开孔多孔材料、其制备方法及用于制备其的混合物的制作方法

专利名称：开孔多孔材料、其制备方法及用于制备其的混合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及多孔材料、制备多孔材料的方法及用于制备多孔材料的混合物。
背景技术：
多孔金属或陶瓷材料普遍用于制造诸如过滤器、换热器、吸声器、电化学阴极、燃 料电池、催化剂载体、流体处理单元、轻质结构和生物材料的设备。所需结构(开/闭孔率、 孔径分布和形状、密度)和性质(渗透性，热、电化学和机械性能)在很大程度上取决于应 用。轻质结构通常追求闭孔而当涉及表面交换或当需要渗透性或孔隙连通性时特别追求开 孔。对于这类多孔材料的制造，已提出不同的方法。多孔金属和陶瓷材料的制造方法 和表征的综述在美国专利6，660，224(后文称“‘224专利”)及其中引用的文件中给出(‘224 专利和其中引用的所有文件通过引用并入本文)。特别地，‘224专利中描述的发明为通过加热主要含有机固体粘结剂和无机颗粒的 干粉混合物而产生的多孔材料。当所述有机粘结剂熔化时所述混合物发泡。发泡来自粉末 混合物中的发泡剂。接着加热所得无机颗粒嵌入有机粘结剂中的固体发泡结构以固化，然 后除去有机粘结剂，最后将剩余的无机三维网络烧结成具有连通孔隙的刚性结构。如在‘874申请中更完整地描述的，‘224专利中描述的多孔材料的一些实施方案 特别好地适用于工作液体相变热交换装置如热管和蒸汽室。虽然在这类设备中使用这类材 料带来了进展，但工作液体相变热交换装置的一些实施需要具有甚至比按‘224专利中所 述方法可获得的更高的芯吸能力和更小孔径的多孔材料。不存在制备这类材料的其他适宜 方法。

发明内容
本发明的一个目的是改进现有技术中存在的至少一些不便。本发明的另一目的是提供一种开孔多孔材料、一种制备其的方法及一种用于制备 其的混合物，其中所述材料适用于某些工作液体相变热交换装置中。因此，在一个方面，如本文中具体说明和广泛描述的，本发明提供一种制备开孔多 孔结构的方法，所述方法包括(a)提供一种可流动干粉混合物，所述混合物包括(i)第一 预定量的具有第一熔化温度的无机颗粒、( )第二预定量的具有分解温度且所述分解温度 低于所述第一熔化温度的粘结剂和(iii)没有发泡剂(即无发泡剂)；(b)加热所述混合物 至低于所述分解温度的温度以至少固化所述粘结剂而获得固体结构(如果所述粘结剂不是液体或凝胶，则在固化前其将首先熔化并包围无机颗粒)；(C)加热所述固体结构至所述 分解温度以分解粘结剂而获得非冶金结合的开孔多孔结构(冶金结合的材料为由直接的 金属原子_金属原子键结合在一起的材料。在本步骤中，在粘结剂被加热至所述分解温度 后，金属氧化，因此是氧原子与金属原子互连而将结构结合在一起)。高度优选所述粘结剂 洁净地分解，即为其分解后不剩余残留物。(d)加热所述非冶金结合的开孔多孔结构至低于 所述第一熔化温度的温度以冶金结合无机颗粒而获得冶金结合的固体开孔多孔结构。优选 加热所述非冶金结合的开孔多孔结构至低于所述第一熔化温度的温度以冶金结合无机颗 粒而获得冶金结合的固体开孔多孔结构包括加热所述非冶金结合的开孔多孔结构至低于 所述第一熔化温度的温度以烧结无机颗粒而获得烧结的固体开孔多孔结构。烧结常通过将 结构加热至待烧结的金属的熔化温度的70%至90%之间的温度来实现。在大多数情况下， 烧结不会消除氧原子但将产生直接的金属原子_金属原子键。本发明人已认识到在某些情况下，与‘224专利中的教导相反，可以在混合物中无 任何发泡剂的情况下实施与‘224专利中所述相似的方法。人们一直认为如果混合物中不 存在发泡剂则将没有足够的空间使粘结剂分解所产生的气体离开所形成的材料。因此，粘 结剂分解气体将在材料内聚集并因气体的压力和/或燃烧而损坏或破坏材料。出乎意料的是，本发明人已观察到在一些情况下，尤其是当待制备的材料有较薄 厚度(例如低于2mm)时，尽管用于制备材料的混合物中不存在发泡剂，但材料不发生损坏 或破坏。任何特定材料发生损坏或破坏前的绝对极限将随材料的形状、用于制备材料的无 机颗粒的组成及所用粘结剂的性质和种类而变化。