发明公布-201910807355.4-一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法

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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110449586 A
(43)申请公布日 2019.11.15
(21)申请号 201910807355 .4
(22)申请日 2019 .08 .29
(71)申请人上海材料研究所
地址 200437 上海市虹口区邯郸路99号
(72)发明人孙继锋
杨良良
(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限
公司 31225
代理人褚明伟
(51)Int .Cl .
B22F 3/22(2006 .01)
B22F 3/11(2006 .01)
B22F 1/00(2006 .01)
权利要求书1页
CN 110449586 A
(54)发明名称
一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方
(57)摘要
本发明涉及一种低压注射成型制备金属蜂
窝材料的方法。所述工艺步骤为：
金属粉末与粘
结剂混炼，
低压注射成形，
溶液脱蜡，
在真空或保
护气氛中热脱粘和烧结，
即可制成整体型金属蜂
窝材料。本发明技术与现有技术相比，
原料粉末
粒度范围要求宽、
注射压力低、
产品单重大、
流程简单、
生产效率高、
成本低、
易大批量生产。
说明书5页
附图2页
CN 110449586 A
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1 .一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
包括如下步骤：
(1)混料：
将粘结剂预混并加热到熔化，
然后将预热的金属粉末倒入熔化的粘结剂中搅
拌获得均匀的金属粉末-粘结剂混合原料；
(2)成型：
将金属粉末-粘结剂混合原料采用低压注射成型的方法得到多孔蜂窝坯料；
(3)脱脂：
将所得多孔蜂窝坯料在溶剂中浸泡，
脱除部分粘结剂组分；
(4)热脱粘和烧结：
将步骤(3)处理后的多孔蜂窝坯料加热处理，
脱除多孔蜂窝坯料中
的剩余粘结剂，
然后进行烧结，
即得到整体型金属蜂窝材料。
2 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
骤(1)中所述金属粉末包括金属单质粉末或合金粉末，
所述合金粉末包括不锈钢粉末或
FeCrAl耐热合金粉末；
所述金属粉末粒径小于45μm。
3 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
骤(1)所述粘结剂包括以下重量份组分，
增塑剂70-80份、增稠剂10-25份、表面活性剂2-5
4 .根据权利要求3所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
述增塑剂包括石蜡、
巴西棕榈蜡、
蜂蜡；
所述增稠剂包括低密度聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯酯；
所述表面活性剂包括硬脂酸。
5 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
骤(1)中的金属粉末与粘结剂的质量比为(4-9)：
6 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
骤(1)中，
预热的金属粉末温度为100-140℃。
7 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
骤(2)中，
所述低压注射成型的工艺条件为，
温度90-120℃，
压力0 .5-1MPa；
在注射成型过程
中采用机械搅拌增强浆料的均匀性，
转速500-1000r/min，
并辅以真空除气，
以消除浆料中
的气体。
8 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
骤(3)中所述溶剂选自二氯甲烷、
三氯甲烷或三氯乙烯中的一种或多种；
步骤(3)中，
控制溶剂的温度为30-60℃，
多孔蜂窝坯料在溶剂中浸泡的时间为10-20h；
多孔蜂窝坯料在溶剂中浸泡后进行干燥处理。
9 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
骤(4)中对多孔蜂窝坯料加热处理的温度为150-650℃；
步骤(4)中进行烧结处理的条件为：
