一种具有有序化孔径结构的金属毡及制备方法

摘要

一种具有有序化孔径结构的金属毡，采用至少2层带有错位孔洞的金属薄板层叠而成，每层所述金属薄板的孔洞直径为5～5000μm；所述金属薄板的厚度为0～0.2mm。本方法通过激光加工薄板后堆叠的方式进行金属毡的制备，使得部分难以制备金属纤维的材料可以实现金属毡的制备；不同金属薄板的错位堆叠，使得在错位区域处更加细小的孔洞，满足对小孔径的需求。本发明的金属毡在不同位置具有孔隙尺寸的高度一致性，可以增加使用效率。

说明书

技术领域

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种金属毡及制备方法，特别涉及一种具有有序化孔径结构的金属毡及制备方法。

背景技术

作为高效的多孔过滤材料金属毡被广泛应用于过滤、制氢、催化行业，广泛应用于航空、航天行业中发动机的管路、线路系统上，对管路、线路起紧固固定作用。

传统金属毡由金属纤维经过无纺铺制、叠配、真空烧结而成。例如专利文献CN2320408Y公开了一种纤维金属毡，由粗纤维毡层与细纤维镍毡层叠合而成。专利文献CN103862741A公开了一种金属毡及其制造工艺，金属毡设有多层金属丝横向层；金属丝横向层之间设有多层金属丝纵向层；金属毡上下外表面能够设有防护涂层。专利文献CN202965332U公开了一种金属毡，设有多层金属丝横向层，金属丝横向层之间设有多层金属丝纵向层，金属毡上下外表面能够设有防护涂层；金属丝横向层之间能够设有加强板。

但是，上述专利文献制备金属毡的前提是获得相应的金属纤维，导致部分金属制备金属毡较为困难，制造成本居高不下如钛毡等。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有有序化孔径结构的金属毡及制备方法，改变原有金属毡需要金属纤维堆叠的加工方式，实现金属毡孔洞有序化，加工简单，制备更加细密化孔径的金属毡，匹配不同产品对金属毡孔径的需求，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明一种具有有序化孔径结构的金属毡，其特征在于，采用至少2层带有错位孔洞的金属薄板层叠而成，每层所述金属薄板的孔洞直径为5～5000μm；所述金属薄板的厚度为0～0.2mm。

本发明还提供所述的一种具有有序化孔径结构的金属毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用激光对金属薄板进行切割打孔，在所述金属薄板上形成直径为5～5000μm的孔洞；（2）将多层所述金属薄板按照孔洞错位的方式堆叠在一起；（3）将层叠的所述金属薄板进行层间固定，形成金属毡；

所述层间固定的方法为真空固相烧结、点焊、脉冲焊、胶粘重的一种或多种，优选真空固相烧结。

所述金属薄板采用激光切割打孔，采用脉冲激光可将激光降低至20微米以下，满足某些对材料孔隙要求较高的使用环境，如：电解槽用钛毡、小尺寸过滤等场所。当需要制备大孔径的金属毡时，可采用激光在薄板上行走圆形路径，从而产生较大孔径。而且，采用脉冲激光加工微孔，由于激光的能量较高，可将金属直接气化，可以减少附件对金属薄板表面质量的影响，从而降低后续工艺复杂程度。

优选的，不同层间的金属薄板采用孔洞错位的方式进行堆叠，保证在堆叠时产生错位孔，如图3所示，可以增加堆叠时空间的利用率，有效降低平均孔隙直径，提高金属毡孔隙率。传统金属纤维生产金属毡的方式，在不同位置孔隙直径存在差别，会影响金属毡的使用性能，而本方法可以实现金属毡的孔隙直径在各位置高度的一致性，保证金属毡的性能均一。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本方法通过激光加工薄板后堆叠的方式进行金属毡的制备，改变了原有利用金属纤维的制备方式，使得部分难以制备金属纤维的材料可以实现金属毡的制备，使得金属毡的生产更加方便快捷；采用激光打孔的方式可以根据激光冲击或激光路径切割的方式更改薄板的孔隙和直径，满足不同金属毡的使用需求；不同金属薄板的错位堆叠，使得在错位区域处更加细小的孔洞，满足对小孔径的需求。本发明的金属毡在不同位置具有孔隙尺寸的高度一致性，可以增加使用效率。