材料的简单目检即可确定是否已过极 限。由于不存在发泡剂，故‘224专利的材料中存在的由发泡剂产生的空隙在本发明 的材料中不存在。因此，本发明的材料的毛细管的毛细管半径比‘224专利的材料中的(即 大于100微米)要小(即为约50至100微米)；本发明的材料的渗透率比‘224专利的材 料的(即高于1. 3X 10-V)要低(即为约9. 4X IO-V到1. 3X 10-V)。因此本发明的材 料比‘224专利的材料具有显著更高的芯吸强度和相当或较低的泵送速度。因此，本发明的 材料可用于‘224专利的材料所不适宜的应用(例如工作液体相变热交换装置的某些实施) 中。此外，本发明的材料与常规粉末烧结材料不同。本发明的材料的毛细管的毛细管 半径比常规粉末烧结材料中的(即小于50微米)要大(即为约50至100微米)；本发明 的材料的渗透率比常规粉末烧结材料的(即低于9. 4X10-V)要高(即为约9. 4X IO-V 到1.3X I(T11Hi2)t5因此，本发明的材料比常规粉末烧结材料具有较低的芯吸强度和显著更 高的泵送速度。因此，本发明的材料可用于常规粉末烧结材料所不适宜的应用(例如工作 液体相变热交换装置的某些实施)中。优选无机颗粒的第一预定量为混合物总重量的约10重量％至约90重量％ (包括 端值)。更优选第一预定量为混合物总重量的约40重量％至约90重量％ (包括端值)。还 更优选第一预定量为约55重量％至约80重量％ (包括端值)。最优选其为约60重量％至 约75重量％ (包括端值)。第一预定量可由本领域技术人员根据待制备的材料的最终用途 进行选择。例如，对于需要高导热性的应用来说，第一预定量很可能将在所公开的范围的较 高端(例如约75重量％以上)。对于需要低密度的应用来说，第一预定量很可能将在所公
6开的范围的较低端(例如约60重量％以下)。优选粘结剂的第二预定量为混合物总重量的约10重量％至约90重量％ (包括端 值)。更优选第二预定量为约20重量％至约35重量％ (包括端值)。在其中仅存在无机 颗粒和粘结剂的混合物(如金属颗粒和热固性粘结剂)中，粘结剂的重量％将与无机颗粒 的重量％直接相关。在其他混合物(例如金属颗粒、热塑性树脂和固化剂)中，粘结剂很可 能将占除了无机颗粒之外的混合物的重量％的绝大部分。优选无机颗粒基本由非金属颗粒(优选陶瓷颗粒)、金属颗粒或其组合组成。其选 择将取决于所制备的材料的最终用途及其由此所需的特性(如导热性、导电性、芯吸能力、 吸收能力等)。当混合物含有金属颗粒时，优选所述颗粒为金属颗粒和金属合金颗粒中的至少一 种。在一些这样的情况下，优选金属颗粒为至少一种过渡金属的金属颗粒，优选至少一种过 渡金属选自钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、铪、钽、钨、铼、锇、 铱、钼和金。更优选金属颗粒为选自铜、镍、铁、钛、铜基合金颗粒、镍基合金颗粒、铁基合金 颗粒和钛基合金颗粒的中至少一种。最优选金属颗粒为铜和铜基合金颗粒中的至少一种。 由于其(相对)易于烧结的能力，故优选这些材料。对于一些应用来说，还优选无机颗粒基本由具有涂层的颗粒组成。颗粒可通过化 学反应涂覆(例如铝颗粒通常在氧化环境中氧化产生具有氧化铝涂层(即外层)的铝颗 粒)或通过机械沉积涂覆(例如机械涂覆银基钎剂的铜颗粒)。还优选所述粘结剂为热固性树脂或热塑性聚合物。适宜的树脂和聚合物是本领域 熟知的。在这样的情况下，优选通过干混或研磨将粘结剂与混合物的其他组分共混。当粘 结剂为热塑性聚合物时，优选粘结剂借助于固化剂固化，或者通过辐射交联处理或曝光交 联处理固化。还优选混合物还包括至少一种适合于使离析和扬尘最小化并改善混合物的流动 性的其他试剂。这种试剂是本领域熟知的。一个实例为细二氧化硅粉，在混合物将注射成 形或挤出成形时，其以非常小的量(例如低于0.01重量％ )加到混合物中。优选在执行上述上述(b)、(C)和(d)的过程中使混合物经受连续的升温。对于连 续工艺中实施的方法，优选温度以逐步的方式升高。优选上述(a)、(b)、(c)和(d)以连续地、顺序地、部分连续地和部分顺序的方式之
