[发明专利]一种金属空心球的粉末冶金制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属空心球制备技术领域，尤其是涉及一种金属空心球的粉末冶金制备方法。

背景技术

目前的热防护体系中间部分所采用的隔热材料一般为氧化铝陶瓷纤维，虽然它质轻，耐热性强以及抗氧化性好，但抗热震性差，导热率随温度的变化很大，而且由于非金属和金属盖板间热膨胀系数的差异，容易引起热循环中的结构不稳定性。而由烧结或连接空心球颗粒制备的空心球金属泡沫内部空心，球壳致密是一种兼具功能和结构双重属性的新型功能材料，能有效地抑制对流和辐射传热。在发动机、燃烧室等高温环境下的缓冲防护、降噪隔热等方面有潜在应用。

目前金属空心球的制备方法有雾化法、金属流化床法和滚粉烧结法等。雾化法产量低(通常只有1%～5%)，而且获得的空心球的尺寸较小；金属流化床法从理论上讲可以制备任何金属及合金的空心球材料，但工序复杂，成本较高；滚粉烧结法制备的空心球表面干燥，壁薄且不易控制，球与球之间需要采用合金粉浆加以粘接，制备效率很低。目前国际、国内对金属空心球材料制备工艺控制的理论研究极为薄弱。以上几种方法都存在球体尺寸不易控制、球壳表面完整性差、球壳壁厚不均匀等现象。

离心沉积制备的优点很多，主要包括操作步骤简便且生产成本低廉，可应用材料广泛、成型速度快等优点。但在现有研究技术中，金属空心球制备技术的相关报导很多，但用此法制备金属空心球结构材料的工艺及理论研究，国内外暂无报导，也没有相关专利。

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中的不足，提供一种设计合理、工艺简单、操作步骤简便且生产成本低廉的金属空心球的粉末冶金制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金属空心球的粉末冶金制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将金属粉末与粘合剂溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液一，之后将消泡剂加入所述悬浮液一中并搅拌均匀得到浆料一；所述粘合剂溶液中粘合剂的质量浓度为0.1%～1%；所述悬浮液一的固含量为5%～20%；所述消泡剂的加入量为所述悬浮一重量的0.1%～0.3%；

步骤二、将聚苯乙烯球装入离心模具中，再将步骤一中所述浆料一倒入所述离心磨具中，之后将离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料一的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖；

步骤三、将金属粉末与粘合剂溶液混合，经机械搅拌均匀后配制成悬浮液二，之后将消泡剂加入所述悬浮液二中并搅拌均匀得到浆料二；所述粘合剂溶液中粘合剂的质量浓度为5%～15%；所述悬浮液二的固含量为30%～60%；所述消泡剂的加入量为所述悬浮液二重量的0.1%～0.3%；

步骤四、将步骤三中所述浆料二倒入步骤二中干燥后的离心模具中，之后将所述离心模具装在离心机上进行离心，最后将离心后的聚苯乙烯球随离心模具放在鼓风式烘箱中进行干燥；所述浆料二的倒入量应使离心模具中的聚苯乙烯球被完全覆盖；

步骤五、将聚苯乙烯球从步骤四中干燥后的离心模具中取出，包埋于氧化铝填料中放在真空炉中进行热解、烧结，得到金属空心球。

上述的一种金属空心球的粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属粉末的平均粒度不大于48μm，步骤一中所述金属粉末为不锈钢粉末、钛合金粉末、镍基合金粉末、镍粉或Fe-Al金属间化合物粉末；步骤三中所述金属粉末与步骤一中所述金属粉末为同种金属粉末；步骤三中所述金属粉末的粒度与步骤一中所述金属粉末的粒度相同。

上述的一种金属空心球的粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤一和步骤三中所述粘结剂溶液为聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液或羧甲基纤维素溶液。

上述的一种金属空心球的粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤一和步骤三中所述消泡剂为正辛醇、聚醚消泡剂或磷酸三丁酯，所述聚醚消泡剂为GP型聚醚消泡剂、GPE型聚醚消泡剂或PPE型聚醚消泡剂。

上述的一种金属空心球的粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤二中所述聚苯乙烯球的粒度不大于4mm。

上述的一种金属空心球的粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤二和步骤四中所述离心的时间为20min～200min，所述离心机的转速为2000r/min～5000r/min；所述干燥的温度为60℃～90℃，所述干燥的时间为8h～24h。