[发明专利]一种金属合金材料及其用途

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金材料领域，涉及一种可用于制备铜镍合金表面多孔管的金属合金材料。

背景技术

工业装置的大规模化，对换热器领域提出了更高的要求，换热量和换热面积的增加给换热装置的布置带来了很大的不便。表面多孔管换热器作为一种新型高效的热交换器，承载着换热领域越来越多的责任，作为表面多孔管换热器主要元件的表面多孔管，更是引起了国内外换热领域专家的高度关注。

烧结型表面多孔管是目前强化沸腾传热效果最好的表面多孔管，已在很多炼油、石化等装置中得到了很好的利用；它是在金属管的内表面或者外表面烧结一层金属粉末材料制备而成的。然而，根据其目前工业中的应用情况，烧结型表面多孔管存在以下一些问题：①烧结温度过高时，会影响金属基材的力学性能；对于铜镍管基材而言，尤其会影响管子本身的平均晶粒度；这些是不符合国标中对管材性能要求的；②烧结温度较低时，多孔层与基管结合力差，容易在使用过程中脱落，或者多孔层中加入过多降低熔点的合金元素会导致多孔层脆性较大或者耐腐蚀性较差，这对于实际工况以及换热管的寿命而言，是很不利的。因此，急需开发可以克服上述不利的解决方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种金属合金材料，本发明提供的合金材料可在适合的烧结温度下，烧结出晶粒度和力学性能满足国标要求的、耐腐蚀性能优于基管且具有良好沸腾传热强化效果的烧结型铜镍表面多孔管。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属合金材料，其含有2-10wt％的Ni，例如为2.5wt％、3.4wt％、5.0wt％、6.5wt％、7.8wt％、9.4wt％等、10-20wt％的Zn，例如为12wt％、16wt％、19wt％等、5～10wt％的Sn，例如为7wt％、8.5wt％、9.4wt％等及余量Cu和不可避免的杂质。

本发明的目的之一还在于提供本发明的金属合金材料的用途，将其用于制备铜镍合金表面多孔管。

本发明中的金属合金材料既可用于铜镍合金管的内表面制备多孔管，同样适用于铜镍合金管的外表面，以制得铜镍合金外表面多孔管。

对于本发明的用途，所述铜镍合金表面多孔管制备的方法为：

(1)将所述金属合金材料处理成粉末，

(2)将步骤(1)所得粉末以40～60％，例如为43％、49％、52％、57％等的体积比与粘结剂调和成糊状混合液，涂覆于铜镍管表面；

(3)糊状混合液完全固化在基管表面后，对其进行烧结，然后冷却即得所述铜镍合金表面多孔管。

对于本发明的用途，步骤(1)中所述粉末为球形粉末，优选粉末的粒度为100～500目，例如为120～300目、200～500目、300～450目、400～500目等。

优选地，所述粉末采用气雾化的方法制备。

对于本发明的用途，步骤(2)中所述粘结剂由包括15～30wt％，例如为17wt％、24wt％、29wt％等的高分子塑料和70～85wt％，例如为71wt％、76wt％、83wt％等的有机溶剂配制而成。

优选地，所述高分子塑料为聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合。

优选地，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、四氢呋喃、氯仿中的一种或两种以上的混合。

优选地，所述的涂覆通过以下方法进行：根据待涂覆的铜镍管长度以及涂层厚度要求，将糊状混合液注入到铜镍管中，并通过旋转离心涂覆在管内壁上；或者通过喷涂工艺将糊状混合液涂覆到管外壁上。

对于本发明的用途，步骤(3)中所述的固化通过加热和/或自然晾干进行，主要是除去粘结剂中的高挥发性组分。

例如，在步骤(2)涂覆后对管外壁加热，以除去粘结剂中的高挥发性组分，并使内壁涂覆有粘结剂的混合液固化，也可以自然晾干。

优选地，所述的烧结在氢气气氛保护下进行。

优选地，所述烧结在烧结炉中进行，优选在连续烧结炉中进行。

优选地，所述的烧结先在350～450℃下保温30～60min，以确保粘结剂中的低挥发性组分完全脱除，然后在800～1000℃下保温烧结20～60min。

本发明中，烧结是为了将粘结剂完全脱除，然后在适宜的温度下使所涂覆的金属粉末颗粒之间能够互相连接形成连通孔隙，并与铜镍基管形成良好的冶金结合，最终实现多孔层的不脱落。

将本发明提供的金属合金材料的合金粉末应用到铜镍管表面，得到的铜镍合金表面多孔管，具有以下优点：