一进行。还优选在上述(b)、(C)或(d)中在其加热之前和期间的至少一种情况下向混合 物施加压力。压力可用于各种目的，具体取决于压力在工艺中的哪个点施加。例如，可在 (b)之前使用经由对含混合物的模具施加力的液压机施加的大约206kPa至278kPa(30至 40psi)的压力以确保顺利完成最终材料的制备。作为另一实例，可在(c)过程期间应用经 由应用穿孔平板施加的大约7kPa(lpSi)的压力以确保最终材料平整而不翘曲。作为再一 实例，可在(d)过程期间应用经由对制备材料的模具施加力而施加的大约890kPa(129pSi) 的压力以确保材料与基材(例如铜板)发生粘结(参见下文)。作为最后一个实例，也可在 挤出成形或注射成形过程中使用压力，如果挤出成形或注射成形是工艺的一部分的话。压 力的量的选择、如何施加及何时施加是本领域技术人员知晓的。还优选所述方法还包括使混合物成形，优选在其被加热前。在这样的情况下，优选成形经由模制、沉积、层压和挤出中的至少其一来进行。这些工艺中的每一个均是本领域熟 知的。此外，在工艺中的各个阶段的任何一处，中间或最终结构可通过使用若干常规机加工 技术进行机加工。在一些情况下，还优选所述方法进一步包括提供基材及在(d)之前将混合物置于 所述基材上。基材的存在和选择将取决于待制备的材料的应用。例如，当材料用于蒸汽室 中时，基材可为铜板。铜板将为材料提供良好的导热性以及机械支承，从而使其可在蒸汽室 中更好地发挥其预期功能。还优选所述混合物进一步包含至少一种致孔剂。如本领域熟知的，致孔剂被加到 混合物中以在材料的形成过程中占据空间，当致孔剂被移除时，其将在材料中产生孔隙。一 个实例为盐，其不受制造工艺过程中施加的热的影响但可通过溶解在适宜液体(通常是 水)中(即通过浸提)而从最终材料中移除的。在本发明的上下文中，优选至少一种致孔 剂为支架。还优选至少一种致孔剂通过至少热分解和浸提之一移除。在有些情况下，优选混合物还包含至少一种钎剂以冶金结合无机颗粒，这在2007 月 23 Hil^^J "Open Cell PorousMaterial and Method for Producing Same"
的国际专利申请PCT/CA2007/000679并于2007年11月1日公开的W02007/121575A1 (其通 过引用并入本文)中有述。钎焊常用来代替烧结(而不是在烧结之外还包括钎焊)。钎剂 在相邻颗粒间产生固体焊料样的粘结，这将使材料具有通常改善的机械特性。通常，钎焊在 比常规烧结步骤低的温度和短的时间内实现，并可因此缩短制造时间和降低能源成本。存 在许多方便的钎剂。典型地，钎剂为银、铜或镉基粉末。此外，在其他方面，如本文中具体说明和广泛描述的，本发明提供一种根据上文描 述的方法制得的开孔多孔结构以及一种用于其中的上述混合物。本发明的实施方案各自含有至少一种上述的目的和/或方面，但不一定含有其全 部。应理解，针对达到上述目的的努力所产生的本发明的一些方面可能不能符合这些目的 和/或可能符合本文中未明确陈述的其他目的。
具体实施例方式根据本发明的多孔材料由可流动的干粉混合物制备，所述混合物包含各以预定量 提供的基础材料和粘结剂，并且没有(即无)发泡剂。基础材料包括具有第一熔化温度的 无机颗粒，粘结剂优选但不限于分解温度低于所述第一熔化温度并具有洁净烧尽特性的有 机粘结剂。所有这些材料均易于从适宜的供应商处购得。易于理解的是，混合物各组分的精确量在执行本发明的方法前基于无机颗粒和粘 结剂的物理和化学性质及基于开孔多孔结构成品的所需性质确定。因此，混合物的精确组 成将根据基础材料和粘结剂的性质而异。无机颗粒包括金属颗粒、金属合金颗粒、陶瓷颗粒、涂层颗粒和/或其组合。在金 属和金属合金颗粒的情况下，一种或多种金属优选为元素周期表定义的过渡金属(例如 铜、镍、铁)。无机颗粒应具有第一熔化温度。无机颗粒含量可为混合物总重量的约10至约 90重量％ (包括端值)，(优选为约40至约90重量％ (包括端值)，更优选为约55重量％ 至约80重量％ (包括端值)，还更优选为约60重量％至约75重量％ (包括端值))。无机 颗粒的精确量及其选择由技术人员根据所制造的开孔多孔材料的应用需要确定。
