本发明专利技术公开了一种粉末烧结多孔过滤合金、该合金的制备方法以及制备该合金的预压成型体。该合金基本由按质量百分比计21～23.5％的Cr、6～8％的Mo、18～21％的Fe、0～1.5％的W、0～2.5％的Co、0～0.05％的C、0～1％的Si、0～2％的Mn、0～2.5％的Ta或/和Nb、0～5％的Al、0～1.5％的Ti以及余量的Ni构成；用作液体过滤时其平均孔径不大于20μm且相对渗透系数不小于0.2m3/m2·kpa·h，用作气体过滤时其平均孔径不大于60μm且相对透气系数不小于80m3/m2·kpa·h。该粉末烧结多孔过滤合金针对强氧化性体系具有极佳的抵抗力；尤其耐磷酸、硫酸、硫酸盐等。
【技术实现步骤摘要】
粉末烧结多孔过滤合金、其制备方法以及它的预压成型体
本专利技术涉及烧结多孔过滤材料，具体涉及粉末烧结多孔过滤合金、该合金的制备 方法以及用于制备该合金的预压成型体。
技术介绍
申请人:目前对粉末烧结多孔过滤材料的研究重点集中在材料应用领域的扩展、材 料性能的改善、成孔机理的探究和制备工艺的优化等几个方面。在烧结多孔过滤材料应用 领域的扩展中，大胆提出了针对一些特定且比较苛刻的应用环境开发出相应的能够满足此 应用环境下的化学稳定性（如耐腐蚀性）要求并具有良好过滤性能的新材料。其意义在 于，如果该类新材料一旦开发成功，就能够将精密过滤技术带入相应的领域，由此改变该领 域的传统处理流程，其结果往往是对环境污染的极大改善以及长期的经济效益和社会效益 的提升。但是，在新材料的开发过程中，除对材料成分的研究外，常常还会面临烧结多孔化 过程中的诸多问题，例如：烧结致密化、烧结后材料曲折因子过大影响渗透性能、材料孔径 难以控制等等。因此，一种新材料的成功开发常会相应涉及到在成孔机理、制备工艺等方面 的创新。
技术实现思路
本专利技术旨在提供几种针对特定过滤体系（指待过滤物形成的物质体系，可以是液 体体系或气体体系）表现出优异的化学稳定性和良好过滤性能的粉末烧结多孔过滤合金、 该合金的制备方法以及制备该合金的预压成型体。 本专利技术的第一种粉末烧结多孔过滤合金，其基本是由按质量百分比计26?30% 的]\1〇、0?2%的卩6、0?0.1%的〇、0?0.02%的(：、0?0.1%的51、0?1%的舫、0~ 5%的A1、0?1. 5%的Ti以及余量的Ni所构成；用作液体过滤时其平均孔径不大于20 μ m 且相对渗透系数不小于0. 2m3/m2 · kpa · h，用作气体过滤时其平均孔径不大于60 μ m且相 对透气系数不小于80m3/m2 · kpa · h。需要解释的是，上述术语基本是由……所构成，在 本专利技术中的具体含义是指：该粉末烧结多孔过滤合金可以仅由上述这些元素构成；也可以 在主要包含所述元素的基础上添加其他微量的、不会明显改变合金性能的元素，例如Nb、V、 W、Y、Ta、Zr、Co等。而关于相对渗透系数和相对透气系数的具体含义将在具体实施 方式中说明。 上述第一种粉末烧结多孔过滤合金的特点为：首先，该粉末烧结多孔过滤合金针 对完全还原体系（即无氧化性离子存在，如Fe 3+、Cu2+等）抗腐蚀性能十分优越；其次，能耐 常压下任何温度、任何浓度盐酸的腐蚀；此外，在不充气的中等浓度的非氧化性硫酸、各种 浓度磷酸、高温醋酸、甲酸等有机酸、溴酸以及氯化氢气体中均有优良的耐蚀性能；另外也 耐卤族催化剂的腐蚀。所述第一种粉末烧结多孔过滤合金比较适用于多种苛刻的石油、化 工过程，如盐酸的蒸馏，浓缩；乙苯的烷基化和低压羰基合成醋酸等生产工艺过程中。 上述第一种粉末烧结多孔过滤合金中，Cr、C、Si、Mn、Al、Ti为可选组分。其中Cr、 C、Si、Mn可根据合金具体所处的过滤体系进行添加以提高合金的化学稳定性。A1的主要意 义在于添加后可在一定程度上降低合金的曲折因子。当合金能够满足过滤渗透性要求时， 可以不加入A1 ;但在加入A1的情况下，由于在制备合金的高温烧结过程中A1会转变为液 相进而促进粉末颗粒的流动，从而使烧结形成的孔道更为圆滑，由此降低合金的曲折因子。 出于提高过滤渗透性的目的，所述A1元素的质量百分含量优选为1?5%，还可进一步优 选为3?5%。另外，Ti的加入可以提高合金的高温热强度。在可能面对高温过滤体系时 (例如300?800?的高温气体过滤）Ti元素的质量百分含量优选为〇. 2?1%，进一步优 选为0.5?1%。 上述第一种粉末烧结多孔过滤合金的制备方法，其步骤包括：1)将各元素粉按照 上述设定的比例进行混合，其中Ni粉使用第一镍粉和第二镍粉，所述第一镍粉为长条状， 所述第二镍粉为球状或类球状，所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比为1: (1. 2?5)，并按 第一镍粉占 Ni粉总质量的10?90%的比例加入；2)将上述混合粉料依次进行造粒、千燥 和压力成型，将千燥温度设定为40?60°C，干燥时间设定为4?8小时，然后进行压力成 型，压力成型时在120?200MPa成型压力下保压20?80秒，压力成型后得到预压成型体； 3)对预压成型体进行烧结，过程至少包含以下二个阶段：脱脂阶段：烧结温度从室温升至 350?450?，并保温60?300分钟；高温烧结阶段：将烧结温度升至1050?1280?