专利名称：：一种梯度孔结构金属多孔材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种金属多孔材料及其制备方法，具体涉及一种梯度孔结构金属多孔材料及其制备方法。
背景技术：
：金属多孔材料是一类具有明显孔隙特征的金属功能材料，由于孔隙的存在，具有分离过滤、流体渗透与分布控制、流态化、高效燃烧、强化传质传热、阻燃防爆等功能。已经广泛的应用在冶金机械、石油化工、能源环保、国防、核技术、食品工程和生物制药等工业过程，是国民经济发展不可或缺的关键材料。传统的金属多孔材料孔径一般在lMm200iam之间，孔径在厚度方向是均匀一致分布(如图l和图2所示)，其透过性能随着厚度的增加大幅下降、孔径减小也大幅下降。而随着现代过滤工业的发展，要求金属多孔材料具有较小的孔径(，同时保持良好的透过性能。在其它工业领域，如高效燃烧，也要求金属多孔材料的孔径随着厚度方向逐渐减小。对传统的金属多孔材料来说，过滤精度和透过能力是一种此消彼涨的矛盾关系，因此亟需研究开发一种新型的金属多孔材料。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种透气系数高的梯度孔结构金属多孔材料。为解决上述技术问题，本发明釆用的技术方案是一种梯度孔结构金属多孔材料，其特征在于由至少两层不同孔径的多孔层组成，所述金属多孔材料的孔径随着材料厚度方向逐渐减小或逐渐增大，所述多孔层的底层为用作支撑体的大孔层，其孔径^20(im，所述多孔层的表层为用作过滤精度控制层的细孔层，其孔径^5(am;所述大孔层材料为复合金属丝网、金属纤维毡或粉末烧结金属多孔材料，所述细孔层材料为平均粉末粒度小于5pm的超细金属粉末或丝径小于4pm的超细金属纤维。所述复合金属丝网、金属纤维毡或粉末烧结金属多孔材料为金属多孔管、金属多孔板或金属多孔片。本发明的另一目的是提供一种梯度孔结构金属多孔材料的制备方法，用喷涂、浸渍或离心涂膜的方法在所述支撑体表面制作至少一层细孔层，其特征在于所述粉末烧结金属多孔材料的制备为将100-200目的金属粉末经冷等静压方法成形制作成孔径^20pm的金属多孔材料生坯，所述生坯在氢气气氛135(TC下烧结，得到烧结金属多孔材料。本发明与现有技术相比具有以下优点本发明梯度孔结构金属多孔材料与同级别传统的金属多孔材料相比，在最大气泡孔径相同的条件下，梯度孔结构金属多孔材料的透过率是传统金属多孔材料5-100倍，较好的解决了金属多孔材料孔径与相对透气系数之间的矛盾，其工艺简单。下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。图1为现有金属多孔材料的微观组织图片。图2为现有金属多孔材料的微观组织示意图。图3为本发明两层梯度孔结构金属多孔材料的微观组织示意图。图4为本发明三层梯度孔结构金属多孔材料的微观组织示意图。图5为本发明若干层梯度孔结构金属多孔材料的微观组织示意图。图6为本发明两层梯度结构金属多孔材料的微观照片。图7为本发明多层梯度孔结构金属多孔材料的微观照片。具体实施方式金属多孔材料由金属相和孔隙组成(见图1),为了表述方便，且易于理解，将金属多孔材料金属固相抽象为球形，将孔结构抽象为球形物质之间的空隙(见图2)。将梯度金属多孔材料可分成若干不同孔径的多孔层(见图3、图4、图5),通过不同孔径多孔层的组合，实现增大金属多孔材料透过能力的目的。实施例1梯度多孔材料由两层结构组成(见图3)，大孔层孔径20pm,细孔层孔径l)im。