烧结温度1250-1350℃，
烧结时间为0 .5-3h。
10 .根据权利要求1所述的一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
其特征在于，
步骤(4)中对多孔蜂窝坯料加热处理或进行烧结处理是在真空、惰性气体或还原性气体氛
围下进行。
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一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法
技术领域
[0001] 该发明涉及多孔金属材料制备领域，
具体涉及一种低压注射成型制备金属蜂窝材
料的方法。
背景技术
[0002] 金属蜂窝材料是一种集金属特性(导热、
导电、
强韧、抗热震)和宏观结构特性(高
比表面积)为一体的功能复合材料，
尤其适用作为汽车和摩托尾气净化处理、
高温炉废气净
化处理、
高效散热、
热交换器等用途的结构件材料。
由于金属蜂窝材料的外形结构以及力学
抗弯强度是其重要的考核指标，
如果能有一种制造方法既能保证外形结构也能使力学抗弯
强度提升，
那么材料的综合性能就能够得到一定程度的提升。
[0003] 现行的金属蜂窝材料制造方法包括机械/激光打孔加工、
粉末干压、金属箔带缠
金属纤维编织、增塑挤压、
金属注射成型、
3D打印。其中机械/激光打孔加工效率低，
厚度也受限；
粉末干压仅能制造形状较为简单的零件；
金属箔带缠绕和金属纤维编织涉及
工序多、
成本高且蜂窝结构可靠性不足；
增塑挤压仅能成型端面平整的结构；
金属注射成型
可制备小型复杂结构的零件，
但受制于原料成本高；
3D打印可制备复杂结构的零件，
但制造
周期长、
成本高，
目前大规模应用仍然受限。
发明内容
[0004] 本发明是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种工艺简单、
成本低廉的
低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法，
包括如下步骤：
[0007]
(1)混料：
将粘结剂预混并加热到熔化，
然后将预热的金属粉末倒入熔化的粘结剂
中搅拌获得均匀的金属粉末-粘结剂混合原料；
[0008]
(2)成型：
将金属粉末-粘结剂混合原料采用低压注射成型的方法得到多孔蜂窝坯
[0009]
(3)脱脂：
将所得多孔蜂窝坯料在溶剂中浸泡，
脱除部分粘结剂组分；
[0010]
(4)热脱粘和烧结：
将步骤(3)处理后的多孔蜂窝坯料加热处理，
脱除多孔蜂窝坯
料中的剩余粘结剂，
然后进行烧结，
即得到整体型金属蜂窝材料。
[0011] 在本发明的一个实施方式中，
步骤(1)中所述金属粉末包括金属单质粉末或合金
粉末，
所述合金粉末包括不锈钢粉末或FeCrAl耐热合金粉末。
[0012] 在本发明的一个实施方式中，
所述金属粉末粒径小于45μm。
[0013] 在本发明的一个实施方式中，
步骤(1)所述粘结剂包括以下重量份组分，增塑剂
70-80份、增稠剂10-25份、
表面活性剂2-5份。
[0014] 在本发明的一个实施方式中，
所述增塑剂包括石蜡、
巴西棕榈蜡、
蜂蜡等；
[0015] 在本发明的一个实施方式中，
所述增稠剂包括低密度聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯酯；
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在本发明的一个实施方式中，
所述表面活性剂包括硬脂酸。
在本发明的一个实施方式中，
步骤(1)中的金属粉末与粘结剂的质量比为(4-9) ：
在本发明的一个实施方式中，
步骤(1)中，
预热的金属粉末温度为100-140℃。
[0019] 在本发明的一个实施方式中，
步骤(2)中，
所述低压注射成型的工艺条件为，
90-120℃，
压力0 .5-1MPa；
在注射成型过程中采用机械搅拌增强浆料的均匀性，
转速5001000r/min，
并辅以真空除气，
以消除浆料中的气体。
[0020] 在本发明的一个实施方式中，
步骤(3)中所述溶剂选自二氯甲烷、
三氯甲烷或三氯
乙烯中的一种或多种。
[0021] 在本发明的一个实施方式中，
步骤(3)中，
控制溶剂的温度为30-60℃，
多孔蜂窝坯
料在溶剂中浸泡的时间为10-20h。
[0022] 在本发明的一个实施方式中，
多孔蜂窝坯料在溶剂中浸泡后进行干燥处理。
[0023] 在本发明的一个实施方式中，
步骤(4)中对多孔蜂窝坯料加热处理的温度为150650℃。
[0024] 在本发明的一个实施方式中，

<hr>
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