專利名稱：一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬纖維氈，特別是涉及一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈及其制造方法。
背景技術：
金屬纖維燒結氈是近幾年發(fā)展起來的一種最新的多孔金屬材料，它具有三維網狀結構、高精度全連通的孔徑和高達70％～99％的孔隙率，壓力損失很低，優(yōu)良的延展性，過濾精度高、流通能力大、阻力損失小、承壓強度高等優(yōu)越特性。適合作為各種催化劑的載體、過濾器材，隔音材料等的使用，在石油、化工、電子、汽車、機械等行業(yè)迅速得到了推廣應用。金屬纖維燒結氈與傳統(tǒng)的粉末過濾材料相比具有高強度、高容塵量、使用壽命長等特點，與絲網過濾材料相比具有過濾精度高、透氣性好、比表面積大和毛細管功能等特點，尤其適于高溫、高粘度、有腐蝕介質等惡劣條件下的過濾。金屬纖維燒結氈附加值高，具有優(yōu)異的、獨特的性能，具有很大市場潛力，有著廣泛的應用前景。目前一般采用金屬薄片或泡沫孔隙材料作為催化劑載體，存在著壓力損失嚴重，材料的孔隙率低，比表面積不高，流通能力差等問題，嚴重影響了催化劑的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對在催化劑載體中存在著壓力損失嚴重，材料的孔隙率低，比表面積不高，流通能力差等一些不足之處，提出了一種壓力損失小，比表面積高，孔隙率高的用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法。
本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法，包括如下步驟和工藝條件(1)對紫銅棒表面除銹，清洗，采用機械加工的方法去除表面粗糙材料；(2)利用切削法，采用大刃傾角多齒狀刃刀具加工出銅纖維；
(3)將銅纖維纏繞在不銹鋼板凹槽中，實現(xiàn)銅纖維的定向的布置，并將其夾緊，壓實；(4)把壓緊好的銅纖維放在容器中，并用Al2O3粉末覆蓋銅纖維，再密封容器；(5)將密封好的容器后放在高溫箱形燒結爐中，在850℃～950℃溫度下燒結30-60分鐘；(6)將密封容器從燒結爐中取出來，在空氣中自然冷卻至室溫后取出金屬纖維氈，用蒸餾水沖洗清除表面的Al2O3粉末，經過風冷干燥后，得到一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈。
所述步驟(2)銅纖維的加工是指在車床上，利用采用大刃傾角多齒狀刃刀具加工出長銅纖維，加工的纖維的直徑50-100μm，纖維的長度為200mm以上，銅纖維表面具有茸狀形貌粗糙異型結構，纖維的截面形狀為近似圓形。
所述采用大刃傾角多齒狀刃刀具加工出長銅纖維，刀具是用線切割的方式加工制成，由鉬絲的軌跡控制切削刃的形狀，使主切削刃由多個小刀齒組成。根據所需要的纖維直徑的大小，選擇具有合適的齒距和齒高的刀具來加工。
所述步驟(3)銅纖維纏繞在不銹鋼板凹槽中是指銅纖維按照線性，正弦或余弦規(guī)律排列，形成按照一定規(guī)律排列的定向銅纖維。
所述步驟(3)將銅纖維纏繞在不銹鋼板凹槽中，纖維氈的厚度可以根據不銹鋼板的凹槽的深度來確定，纖維氈的數量也可以通過不銹鋼板和壓板的數量來調整。
所述步驟(4)密封不銹鋼容器是指蓋上容器蓋子，用耐火泥和糖漿的混合物密封住箱蓋和箱體的連接處，并放入燒結爐中在100℃～150℃的溫度下哄干密封連接處，檢查的密封質量，若有裂紋存在，利用耐火泥和糖漿的混合物修補裂紋進行二次密封，再進行哄干，直到不產生裂紋為止。
由上述方法制備的用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈，定向銅纖維燒結氈銅纖維按照線性，正弦或余弦規(guī)律排列，定向銅纖維燒結氈具有茸狀形貌粗糙異型結構特征，比表面積大，孔隙率可以高達70-90％，流通能力強，可以大大提高了催化劑的負載量和催化反應的速度。
相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下特點
本發(fā)明以切削加工的方法加工出銅纖維，再利用銅纖維良好的燒結特性，提出了一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈及其制造方法。采用此方法的生產成本低，工藝過程比較簡單，設備要求不高，相比用集束拉拔法制作的金屬纖維，省去了大量的熱處理的工藝和復雜的裝備，采用此種方法所制備的定向銅纖維燒結氈由于銅纖維的表面具有茸狀形貌粗糙異型結構相互粘結，構成細小的微溝槽，同時由于定向銅纖維的導向作用，與傳統(tǒng)的粉末燒結多孔濾材和金屬絲編織網相比，使得銅纖維燒結氈具有了高的孔隙率，在過濾精度高、流通能力、阻力損失、承壓強度、孔道均勻穩(wěn)定、比表面積等方面有了明顯的提高。具有目前用作催化劑載體的金屬薄片或泡沫孔隙材料無法比擬的優(yōu)越性，將大大提高催化劑的性能。同時該金屬纖維燒結氈能夠廣泛用于石油化工、冶金、化纖，機械等行業(yè)的流體過濾與分離、催化劑載體、汽車安全氣囊以及高性能的隔音材料，附加值高，具有優(yōu)異的、獨特的性能，具有很大市場潛力，有著廣泛的應用前景。