其制作过程是选用100-200目不锈钢粉末，经冷等静压方法成形制作成孔径是20pm,050x500mm金属多孔管生坯，生坯在氢气气氛135(TC下烧结，得到烧结金属多孔材料作为支撑体，然后用喷涂或浸渍、或离心涂膜的方法在支撑体内壁或外壁制作一层细孔层，孔径为l(im,细孔层是由平均粉末粒度lpm粉末组成。其微观组织见图6，其透气系数见表1。实施例2梯度多孔材料由多层结抅组成(见图5),大孔层孔径20pm,细孔层孔径lpm。其制作过程是选用100-200目不锈钢粉末，经冷等静压方法成形制作成孔径是20(am，①50x500mm金属多孔管生坯，生坯在氢气气氛135(TC下烧结，得到烧结金属多孔材料作为支撑体，然后用喷涂或浸渍、或离心涂膜的方法在支撑体内壁或外壁依次制作多层细孔层，孔径依次为10pm、5jum、lpm、0.5jnm,细孔层依次是由平均粉末粒度10|im、5jim、lpm、0.5pm粉末组成。其微观组织见图7，性能见表l。实施例3梯度多孔材料由两层结构组成(见图3),大孔层孔径20^im,细孔层孔径l(im。其制作过程是选用孔径是2(Him的五层复合丝网金属多孔材料(其微观组织见图6)，其形状可以是管材、板材或片材等，然后用喷涂或浸渍、或离心涂膜的方法在五层复合丝网的外表面制作一层细孔层，孔径为lpm,细孔层是由平均粉末粒度lpm粉末组成。表1传统金属多孔材料与梯度金属多孔材料性能对比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1.一种梯度孔结构金属多孔材料，其特征在于由至少两层不同孔径的多孔层组成，所述金属多孔材料的孔径随着材料厚度方向逐渐减小或逐渐增大，所述多孔层的底层为用作支撑体的大孔层，其孔径≥20μm，所述多孔层的表层为用作过滤精度控制层的细孔层，其孔径≤5μm；所述大孔层材料为复合金属丝网、金属纤维毡或粉末烧结金属多孔材料，所述细孔层材料为平均粉末粒度小于5μm的超细金属粉末或丝径小于4μm的超细金属纤维。2.根据权利要求1所属的一种梯度孔结构金属多孔材料，其特征在于所述复合金属丝网、金属纤维毡或粉末烧结金属多孔材料为金属多孔管、金属多孔板或金属多孔片。3.—种制备如权利要求1所述梯度孔结构金属多孔材料的方法，用喷涂、浸渍或离心涂膜的方法在所述支撑体表面制作至少一层细孔层，其特征在于所述粉末烧结金属多孔材料的制备为将100-200目的金属粉末经冷等静压方法成形制作成孔径^20pm的金属多孔材料生坯，所述生坯在氢气气氛135(TC下烧结，得到烧结金属多孔材料。全文摘要本发明提供了一种梯度孔结构金属多孔材料，由至少两层不同孔径的多孔层组成，所述金属多孔材料的孔径随着材料厚度方向逐渐减小或逐渐增大，所述多孔层的底层为用作支撑体的大孔层，所述多孔层的表层为用作过滤精度控制层的细孔层；所述大孔层材料为复合金属丝网、金属纤维毡或粉末烧结金属多孔材料，所述细孔层材料为超细金属粉末或超细金属纤维。其制备方法是用喷涂、浸渍或离心涂膜的方法在所述支撑体表面制作至少一层细孔层。本发明梯度孔结构金属多孔材料与同级别传统的金属多孔材料相比，梯度孔结构金属多孔材料透气系数得到明显提高，较好的解决了金属多孔材料孔径与相对透气系数之间的矛盾，其工艺简单。文档编号C22C1/08GK101413071SQ20081023258公开日2009年4月22日申请日期2008年12月5日优先权日2008年12月5日发明者奚正平,张文彦,杨保军,汤慧萍,汪强兵,萍谈申请人:西北有色金属研究院