附图说明

图1是第一块带孔金属薄板；

图2是第二块带孔金属薄板的错位孔（相对于第一块金属薄板）；

图3是两款带孔金属薄板孔洞错位堆叠；

其中：1-激光孔；2-错位孔；3-堆叠间隙孔。

具体实施方式

本技术领域的一般技术人员应当认识到本实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。

本发明的实施例中涉及的原料均为市售产品。

实施例1（采用0.05 mm厚钛板）

（1）选择激光器的最小离焦，在第一块薄钛板上打圆形孔洞，孔径20μm、孔间距30μm；在第二块薄钛板上进行激光打圆形孔洞，孔洞与第一块薄钛板错位，孔径20μm、孔间距30μm；采用逐层错位的方式，加工第3至8块薄钛板，保持孔径20μm和孔间距30μm；

（2）将8块错位打孔的薄钛板堆叠成8层；

（4）将堆叠的薄钛板送进热处理炉，在温度800℃下进行真空烧结；缓慢降温至室温，即可得到统一孔径的金属钛毡；

（5）将金属毡根据使用需求裁成合适的尺寸。

实施例1的金属钛毡具有有序化孔径结构，真正实现有序、可控、方便、适应多种材料，多种孔隙率需求。

实施例2（采用0.05 mm厚钛板）

（1）选择激光器的最小离焦，在一大块薄钛板上打圆形孔洞，孔径25μm、孔间距30μm；采用错位切割将大块薄钛板切割成8块；

（2）将8块薄钛板堆叠成8层，并使得堆叠时孔和孔之间产生错位；

（4）将堆叠的薄钛板送进热处理炉，在温度800℃下进行真空烧结；缓慢降温至室温，即可得到统一孔径的金属钛毡；

（5）将金属毡根据使用需求裁成合适的尺寸。

实施例2的金属钛毡具有有序化孔径结构，真正实现有序、可控、方便、适应多种材料，多种孔隙率需求。

实施例3（采用0.05 mm钛板）

（1）选择激光器的最小离焦，在第一块薄钛板上打圆形孔洞，孔径20μm、孔间距20μm，见图1；在第二块薄钛板上进行激光打圆形孔洞，孔洞与第一块薄钛板错位，孔径30μm、孔间距30μm，见图2；采用逐层错位的方式，加工第3至8块薄钛板，孔径逐步增加到90μm，孔间距逐步增加到90μm。

（2）将8块错位打孔的薄钛板堆叠，见图3，堆叠全部8层；

（4）将堆叠的薄钛板送进热处理炉，在温度800℃下进行真空烧结；缓慢降温至室温，即可得到变孔径的金属钛毡；

（5）将金属毡根据使用需求裁成合适的尺寸。

实施例3的金属钛毡具有有序化孔径结构，真正实现有序、可控、方便、适应多种材料，多种孔隙率需求。

实施例4（采用0.05 mm不锈钢板）

（1）选择激光器的最小离焦，在第一块薄钛板上打边长5μm的方形孔，孔间距10μm；在第二块薄钛板上进行激光打孔，孔洞与第一块薄钛板错位打边长15μm的方形孔，孔间距20μm；采用逐层错位的方式，加工第3至10块薄钛板，孔径从15μm平均增加到50μm，孔间距从20μm平均增加到100μm；

（2）将10块错位打孔的薄钛板堆叠成10层；

（4）将堆叠的薄钛板送进热处理炉，在温度800℃下进行真空烧结；缓慢降温至室温，即可得到变孔径的金属钛毡；

（5）将金属毡根据使用需求裁成合适的尺寸。

实施例4的金属钛毡具有有序化孔径结构，真正实现有序、可控、方便、适应多种材料，多种孔隙率需求。