8
混合物中使用的粘结剂优选为以可流动干粉形式提供并具有洁净烧尽特性的有 机粘结剂。所述粘结剂可为热塑性聚合物、热固性树脂和/或其组合。所述粘结剂也可为 无机粘结剂、合成粘结剂或有机和/或无机和/或合成粘结剂的混合物。所述粘结剂可以 固体形式(优选粉末颗粒)、半固体形式、液体形式、凝胶形式或半液体形式提供。所述粘结 剂的分解温度低于无机颗粒的第一熔化温度以防止在分解步骤过程中无机颗粒过早熔化。 虽然混合物中的粘结剂含量可在混合物总重量的约10至约90重量％范围内变化，但其精 确量应由技术人员根据无机颗粒的性质和所制造的开孔多孔材料的应用需要确定。最优选 所述粘结剂在多孔结构中无分解产物。但一些残留物是可接受的，只要对最终产品的最终 性质无负面影响或其改善最终产品的某些性质。任选所述混合物可包含固化剂(如交联剂)以诱发在固化步骤期间或之后粘结剂 的更快固化及改善在粘结剂的分解前固化结构的机械强度。任选混合物还包含其他添加剂 如润滑剂以便于成形、模制或脱模，或流化剂以在当所有组分均为粉状形式时改善粉末的 流动性。可用各种技术将有机粘结剂与其他组分共混，如但不限于混合、碾磨、在液体溶液 或悬浮体中混合粘结剂、使粘结剂以熔体、液体、凝胶或半液体形式与无机颗粒和其他添加 剂共混。无论使用哪一种混合技术，所得产物均应为可固化的混合物。在其他变化实施方案中，可向混合物中添加致孔剂以提供附加孔隙度和改善孔隙 连通性。致孔剂在固化后被移除以在粘结剂分解之后或烧结之后的结构中剩余孔隙。致孔 剂可在固化后通过热分解或在固化、粘结剂分解或烧结后通过浸提移除。致孔剂可为颗粒 或支架。当使用颗粒时，将其与混合物的其余部分混合。在一个非限制性实例中，致孔剂可 为与混合物混合的聚合物颗粒。在这种情况下，致孔剂浓度可在约5至50重量％范围内变 化(包括端值)，但优选为10至30重量％ (包括端值)。当使用支架时，其多孔结构中填 充用于制备多孔材料的混合物。支架为例如可以填充有混合物并可通过热分解或通过浸提 移除的聚合物泡沫。还考虑向混合物中加入用量为0. 05重量％至5重量％、但优选0. 05重量％至1 重量％的附加粘结剂。该附加粘结剂通常可用来将混合物的不同组分粘结在一起以使最终 产品较不易于离析和/或扬尘。附加粘结剂可在混合程序的不同步骤处加入，或在混合无 机颗粒与粘结剂之前、在加入粘结剂之后、在加入润滑剂之后、在加入流化剂之后或在加入 这些组分的任何组合之后。无论使用哪一种混合技术，所得产物均应为可固化的混合物。所得混合物可用诸如模制、沉积、层压或挤出的方法成形。然后在适度温度下加热 产物以熔化粘结剂(如果粘合剂不是已经为液体、凝胶或半液体形式的话)并引发混合物 的固化。任选可在加热混合物之前或期间向混合物施加压力。所得开孔多孔材料的孔隙度和结构将取决于无机颗粒的粒径、形状、密度和含量； 粘结剂的含量和粘度；以及加工条件。但在大多数情况下材料将具有两个孔隙组，即第一 孔隙组和第二孔隙组。第一孔隙组的平均孔径为约20 μ m至约200 μ m、优选为约40 μ m至 约150 μ m、最优选为约60 μ m至约100 μ m。在各情况下，标准偏差为约10 μ m至约100 μ m。 第一孔径组占金属多孔结构的孔隙体积的约50%至约80%。第二孔隙组的平均孔径为约 250nm至约15 μ m、优选为约500nm至15 μ m、最优选为约500nm至约10 μ m。在各情况下， 标准偏差为约200nm至约10 μ m。第二孔径组占金属多孔结构的孔隙体积的约20%至约50%。毛细管半径为两个孔隙组的平均，因此平均起来将因第二孔隙组而较小。第一孔隙 组将导致高渗透性。因此所述结构将提供高渗透性和小毛细管半径，从而导致高泵送速度。材料可在模具中固化以提供三维多孔结构。混合物可在基材上或基材中固化以产 生涂层或产生复合结构。例如固化可在板上、杆上、管或圆筒中或外、其他多孔结构(如网、 珠粒、泡沫)或任何其他基材中或上进行。材料可在固化、粘结剂分解或烧结后进行机加 工。可用具有可变组成的混合物来产生功能梯度材料。梯度层状结构可通过例如置放 不同组成的混合物的层产生。