[发明专利]一种高强度高过滤通量合金构件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料领域，具体的说，是涉及一种高强度高过滤通量合金构件的制备方法。

背景技术

铜合金的力学性能、工艺性能、耐蚀性能都较好，导电导热性能高，高度的化学性质，良好的抵抗腐蚀之稳定性及卓越的可塑性，所以，在各个领域成为应用最为广泛的材料之一。本发明属于合金材料领域，铜合金已经广泛应用于污染排放气体深度净化、工业废气净化、废水处理等方面。在铜锌合金中加入其它的微量元素能够起到除垢和防垢的作用。铜合金在过滤处理中具有以下作用：1）、通过氧化还原反应可以使液体里的氯、氧以及可溶性重金属离子的浓度降低，增强金属管壁的抗腐蚀性；2）、和水接触时，接触界面处液体的氧化还原电位变化很大，抑制了微生物的生长和繁殖，降低了水垢和换热壁粘接的强度；3）、使得固相颗粒处于悬浮分散的状态，抑制了蜡、垢以及腐蚀的产生。

过滤构件在孔径相同的情况下，当厚度在某一范围内变化时，其渗透量的变化几乎可达数量级。因此，仅从精度与流量考虑的话，可以使试样尽量地薄，但这又与强度要求相矛盾，为此，采用多层结构就是解决这一矛盾的有效途径。制取多层滤器的方法较多，如粉末轧制、粉浆挤压、粉浆离心浇注等方法。而多层结构构件的使用寿命受到环境和材料本身的影响，现有产品在高压和高温的工作环境中容易损坏，并且制造困难、生产工艺成本较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度高过滤通量合金构件的制备方法，采用特定元素成分配比的合金粉末原料分批分层制坯，经过超声波喷涂，并通过热处理工艺，提高合金过滤构件的高温耐压强度和使用寿命。本发明采用的技术方案是：制备方法包括以下步骤：球磨混料、分层制坯、超声波喷涂和热处理步骤，合金构件制备时所使用的合金粉末原料包含以下元素组成：C:1.80-2.50%，Si:0.30-0.40%，Mo:2.00-2.30%，Zr:0.50-1.50%，Hf:0.05-0.10%，Mn:2.00-2.50%，Fe:1.50-2.50%，Mg:0.50-1.50%，Zn:3.50-4.50%，Pr:0.10-0.20%，S<0.005%，P<0.005%，余量为Cu，上述百分比为质量百分比；合金过滤构件的抗压强度为720~780MPa，最大孔径为30~50μm。

球磨混料步骤为：先将55~65wt%的合金粉末原料进行球磨，获得粒度为100目以下的合金粉末I，然后再将剩余的合金粉末原料球磨至200目以下获得合金粉末II，最后，在混料设备中将合金粉末I和合金粉末II分别与200目以下的纯铜粉末，按照质量比2:1的比例混合1～1.5小时，从而分别获得合金粉体I和合金粉体II。

分层制坯步骤为：首先，取35~40wt%的合金粉体I，通过流延机得到厚度为1～2mm片坯I；再将合金粉体II在片坯I上，通过流延机得到厚度为2～3mm片坯II；然后，取余下量的所述合金粉体I，在片坯II的基础上通过流延机得到厚度为2.5～3.5mm片坯III。

超声波喷涂步骤为：将片坯III在200～250℃预热20~30mins，然后进行超声波喷涂，喷涂距离为15cm，喷枪移动速度为15~18cm/s，喷涂角度为90°，喷涂后的涂层厚度约为0.55~0.65mm；其中，喷涂所使用的焊丝材料的成分包含：Cu:50~55%，Ni:5.5~7.5%，Si:0.3~0.5%，上述百分比为质量百分比。

热处理步骤为：将超声波喷涂后的片坯III置于300～400℃的加热炉中进行烧结，保温时间为1~1.5h，冷却到室温后，再以20~30℃/min的加热速度升温至1000~1100℃，保温0.5~1h，随炉冷却即可获得合金过滤构件。

优选地，合金过滤构件成品的抗压强度为760 MPa，最大孔径为50μm。

优选地，合金粉末原料包含以下元素组成：C:1.80%，Si:0.35%，Mo:2.00%，Zr:1.20%，Hf:0.10%，Mn:2.50%， Fe:2.20%，Mg:0.50%，Zn:3.50%，Pr:0.20%，S:0.002%，P:0.001%，余量为Cu。

优选地，合金粉末原料包含以下元素组成：C:2.00%，Si:0.30%，Mo:2.20%，Zr:0.80%，Hf:0.08%，Mn:2.00%， Fe:1.50%，Mg:1.00%，Zn:4.00%，Pr:0.15%，S:0.002%，P:0.001%，余量为Cu。