专利名称：一种铁基金属蜂窝载体材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，特别是汽车及摩托车尾气净化剂用金属蜂窝载体材料的制备方法，属于金属多孔材料制备领域。
背景技术：
目前汽车和摩托车尾气净化器中应用最广的两类载体是蜂窝陶瓷载体与金属载体。蜂窝陶瓷载体缺点是热容量大、热导率低，当汽车处于启动等状态时，由于尾气的温度较低，使载体上催化剂难以达到催化起活温度，故采用陶瓷载体净化汽车发动机低温状态时排放污染物的作用并不十分明显，同时陶瓷载体还存在抗振动性差使用过程中易破碎等不足。正是由于陶瓷载体的上述缺点限制了催化净化器的净化效率和使用寿命。金属蜂窝载体的优点(1)热容量小、热导率高、预热性能好、易于在短时间升温达到催化起活温度，故金属载体的使用可有效提高汽车在冷启动、低速、怠速状态下尾气催化净化处理的效率。(2)具有更高抗热冲击和震动的机械强度，使用周期长和安装容易。目前使用的金属蜂窝是将合金铸锭轧制得到厚度为O. 04-0. 08mm的金属箔材，再将金属箔材压制成波纹状，将平板金属箔与波纹金属箔叠合焊结，卷成蜂窝状整体型结构。该方法工艺复杂、设备价格昂贵、成本高，同时还存在蜂窝载体表面光滑，与催化涂层结合不牢等问题。
发明内容
本发明就是为了克服上述陶瓷蜂窝载体和金属蜂窝蜂窝载体所存在的性能和制备技术问题，提供一种铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，为制备性能良好的金属蜂窝载体材料提供一种工艺相对简单、成本低的方法。本发明的技术方案是采用粉末冶金法，以铁基合金粉末为原料，通过加入粘结剂和水进行混炼制成膏状挤压料，将挤压料放入挤压筒中，在一定的速度和压力下，坯料经多孔分流挤压成型为蜂窝型结构，经干燥后在还原气氛中烧结，即可得到铁基多孔金属蜂窝材料。具体制备步骤如下(如图I所示)
(1)混粉先将粘接剂与水按照质量比1:3 5混合，再将铁基金属粉末和混水的粘接剂按照质量比7 8:3 2充分混合均匀调至成膏状；
(2)挤压成型将混合均匀的挤压坯料装入挤压筒，坯料经多孔分流模，按照5 IOm/min挤压速率，5 IOMpa的挤压力挤压成为整体蜂窝型结构；(如图2所示)
(3)干燥将挤压完毕的金属蜂窝制品进行缓慢干燥处理，以免开裂；
(4)烧结将干燥后的金属蜂窝制品放AH2还原气氛炉中进行烧结，自然冷却后获得具有一定强度的整体蜂窝体。所述铁基金属粉末的合金体系及成分百分比为=Fe-Cr-Al系25wt% Cr, 5wt% Al,余量为铁；Fe-Cr-Ni系18wt% Cr, 13wt% Ni，余量为铁；Fe-Cr系15wt%,余量为铁。所述铁基合金粉末原料的粒度为300 500目。所述粘接剂为中低粘度的95wt%的甲基纤维素和5wt%的聚乙烯醇的混合物，均为
普通市售。所述缓慢干燥处理的温度为120 150°C，时间I 3小时。
所述烧结温度对于Fe-Cr-Al系合金粉，烧结温度为1200°C 1250°C ;对于Fe-Cr-Ni系合金粉，烧结温度为1150°C 1200 °C ;对于Fe-Cr系合金粉，烧结温度为1100°C 1150°C，烧结时间均为I 3小时。本发明的优点和积极效果与现有技术相比，本发明具有工艺简单、材料利用率高、粘结剂价格低、适合于规模化生产等特点，同时制备的蜂窝载体兼备低热容、高导热性、高强度、高比表面积、与催化涂层结合好的优点。
图I为本发明金属蜂窝的制备工艺流程；
图2为本发明制备的金属蜂窝制品。
具体实施例方式 以下结合实施例和附图对本发明做进一步描述，但本发明不限于以下所述范围。实施例I:
本实施例铁基多孔金属蜂窝载体材料的具体制备步骤如下(如图I所示)
(1)混粉先将粘接剂(95wt%的甲基纤维素和5wt%的聚乙烯醇的混合物)与水按照质量比1:3混合，再将铁基金属粉末(Fe-Cr-Al系25wt% Cr, 5wt% Al,余量为铁；粒度为300目)和混水的粘接剂按照质量比7:3充分混合均匀调至成膏状；
(2)挤压成型将混合均匀的挤压坯料装入挤压筒，坯料经多孔分流模，按照5m/min挤压速率，IOMpa的挤压力挤压成为整体蜂窝型结构；(如图2所示)
(3)干燥将挤压完毕的金属蜂窝制品进行干燥处理，温度为120°C，时间3小时，以免开裂；
(4)烧结将干燥后的金属蜂窝制品放入比还原气氛炉中进行烧结，自然冷却后获得具有一定强度的整体蜂窝体。(对于Fe-Cr-Al系合金粉，烧结温度为1200°C，烧结时间均为3小时。)
实施例2
与实施例I所述的步骤和条件相同，不同的是步骤(4)中Fe-Cr-Al系合金粉的烧结温度为1220°C，烧结时间均为2小时。实施例3:
与实施例I所述的步骤和条件相同，不同的是步骤(4)中Fe-Cr-Al系合金粉的烧结温度为1250°C，烧结时间均为I小时。实施例4:
本实施例铁基多孔金属蜂窝载体材料的具体制备步骤包括如下(如图I所示)