功能梯度材料也可通过控制固化过程中的热梯度以控制材料 固化和孔径分布而产生。任选地，机械在粘结剂的分解和烧结前，通过使用外部辅助交联技术如辐射或曝 光进一步增大固化结构的机械强度。在固化和任选交联后，固化混合物在足够高的温度下处理以使粘结剂分解。热处 理的气氛(存在或不存在氧气)、持续时间和温度应优选使粘结剂可洁净地分解。粘结剂分 解应优选不损坏固化混合物的三维结构。如果粘结剂分解过程中产生的气体压力过大，则 尚未冶金结合的结构可能发生开裂或破坏。在热处理过程中可选择氧化或还原条件以优化 粘结剂的分解。分解后，固化结构由开孔的金属(通常为氧化金属)和/或金属合金(通 常为氧化金属合金)和/或陶瓷材料颗粒够构成。在粘结剂的分解后进行烧结(冶金结合)以在固化混合物的无机颗粒间产生键。 烧结条件(温度、时间和气氛)应使无机颗粒不熔化而在其间产生键；条件应使材料颗粒通 过主要由固态扩散产生的键彼此粘附而在其间形成强冶金结合。当其在略低于材料颗粒的 熔化温度的温度下加热一定的时间时，材料颗粒间将发生有效的固态扩散。烧结通常在金 属颗粒的还原气氛中进行以避免在结构上形成表面氧化物和还原在烧结前存在的氧化物。可针对应用来调节机械强度。无机颗粒和粘结剂含量的选择、尺寸、性质和/或物 理状态将对产生的开孔多孔材料的物理性质(如机械强度)有相当大的影响。还可对产生的多孔材料进行其他处理。结构的内表面可通过例如热处理、化学处 理或使用各种现有沉积技术沉积涂层来改性。结构的外表面可通过例如冲压、蚀刻、压花或 开槽技术及通过现有表面涂覆技术来改性。可使用不同的现有技术如扩散结合、压合、焊 接、钎焊、烧结或胶合使结构整合在其他产品中和/或与其他结构整合。本发明不限于此。实施例1在第一具体实施例中，从具有下表所示配方的混合物制备以铜(Cu)作为基础材 料的金属开孔多孔结构。表 1
无机颗粒粘结剂Cu粉酚醛树脂70重量％30重量％ 将不同组分干混到一起直至混合物变均勻。混合后将混合物倒入模具中并在空气
10中于110°C固化2小时。固化后使材料的粘结剂分解，做法是在650°C的炉中于干燥气流下 进行4小时。最后，材料在75%Ar//25%H2气氛中于1000°C烧结2小时(铜的熔化温度为 1080 0C )。实施例2在第二具体实施例中，从具有下表所示配方的混合物制备以镍(Ni)作为基础材 料的金属开孔多孔结构。表 2
无机颗粒粘结剂Ni粉酚醛树脂70重量％30重量％将不同组分干混在一起直至混合物变均勻。混合后将混合物倒入模具中并在空气 中于110°C固化2小时。固化后使材料的粘结剂分解，做法是在650°C的炉中于干燥气流下 进行4小时。最后，材料在75% Ar/25% H2气氛中于1300°C烧结2小时。实施例3在第三具体实施例中，从具有下表所示配方的混合物制备以铁(Fe)作为基础材 料的金属开孔多孔结构。表 3
无机颗粒粘结剂Fe粉酚醛树脂70重量％30重量％将不同组分干混到一起直至混合物变均勻。混合后将混合物倒入模具中并在空气 中于110°C固化2小时。固化后使材料的粘结剂分解，做法是在650°C的炉中于干燥气流下 进行4小时。最后，材料在75% Ar/25% H2气氛中于1400°C烧结2小时。实施例4在第四个特定的实施例中，从具有下表所示配方的混合物制备以铜(Cu)作为基 础材料的金属开孔多孔结构。表 4
无机颗粒粘结剂钎剂Cu粉酚醛树脂72% Ag&28% Cu60重量％30重量％10重量％
11
将不同组分干混在一起直至混合物变均勻。混合后将混合物倒入模具中并在空气 中于110°C固化2小时。固化后使材料的粘结剂分解，做法是在650°C的炉中于干燥气流下 进行4小时。最后，材料在75% Ar/25% H2气氛中于785°C钎焊1小时。虽然示意出了各种实施方案，但其仅出于描述而非限制本发明的目的。各种改变 对于本领域技术人员来说将是显而易见的并涵盖在本发明的范围内，其将在所附的权利要 求书中更明确地限定。
权利要求
