[发明专利]一种尺度可调的纳米多孔金属材料的制备方法

摘要

本发明公开了属于多孔材料制备领域的一种尺度可调的纳米多孔金属材料的制备方法。所述多孔材料由超细金属粉末掺加造孔剂并压制成型后，在真空烧结炉中烧制而成。该多孔材料内部包含有纳‑微‑毫多个孔隙尺度，通过控制金属粉末粒径、造孔剂含量及粒径、烧结温度及保温时间等参数以及后续处理工艺可实现多孔材料内部孔隙尺度和金属基体表面粗糙尺度的双调控，并使其具有超亲水性能，可显著提高沸腾传热的效率。本发明成本低，操作简单，技术可靠，产品可应用于热管的吸液芯、蒸发器的蒸发表面以及其他沸腾相变传热装置中，具有很好的应用前景。

主权项

一种尺度可调的纳米多孔金属材料，所述多孔材料由超细金属粉末为铜粉、镍粉或者不锈钢粉；粒度等级为0.1～5μm，与颗粒尺度可控的造孔剂混合并压制成型以及在真空烧结炉中合适的烧结参数控制，制备出了强度可靠、具有纳‑微‑毫多尺度结构特征的尺度可调的纳米多孔金属材料；其特征在于，该纳米多孔金属材料内部包含有纳‑微‑毫多个孔隙尺度，且孔隙尺度和金属基体表面粗糙尺度可调；所述造孔剂选为不与超细金属粉末反应的可溶性Na2CO3粉末其掺加量占混合后粉末总重量的11％；具体的制备包括如下步骤：(1)配料：将造孔剂研磨并筛分成所需粒度等级，按重量比与超细金属粉末均匀混合；(2)粉末填充：将混合好的粉末均匀填充于模具内或所需装置的表面，并用模具压制；(3)烧结：将粉末连同模具或装置一起送入真空烧结炉中，在还原性或惰性气体保护下烧结，烧结后期放入氧气进行氧化处理；其烧结过程分为四个阶段：还原除气阶段、烧结升温阶段、烧结保温阶段和冷却降温阶段；其中还原除气阶段的工艺为：烧结开始前预先抽真空至‑0.1Mpa，并充入保护性气体，以防止氧化， 据所用粉末种类和粒度具体确定保温时间为0～2h；烧结升温阶段的升温速率为3～10℃/min，以降低热惯性的影响；烧结保温阶段中，烧结温度应根据金属粉末的种类并结合所需的烧结体结构进行选择，即选金属基体熔点温度的0.4～0.8倍；冷却降温阶段采用炉内自然冷却方式，或为进一步调控金属基体表面粗糙尺度和组成，在冷却降温阶段中，降温至低于烧结温度200～450℃时，打开阀门通入空气氧化，以改善其表面浸润性；烧结过程中，通入氮气、氩气、氢气或含5％氢气体积的氮氢混合气体至‑0.05Mpa，使炉内保持一定的负压度；(4)出炉、将样品置于放有蒸馏水的超声波清洗器中清洗2小时，期间间隔半小时更换蒸馏水：自然冷却至炉内温度达到30℃时，取出烧结样品，并清洗，以溶解掉造孔剂；(5)烘干：将清洗后的样品放入烘箱中，烘干后取出，得到多孔金属材料。