气流量计和氢气流量计，氮气流量计的进气端通过铜管与氮气源连接，氢气流量计的进气端通过铜管与氢气源连接，氮气流量计的出气端与氢气流量计的出气端并联且通过同一根气管与进气管相连接。
18.所述氢气流量计的进气端设有露点检测仪。
19.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种金属纤维多孔材料的烧结方法及其烧结装置，包括炉体、炉膛、炉门、抬升装置和电子元件箱，通过设置将炉体设置为上炉体与下炉体来对炉膛进行加热，通过设置炉膛来对金属材料进行热处理，通过设在炉门上设置进气管与出气管来对炉膛内部气体进行转换，通过在炉门上设置热电偶来对炉膛内部温度进行监控，通过抬升装置来打开上炉体对炉膛进行降温，通过在炉膛上设置冷却装置对炉膛进行冷却；本发明步骤设计合理、操作简单，工艺稳定，不仅能够实现金属纤维之间的冶金焊接，还能够有效避免高温氧化，有效解决了金属纤维多孔材料的烧结问题。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的下炉体剖切结构示意图；图3为本发明的炉膛及冷却装置结构示意图；1、上炉体；2、下炉体；3、抬升架；4、链条；5、链轮；6、固定块；7、炉膛；8、出气管；9、炉门；10、进气管；11、热电偶；12、夹子；13、电机；14、电子元件箱；15、合页；16、硅碳棒；17、安全阀；18、隔热保温层；19、冷却腔；20、进水口；21、出水口；22、密封垫。
具体实施方式
21.通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
22.结合附图1~3所述一种金属纤维多孔材料的烧结方法，其步骤包括：第一步，将成型好的金属纤维网放入热处理炉膛；进一步，炉膛内充入纯度至少为99.99%的高纯氮气，充气时间25分钟，将炉膛内的空气排出炉膛；进一步，再充入纯度为99.999%的高纯氢气，将氮气排出炉膛，氢气被点火装置点燃；进一步，在氢气保护气氛下，炉膛内的温度升温至1103度后进行保温，高温对金属纤维网进行烧结，炉膛内保温的时间为85分钟，保温后将炉膛内的温度冷却至50度以下，充入纯度至少为99.99%的高纯氮气，充气时间15分钟，将氢气排出炉膛，冷却至室温出炉；进一步，将烧结成型的金属纤维网通过压机整平并达到一定厚度，得到金属纤维多孔材料。
23.所述金属纤维网由至少5种不同直径的金属纤维交叉成网状结构叠加而成。
24.所述金属纤维的纤维直径为25微米。
25.所述炉膛内升温的温度为1103度。
26.所述炉膛内保温的时间为85分钟。
27.所述炉膛内升温的速度为8度/分钟。
28.所述金属纤维网烧结后的孔隙率79%。
29.所述的一种金属纤维多孔材料的烧结装置，包括炉体、炉膛7、炉门9、抬升装置和电子元件箱14，所述炉体设置在电子元件箱14的顶部，炉体内部设有加热舱，加热舱的开头在炉体的任一端面上，加热舱内设有炉膛7，炉膛7的端部设有炉门9，所述炉体由上炉体1和下炉体2构成，上炉体1和下炉体2的同一外侧面上设有合页15，上炉体1和下炉体2通过合页15转动连接，上炉体1通过抬升装置打开，抬升装置由抬升架3、链条4、链轮5、固定块6和电机13构成，抬升架3固定设置在地面上，抬升架3上部设有连接轴，连接轴上转动连接有链轮5，抬升架3的下部设有电机13，电机13上卷设有链条4，上炉体1的顶部设有固定块6，链条4与链轮5相啮合且与固定块6相连接，电机13上设有开关且电机13与外部电源电性连接。
30.所述上炉体1与下炉体2结构相同且内部均设有隔热保温层18，隔热保温层18敷设在上炉体1与下炉体2的内壁上，上炉体1顶部的隔热保温层18与下炉体2底部的隔热保温层18内部设有至少一根硅碳棒16，硅碳棒16与外部电源电性连接。
31.所述炉膛7的端面设有连接头，连接头与炉门9连接处设有密封垫22，密封垫22与炉膛7相粘接，炉膛7与炉门9通过夹子12进行密封连接，所述连接头上设有冷却装置。
32.所述炉门9上设有进气管10、出气管8和热电偶11，进气管10的一端与电子元件箱14相连接，进气管10的另一端穿过炉门9与炉膛7内部相连接，出气管8的一端穿过炉门9与炉膛7内部相连接，出气管8的另一端设有电子点火器，出气管8上设有安全阀17。
33.所述冷却装置由进水口20、出水口21和冷却腔19构成，所述连接头为环型结构，连接头内部设有冷却腔19，连接头上设有进水口20和出水口21，进水口20与出水口21均与冷却腔19相通；进水口20与水管相连通，出水口21连接排水管直接对冷却后的液体进行排放。
34.所述电子元件箱14内设有氮气流量计和氢气流量计，氮气流量计的进气端通过铜管与氮气源连接，氢气流量计的进气端通过铜管与氢气源连接，氮气流量计的出气端与氢气流量计的出气端并联且通过同一根气管与进气管10相连接。
35.所述氢气流量计的进气端设有露点检测仪。
36.实施例1，所述的一种金属纤维多孔材料的烧结方法及其烧结装置，在使用的时候，将需要加工的金属材料放置在炉膛7内部，然后将炉门9关闭通过夹子12将炉门9密封，然后通过电子元件箱14控制将氮气充入炉膛7内部将空气从出气管8排出，然后将氢气出入炉膛7内部，然后给硅碳棒16通电并进行加热，处理完成后将安全阀17打开将氢气从炉膛7内部放出，并开启出气管8末端的电子点火器对氢气进行燃烧避免氢气直接排放在空气内，当氢气燃烧完成后通过电机13控制将上炉体1打开对炉膛7进行大环境降温，然后将冷却用水从进水口20注入冷却腔19并从出水口21排出对炉膛7进行冷却，冷却后将炉门9打开并将加工过后的金属材料取出就可以完成操作了。
37.本发明未详述部分为现有技术，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。