一种制备开孔多孔结构的方法，所述方法包括a)提供可流动的干粉混合物，所述混合物包括(i)第一预定量的具有第一熔化温度的无机颗粒，(ii)第二预定量的具有分解温度且所述分解温度低于所述第一熔化温度的粘结剂，和(iii)没有发泡剂；(b)加热所述混合物至低于所述分解温度的温度以至少固化所述粘结剂从而获得固体结构；和(c)加热所述固体结构至至少所述分解温度以分解所述粘结剂从而获得非冶金结合的开孔多孔结构；和(d)加热所述非冶金结合的开孔多孔结构至低于所述第一熔化温度的足以冶金结合所述无机颗粒的温度以获得冶金结合的固体开孔多孔结构。
2.如权利要求1所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述第一预定量为所述混合物 总重量的约10重量％至约90重量％，包括端值。
3.如权利要求2所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述第一预定量为所述混合物 总重量的约55重量％至约80重量％，包括端值。
4.如权利要求3所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述第一预定量为所述混合物 总重量的约60重量％至约75重量％，包括端值。
5.如权利要求3所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述第二预定量为所述混合物 总重量的约20重量％至约35重量％，包括端值。
6.如权利要求1至5中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述无机颗粒基 本由陶瓷颗粒组成。
7.如权利要求1至5中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述无机颗粒基 本由金属颗粒组成。
8.如权利要求7所述的制备开孔多孔结构的方法，其中至少一种过渡金属为选自钪、 钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、铪、钽、钨、铼、锇、铱、钼和金中的 至少一种。
9.如权利要求7所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述金属颗粒为选自铜、镍、 铁、钛、铜基合金颗粒、镍基合金颗粒、铁基合金颗粒、钛基合金颗粒和铜基合金颗粒中的至 少一种。
10.如权利要求7所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述金属颗粒为铜和铜基合 金颗粒中的至少一种。
11.如权利要求1至10中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述无机颗粒 基本由具有涂层的颗粒组成。
12.如权利要求1至11中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述粘结剂借 助于固化剂固化。
13.如权利要求1至12中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述粘结剂为 热固性树脂。
14.如权利要求1至12中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述粘结剂为 热塑性聚合物。
15.如权利要求14所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述热塑性聚合物借助固化 剂、辐射交联处理和曝光交联处理之一进行固化。
16.如权利要求1至15中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述混合物还 包括至少一种适合于使离析和扬尘最小化并改善所述混合物的流动性的其他试剂。
17.如权利要求1至16中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中在b、c或d中 在加热之前和期间的至少之一中向所述混合物施加压力。
18.如权利要求1至17中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，所述方法还包括在 加热前使所述混合物成形。
