CN1202352C - 增塑挤压法制备汽车尾气净化用金属蜂窝载体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备汽车尾气净化用金属蜂窝载体的方法，该方法通过金属增塑挤压的工艺，控制材料粒度及配方，采用铁-铬-铝合金、镍-铬高温耐热合金及不锈钢作原料，配以石蜡、甲基纤维素及聚乙烯醇作添加剂增加金属的塑性，提高形成多孔蜂窝的能力，控制混均、挤压、烧结的工艺条件获得满足使用要求的金属载体。该法可低成本一次性地获得整体型的金属蜂窝，孔隙率高，与催化剂的结合力强，能实现规模化生产。

Description

增塑挤压法制备汽车尾气净化用金属蜂窝载体

一、技术领域

该发明涉及一种汽车尾气净化用的金属型蜂窝载体的制备方法，属于多孔金属材料制备领域。

二、背景技术

目前，公知的汽车尾气净化用的蜂窝载体主要有整体陶瓷蜂窝载体及金属载体两种。陶瓷载体存在热容量大、韧性及抗机械震动性差等不足，且由于排放污染气体的60～80％来自汽车启动后1～3min时间内，而陶瓷载体短时内难以达到催化温度，故其净化作用有一定局限性。

金属载体热容量小、热导率高，强度高、韧性好，可用电进行快速加热大幅度降低启动后短时内的排放污染。

从成型角度看，公知的金属载体是通过对金属箔材、丝材进行从小到大，积少成多的复杂工艺过程获得，制作成本高；公知的陶瓷载体，如中国专利CN1332706A，通过氧化铝等非金属粉末的挤压烧结方法获得，在工艺方法(粉末准备、加添加剂、混合、挤压、烧结)上与本发明申请基本相同，但原料、添加剂种类、混合方法、挤压成形、烧结条件、产品都完全不同，属于两个不同的材料领域。本发明针对公知金属蜂窝工艺复杂、成本高的不足，采用陶瓷蜂窝的基本制备过程，低成本、一次性地实现金属蜂窝的制作。

三、发明内容

1、本发明的目的是提供一种制备汽车尾气净化用金属蜂窝载体的方法，该方法采用金属粉增塑挤压的方法，实现金属载体的一次成型，通过材料体系、粒度及配比的选择，挤压工艺、烧结工艺的设计，获得满足使用要求的金属载体。

2、技术方案

(1)工艺

图1是本发明的工艺流程图。

增塑挤压是在金属粉末中加入添加剂，使金属粉末的塑性提高，以便进行各种塑性加工处理。本发明的工艺过程为：采用预先退火处理的金属合金粉末与添加剂作为原料，在叶片混料机上混合均匀后进行挤压得生坯，将挤压生坯在保护气氛或真空中进行烧结，即得要求的整体型金属蜂窝载体。

(2)设备

1)粉末退火炉；

2)叶片式混炼机；

3)挤压模具及挤压设备(螺杆挤压机或一般挤压设备)；

4)气氛或真空烧结炉。

(3)技术条件

1)金属粉：铁-铬-铝合金、镍-铬高温耐热合金及不锈钢中的一种；

2)金属粉末的退火：依照常规金属粉末退火技术条件进行；

3)添加剂：石蜡、甲基纤维素及聚乙烯醇中的一种；

4)金属粉及添加剂：100-500目；

5)金属粉与及添加剂配比：6∶4到9∶1(质量比)；

6)混合条件：叶片转速50-1000转/分钟，混合时间10-200分钟，混合

  温度20-200℃；

7)挤压工艺条件：挤压比2-40，挤压速度0.1-20米/分钟，挤压力

  1-200兆帕；

8)烧结条件：温度为金属粉末熔点的0.5到0.9倍，时间为20-200分钟，

   气氛为真空或还原性气氛；

(4)制品达到的技术指标：前端开口率：60～80％，壁厚：0.1～0.3毫米，孔径：1～2毫米，孔隙率：.40～70％，比表面积不小于2～4平方米/立方分米3，网格形状：四边形或者三角形，制品外形：圆形或椭圆形，制品外径(长轴)尺寸：30-300毫米。

3、与现有技术相比具有的优点和积极效果

(1)可以低成本地一次性获得整体型金属载体；

(2)金属载体除了本身的蜂窝形状外，在壁上还具有多孔结构，可进一步提高孔隙率及与催化剂的结合性，净化效率高；

(3)设备条件简单，能实现规模化生产。

四、附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

五、具体实施方式

实施例一：

300目1Cr18Ni9Ti不锈钢粉退火后，与同样粒度的甲基纤维素及水(三者质量比为金属粉∶甲基纤维素∶水＝7∶2∶1)，在叶片混炼机上混合均匀(叶片转速：100转/分钟，混合时间：30分钟，混合温度20-25℃)，采用螺杆挤压机进行挤压(挤压比：15，挤压速度：2米/分钟，挤压力：20兆帕)，获得的挤压生坯在真空中(真空度：小于等于10-3大气压)1100℃烧结180分钟，即可获得整体型不锈钢蜂窝载体。

实施例二：

400目的FeCr25Al5合金粉退火后，与石蜡(两者的质量比为金属粉∶石蜡＝9∶1)在叶片混炼机上混合均匀(叶片转速：200转/分钟，混合时间：40分钟，混合温度120℃)，采用常规的挤压设备进行挤压(挤压比：20，挤压速度：1米/分钟，挤压力：30兆帕)，获得的挤压生坯在氢还原气氛中1000℃烧结100分钟，即可获得整体型铁-铬-铝合金蜂窝载体。

实施例三：

500目的1Cr16Ni35合金粉退火后，与聚乙烯醇、水(三者的质量比为金属粉∶聚乙烯醇∶水＝6∶2∶2)在叶片混炼机上(叶片转速：300转/分钟，混合时间：50分钟，混合温度20℃)混合均匀，采用常规的挤压设备进行挤压(挤压比：25，挤压速度：3米/分钟，挤压力：40兆帕)，获得的挤压生坯在氢还原气氛中900℃烧结60分钟，即可获得整体型镍-铬合金蜂窝载体。

Claims (2)

1、一种制备汽车尾气净化用金属蜂窝载体的方法，采用预先退火处理的金属合金粉末与添加剂作为原料，在叶片混料机上混合均匀后进行挤压得生坯，将挤压生坯在保护气氛或真空中进行烧结，得要求的整体型金属蜂窝载体，其特征在于，所述金属粉末是铁-铬-铝合金、镍-铬高温耐热合金及不锈钢中的一种；所述添加剂是石蜡、甲基纤维素及聚乙烯醇中的一种；金属粉及添加剂粒度为100-500目，金属粉及添加剂质量比为6∶4到9∶1；所述混合条件为叶片转速50-1000转/分钟，混合时间10-200分钟，混合温度20-200℃；所述挤压条件为挤压比2-40，挤压速度0.1-20米/分钟，挤压力1-200兆帕；所述烧结条件为温度为金属粉末熔点的0.5到0.9倍，时间为20-200分钟，气氛为真空或还原性气氛。

2、根据权利要求1所述的制备金属蜂窝载体的方法，其特征在于，金属合金粉末与添加剂的质量比为三组，第一组为1Cr18Ni9Ti不锈钢粉∶甲基纤维素∶水＝7∶2∶1；第二组为FeCr25Al5∶石蜡＝9∶1；第三组为1Cr16Ni35∶聚乙烯醇∶水＝6∶2∶2。

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