，并保 温60?180分钟；冷却即得到该多孔过滤合金。上述方法中，当制备用作液体过滤的粉末 烧结多孔过滤合金，则造粒时可优选采用硬脂酸为造粒剂，硬脂酸的加入量为混合粉料总 质量的2?8% ;当制备用作气体过滤的粉末烧结多孔过滤合金，则造粒时可优选采用尿素 为造粒剂，尿素的加入量为混合粉料总质量的5?20%。另外，所述第一镍粉与第二镍粉 的粒度之比还进一步优选为1: (2?4)。压力成型时的成型压力还可进一步优选为120? 150MPa。 上述的制备方法能够很好的避免烧结致密化问题及压力成型时成型体裂损问题， 且可对材料孔径进行有效控制。首先，该方法创造性将构成合金的基础元素 Ni的原料粉 (Ni粉）分为了第一镍粉和第二镍粉，其中第一镍粉为长条状，第二镍粉为球状或类球状， 第一镍粉与第二镍粉的粒度之比为1: (1. 2?5)(优选为1: (2?4))，且第一镍粉占 Ni粉 总质量的10?90%，这样，由于第一镍粉为粒度较小的长条状镍粉，具有压制性较好（成型 体不易裂损），烧结后孔径较小的特点，而第二镍粉为粒度较大的球状或类球状镍粉，具有 压制性较差（成型体容易裂损），烧结后孔径较大的特点，将上述第一镍粉与第二镍粉充分 混合后，第一镍粉可填充在第二镍粉之间形成的空隙中，一方面起到控制烧结后材料孔径 的作用（根据需要的孔径范围调整第一镍粉的比例，例如30 %、50 %、70 % )，一方面改善混 合粉料的混合粉料压制性，降低压力成型时成型体裂损几率；另外，第一镍粉粒度较小可增 加 Ni粉的整体活性，从而降低烧结温度，促进粉末烧结过程中晶粒的流动和发育，且在一 定程度上防止烧结致密化。其次，通过压力成型参数的选择进一步优化了针对特定混合粉 料的压制性，进一步改善了压力成型的合格率。并且，根据原料成分，高温烧结阶段将烧结 温度升至1050?1280°C并保温60?180分钟的特殊设定可保证烧结时少量液相的产生， 很好的避免了烧结致密化问题。 实施上述方法的过程中所得到的用于制备粉末烧结多孔过滤合金的预压成型体， 构成该预压成型体的粉末颗粒中Ni粉使用第一镍粉和第二镍粉，所述第一镍粉为长条状， 所述第二镍粉为球状或类球状，所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比为1: (1. 2?5)，且第 一镍粉占 Ni粉总质量的10?90%。所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比进一步优选为 1: (2 ?4)。 本专利技术的第二种粉末烧结多孔过滤合金，其基本是由按质量百分比计14?17% 的 Cr、15 ?17% 的 Mo、0 ?7% 的 Fe、0 ?4. 5% 的 W、0 ?2.5% 的 C本文档来自技高网...
【技术保护点】
粉末烧结多孔过滤合金，其基本由按质量百分比计21～23.5％的Cr、6～8％的Mo、18～21％的Fe、0～1.5％的W、0～2.5％的Co、0～0.05％的C、0～1％的Si、0～2％的Mn、0～2.5％的Ta或/和Nb、0～5％的Al、0～1.5％的Ti以及余量的Ni构成；用作液体过滤时其平均孔径不大于20μm且相对渗透系数不小于0.2m3/m2·kpa·h，用作气体过滤时其平均孔径不大于60μm且相对透气系数不小于80m3/m2·kpa·h。
【技术特征摘要】
1. 粉末烧结多孔过滤合金，其基本由按质量百分比计21?23. 5%的Cr、6?8%的Mo、 18 ?21% 的 Fe、0 ?L 5% 的 W、0 ?2. 5% 的 Co、0 ?(λ 05% 的 C、0 ?1% 的 Si、0 ?2% 的 Μη、0?2. 5%的Ta或/和Nb、0?5%的A1、0?1. 5%的Ti以及余量的Ni构成；用作液 体过滤时其平均孔径不大于20 μ m且相对渗透系数不小于0. 2m3/m2 · kpa · h，用作气体过 滤时其平均孔径不大于60 μ m且相对透气系数不小于80m3/m2 · kpa · h。2. 如权利要求1所述的粉末烧结多孔过滤合金，其特征在于：所述A1元素的质量百分 含量为1?5%。3. 如权利要求1所述的粉末烧结多孔过滤合金，其特征在于：所述Ti元素的质量百分 含量为0. 2?1%。4. 如权利要求1所述的粉末烧结多孔过滤合金，其特征在于：所述Μη元素的质量百分 含量为1. 5?2. 5%。5. 如权利要求1所述的粉末烧结多孔过滤合金，其特征在于：所述Ta或/和Nb元素 的质量百分含量为1?2%。6. 权利要求1至5中任意一项权利要求所述的粉末烧结多孔过滤合金的制备方法，其 步骤包括： 1) 将各元素粉按照设定比例进行混合，其中Ni粉使用第一镍粉和第二镍粉，所述第 一镍粉为长条状，所述第二镍粉为球状或类球状，所述第一镍粉与第二镍粉的粒度之比为 1: (1. 2?5)，并按第一镍...
【专利技术属性】
技术研发人员：高麟，汪涛，焦鹏鹤，李波，王韬，吴磊，
申请(专利权)人：成都易态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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