19.如权利要求1至18中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，所述方法还包括提 供基材，且其中所述混合物在加热前被置于所述基材上。
20.如权利要求1至19中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述混合物还 包含至少一种致孔剂。
21.如权利要求1至20中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中加热所述非冶 金结合的开孔多孔结构至低于所述第一熔化温度的足以冶金结合所述无机颗粒的温度以 获得固体开孔多孔结构包括加热所述非冶金结合的开孔多孔结构至低于所述第一熔化温 度的足以烧结所述无机颗粒的温度以获得固体开孔多孔结构。
22.如权利要求1至20中任一项所述的制备开孔多孔结构的方法，其中所述混合物还 包含钎剂以冶金结合所述无机颗粒。
23. 一种根据如权利要求1至22中任一项所述的方法制备的开孔多孔结构。
24. 一种用于制备开孔多孔结构的可流动的干粉混合物，所述混合物包含 第一预定量的具有第一熔化温度的无机颗粒；第二预定量的具有分解温度且所述分解温度低于所述第一熔化温度的粘结剂。
25.如权利要求24所述的混合物，其中所述第一预定量为所述混合物总重量的约10重 量％至约90重量％，包括端值。
26.如权利要求25所述的混合物，其中所述第一预定量为所述混合物总重量的约55重 量％至约80重量％，包括端值。
27.如权利要求26所述的混合物，其中所述第一预定量为所述混合物总重量的约60重 量％至约75重量％，包括端值。
28.如权利要求26所述的混合物，其中所述第二预定量为所述混合物总重量的约20重 量％至约35重量％。
29.如权利要求24至28中任一项所述的混合物，其中所述无机颗粒基本由陶瓷颗粒组成。
30.如权利要求24至28中任一项所述的混合物，其中所述无机颗粒基本由金属颗粒组成。
31.如权利要求30所述的混合物，其中至少一种过渡金属为选自钪、钛、钒、铬、锰、铁、 钴、镍、铜、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、铪、钽、钨、铼、锇、铱、钼和金的一种。
32.如权利要求30所述的混合物，其中所述金属颗粒为选自铜、镍、铁、钛、铜基合金颗 粒、镍基合金颗粒、铁基合金颗粒和钛基合金颗粒中的至少一种。
33.如权利要求30所述的混合物，其中所述金属颗粒为铜和铜基合金颗粒中的一种。
34.如权利要求24至33中任一项所述的混合物，其中所述无机颗粒基本由具有涂层的 颗粒组成。
35.如权利要求24至34中任一项所述的混合物，所述混合物还包含有助于固化所述粘 结剂的固化剂。
36.如权利要求24至35中任一项所述的混合物，其中所述粘结剂为热固性树脂。
37.如权利要求24至35中任一项所述的混合物，其中所述粘结剂为热塑性聚合物。
38.如权利要求24至37中任一项所述的混合物，其中所述混合物还包含至少一种适合 于使离析和扬尘最小化并改善所述混合物的流动性的其他试剂。
39.如权利要求24至38中任一项所述的混合物，其中所述混合物还包含有助于成形、 模制和脱模中的至少其一的润滑剂。
40.如权利要求24至39中任一项所述的混合物，其中所述混合物还包含用以冶金结合 所述无机颗粒的钎剂。
全文摘要
本发明的多孔材料通过加热干粉混合物制备，其中所述混合物主要含有机固体粘结剂和无机颗粒并且不含发泡剂。加热所述混合物以熔化所述有机粘结剂。然后加热所得含有嵌入有机粘结剂中的无机颗粒的固体结构以消除所述有机粘结剂，并最后再加热以将剩余的无机三维网络冶金结合成为具有连通孔隙的刚性结构。
文档编号C04B35/64GK101903125SQ200880121474
公开日2010年12月1日 申请日期2008年10月20日 优先权日2007年10月19日
发明者多米尼克·皮隆, 阿兰·哈维, 马里奥·帕特里 申请人:金属泡沫技术有限公司