[发明专利]壁厚均匀的金属空心球的批量制备方法

说明书

本发明提供的是一种壁厚均匀的金属空心球的批量制备方法。一、使用偶联剂对聚苯乙烯球形颗粒表面进行改性，将改性过的聚苯乙烯球形颗粒放入自动涂覆机的滚动装置内；二、使用自动涂覆机的喷嘴装置将金属粉末和粘结剂溶液喷洒到滚动装置内，通过转动将金属粉末涂覆到聚苯乙烯球形颗粒表面，得到金属空心球素胚；三、对金属空心球素胚进行烘干；四、将烘干后的金属空心球素胚，首先升温去除聚苯乙烯模板、再经过高温烧结得到金属空心球。本发明设计合理、操作步骤简便、生产成本低廉、生产效率高、可批量化生产。制备出的金属空心球具有尺寸均一、直径可控；球壳光滑、完整；壁厚较薄、均匀可控等优点。

技术领域

本发明涉及的是一种金属空心球的制备方法，具体地说是一种壁厚均匀金属空心球的低成本高效率批量制备方法。

背景技术

传统的泡沫金属是一类含大量孔隙结构的金属固体材料，这类材料因其具有特殊的孔洞结构，所以其具有轻质高强、耐冲击、减隔振、隔热、屏蔽辐射等一系列优异的特性，广泛应用于航空航天、船舶、车辆制造和核电工业等相关领域。现有制备泡沫金属材料的方法，大都采用传统的发泡制备技术，制备出的泡沫金属由开孔和闭孔两种空心结构混合组成，且孔隙尺寸及分布均匀性难以控制，从而致使泡沫金属的性能不均匀。金属空心球具有良好的吸能特性和减隔振性能，由其制备而成的多孔材料，具有孔隙分布均匀，尺寸相对均一的特点。相比于传统的泡沫金属，该材料具有更为优良的机械性能，更好的阻尼和吸能特性，更好的屏蔽辐射性能，更好的隔热特性。该材料在舰船的减振降噪、飞行器的轻量化、核电站的屏蔽辐射、发动机的缓冲隔热以及吸隔声材料等多种高新技术领域存在着广泛的应用前景。

目前制备金属空心球的制备方法包括：料浆涂覆法、雾化法、金属流化床法和反应烧结法等。金属料浆涂覆法产品表面粗糙，不易控制空心球直径和壁厚，制备效率低。雾化法制备条件苛刻(需要高真空或惰性气体保护)，球壳易破裂，制备效率低且产品尺寸较小；金属流化床法的工序复杂，设备昂贵，成本较高；反应烧结法难以生产大尺寸的空心球，空心球尺寸难以控制。以上几种金属空心球的制备方法均存在球体尺寸不均一、球壁厚度难以控制，且不适用于工业化的大批量生产。

目前国内对金属空心球制备工艺研究较少，其制备技术目前尚不成熟，现有的制备技术的产品质量难以控制，成本较高，无法实现批量化生产，不能满足工业化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、工艺简单、效率较高、产品质量稳定且可实现快速、大批量工业化生产的壁厚均匀的金属空心球的批量制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一、使用偶联剂对聚苯乙烯球形颗粒表面进行改性，将改性过的聚苯乙烯球形颗粒放入自动涂覆机的滚动装置内；

步骤二、使用自动涂覆机的喷嘴装置将金属粉末和粘结剂溶液喷洒到滚动装置内，通过转动将金属粉末涂覆到聚苯乙烯球形颗粒表面，得到金属空心球素胚；

步骤三、对金属空心球素胚进行烘干；

步骤四、将烘干后的金属空心球素胚，首先升温去除聚苯乙烯模板、再经过高温烧结得到金属空心球。

本发明还可以包括：

1.粘结剂溶液的质量比浓度为1％-5％，加入的粘结剂的质量为金属粉末质量的1％-5％。

2.所述聚苯乙烯球形颗粒的直径不大于10mm。

3.所述的金属粉末的平均粒度不大于60μm。

4.滚动装置的变速范围在30-200r/min，涂覆时间为10-60min。

5.金属空心球素胚的烘干温度为30-60℃，烘干时间为10-60min。

6.所述升温去除聚苯乙烯模板是以1-5℃/min升温至220℃-350℃，保温45-90min。