(1)混粉先将粘接剂(95wt%的甲基纤维素和5wt%的聚乙烯醇的混合物)与水按照质量比1:4混合，再将铁基金属粉末(Fe-Cr-Ni系18wt% Cr, 13wt% Ni，余量为铁粒度为400目)和混水的粘接剂按照质量比7. 5:2. 5充分混合均匀调至成膏状；
(2)挤压成型将混合均匀的挤压坯料装入挤压筒，坯料经多孔分流模，按照8m/min挤压速率，SMpa的挤压力挤压成为整体蜂窝型结构；(如图2所示)
(3)干燥将挤压完毕的金属蜂窝制品进行干燥处理，温度为130°C，时间2小时，以免开裂；
(4)烧结将干燥后的金属蜂窝制品放AH2还原气氛炉中进行烧结，自然冷却后获得具有一定强度的整体蜂窝体。(对于Fe-Cr-Ni系合金粉，烧结温度为1150°C，烧结时间均为3小时。)
实施例5
与实施例4所述的步骤和条件相同，不同的是步骤(4)中Fe-Cr-Ni系合金粉的烧结温度为1180°C，烧结时间均为2小时。实施例6:
与实施例4所述的步骤和条件相同，不同的是步骤(4)中Fe-Cr-Ni系合金粉的烧结温度为1200°C，烧结时间均为I小时。实施例7:
本实施例铁基多孔金属蜂窝载体材料的具体制备步骤包括如下(如图I所示)
Cl)混粉先将粘接剂(95wt%的甲基纤维素和5wt%的聚乙烯醇的混合物)与水按照质量比1: 5混合，再将铁基金属粉末(Fe-Cr系15wt%，余量为铁，粒度为500目)和混水的粘接剂按照质量比8: 2充分混合均匀调至成膏状；
(2)挤压成型将混合均匀的挤压坯料装入挤压筒，坯料经多孔分流模，按照10m/min挤压速率，5Mpa的挤压力挤压成为整体蜂窝型结构；(如图2所示)
(3)干燥将挤压完毕的金属蜂窝制品进行干燥处理，温度为150°C，时间I小时，以免开裂；
(4)烧结将干燥后的金属蜂窝制品放入比还原气氛炉中进行烧结，自然冷却后获得具有一定强度的整体蜂窝体。(对于Fe-Cr系合金粉，烧结温度为1100°C，烧结时间均为3小时。)
实施例8
与实施例7所述的步骤和条件相同，不同的是步骤(4)中Fe-Cr系合金粉的烧结温度为1120°C，烧结时间均为2小时。实施例9
与实施例7所述的步骤和条件相同，不同的是步骤(4)中Fe-Cr系合金粉的烧结温度为1150°C，烧结时间均为I小时。
权利要求
1.一种铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下(1)混粉先将粘接剂与水按照质量比1:3 5混合，再将铁基金属粉末和混水的粘接剂按照质量比7 8:3 2充分混合均匀调至成膏状；(2)挤压成型将混合均匀的膏状挤压坯料装入挤压筒，坯料经多孔分流模，按照5 10m/min挤压速率,5 IOMpa的挤压力挤压成为蜂窝型结构；(3)干燥将挤压完毕的金属蜂窝制品进行干燥处理；(4)烧结将干燥后的金属蜂窝制品放入比还原气氛中进行烧结，自然冷却后获得蜂窝体。
2.根据权利要求I所述的铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，其特征在于所述铁基金属粉末的合金体系及成分百分比为=Fe-Cr-Al系:25wt% Cr, 5wt% Al,余量为铁；Fe-Cr-Ni 系18wt% Cr, 13wt% Ni，余量为铁；Fe-Cr % 15wt%,余量为铁。
3.根据权利要求I或2所述的铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，其特征在于所述铁基合金粉末原料的粒度为300 500目。
4.根据权利要求I所述的铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，其特征在于所述粘接剂为95wt%的甲基纤维素和5wt%的聚乙烯醇的混合物。
5.根据权利要求I所述的铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，其特征在于所述干燥处理的温度为120 150°C，时间I 3小时。
6.根据权利要求2所述的铁基金属蜂窝载体材料的制备方法，其特征在于所述烧结温度对于Fe-Cr-Al系合金粉，烧结温度为1200°C 1250°C ;对于Fe-Cr-Ni系合金粉，烧结温度为1150°C 1200°C ;对于Fe-Cr系合金粉，烧结温度为1100°C 1150°C，烧结时间均为I 3小时。
全文摘要
本发明涉及一种汽车及摩托车尾气净化剂用金属蜂窝载体的制备方法，属于金属多孔材料制备领域。本方法采用粉末冶金法，以铁基合金粉末为原料，通过加入粘结剂和水进行混炼制成膏状挤压料，将挤压料放入挤压筒中，在一定的速度和压力下，坯料经多孔分流挤压成型为蜂窝型结构，经干燥后在还原气氛中烧结，即可得到铁基多孔金属蜂窝材料。与现有技术相比，本发明具有工艺简单、材料利用率高、粘结剂价格低、适合于规模化生产等特点，同时制备的蜂窝载体兼备低热容、高导热性、高强度、高比表面积、与催化涂层结合好的优点。
文档编号B01J23/86GK102631952SQ20121009556
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者周芸, 左孝青, 钟毅 申请人:昆明理工大学