下面對說明書的附圖進一步說明。
圖1為本發(fā)明的金屬纖維壓緊裝置結構示意圖；圖2為圖1金屬纖維壓緊裝置俯視圖；圖3為本發(fā)明的密封容器的橫斷面結構示意圖；圖4本發(fā)明的多齒刀具的基本形狀示意圖；圖5本發(fā)明實施例1的為銅纖維掃描電鏡圖。
具體實施例方式
下面本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1第一步原材料加工。首先是對60×400mm的紫銅棒原材料表面除銹、清洗，然后將紫銅棒放在CM6140的機床，采用機械加工的方法去除表面粗糙材料。
第二步加工纖維。選擇大刃傾角多齒狀刃刀具，其安裝角θ為45°角，安裝在刀架上面，并調整好刀具的高度。如圖4所示，刀具材料為高速鋼，刀具是用線切割的方式加工制成，由鉬絲的軌跡控制切削刃的形狀，鉬絲的軌跡為S形，使主切削刃由多個小刀齒組成，齒距m＝0.3mm，齒高h＝0.2mm。在CM6140車床上加工纖維，切削厚度為0.1mm，切削寬度為1.25mm，進給量0.08mm/r，切削速度為11.9m/min，干切削。利用車削加工的方法制造銅纖維直徑在50-100μm范圍。
第三步纖維收集和壓緊。如圖1、2所示，收集好銅纖維2后，將其按線性的規(guī)律并排的纏繞在不銹鋼板凹槽3中，使得銅纖維并列布置，凹槽的深度為2mm，并用壓板1和相應的墊片4、螺母5和螺栓6施加一定的預應力將其壓緊。
第四步密封容器。如圖3所示，把壓緊好的銅纖維裝置10放在不銹鋼容器箱體9中，并用一定數量的Al2O3粉末11覆蓋銅纖維2。再蓋上不銹鋼容器箱蓋8，用耐火泥和糖漿的混合物7密封好不銹鋼容器箱蓋和箱體9的連接處。
第五步密封檢查。燒結爐中在100℃的溫度下哄干密封連接處，檢查的密封質量，若有裂紋存在，利用耐火泥和糖漿的混合物7修補裂紋進行二次密封，再進行哄干，直到不產生裂紋為止。
第六步纖維燒結。先將密封好的不銹鋼容器后放在高溫箱形燒結爐中，在900℃溫度下燒結一段時間45分鐘。
第七步容器冷卻。將密封容器從燒結爐中取出來，自然冷卻至室溫。
第八步清洗，干燥。利用蒸餾水反復沖洗金屬纖維氈表面的Al2O3粉末，經風冷干燥后就可以得到厚度為2mm的定向銅纖維燒結氈。
采用該方法所制取的定向銅纖維燒結氈銅纖維按線性規(guī)律定向燒結形成，定向銅纖維燒結氈具有如圖5所示銅纖維表面的茸狀形貌粗糙異型結構特征，比表面積大，孔隙率可以高達70-90％，流通能力強，可以大大提高了催化劑的負載量和催化反應的速度。
實施例2第一步原材料加工。首先是對55×400mm的紫銅棒原材料表面除銹、清洗，然后將紫銅棒放在CM6140的機床，采用機械加工的方法去除表面粗糙材料。
第二步加工纖維。選擇大刃傾角多齒狀刃刀具，其安裝角θ為45°角，安裝在刀架上面，并調整好刀具的高度。如圖4所示，刀具材料為高速鋼，刀具是用線切割的方式加工制成，由鉬絲的軌跡控制切削刃的形狀，鉬絲的軌跡為S形，使主切削刃由多個小刀齒組成，齒距m＝0.3mm，齒高h＝0.2mm。在CM6140車床上加工纖維，切削厚度為0.15mm，切削寬度為1.25mm，進給量0.1mm/r，切削速度為10.4m/min，干切削。利用車削加工的方法制造銅纖維直徑在50-100μm范圍。
第三步纖維收集和壓緊。如圖1、2所示，收集好銅纖維2后，將其按線性的規(guī)律并排的纏繞在不銹鋼板凹槽3中，使得銅纖維并列布置，凹槽的深度為1.5mm，并用壓板1和相應的墊片4、螺母5和螺栓6施加一定的預應力將其壓緊。
第四步密封容器。如圖3所示，壓緊好的銅纖維裝置10放在不銹鋼容器箱體9中，并用一定數量的Al2O3粉末11覆蓋銅纖維2。再蓋上不銹鋼容器箱蓋8，用耐火泥和糖漿的混合物7密封好不銹鋼容器箱蓋和箱體9的連接處。
第五步密封檢查。燒結爐中在150℃的溫度下哄干密封連接處，檢查的密封質量，若有裂紋存在，利用耐火泥和糖漿的混合物7修補裂紋進行二次密封，再進行哄干，直到不產生裂紋為止。
第六步纖維燒結。先將密封好的不銹鋼容器后放在高溫箱形燒結爐中，在850℃溫度下燒結一段時間60分鐘。
第七步容器冷卻。將密封容器從燒結爐中取出來，自然冷卻。
第八步清洗，干燥。利用蒸餾水反復沖洗金屬纖維氈表面的Al2O3粉末干燥后就可以得到厚度為1.5mm的定向銅纖維燒結氈。
采用該方法所制取的定向銅纖維燒結氈銅纖維按線性規(guī)律定向燒結形成，定向銅纖維燒結氈相似圖5所示銅纖維表面的茸狀形貌粗糙異型結構特征，比表面積大，孔隙率可以高達70-90％，流通能力強，可以大大提高了催化劑的負載量和催化反應的速度。
實施例3第一步原材料加工。首先是對50×400mm的紫銅棒原材料表面除銹、清洗，然后將紫銅棒放在CM6140的機床，采用機械加工的方法去除表面粗糙材料。
第二步加工纖維。選擇大刃傾角多齒狀刃刀具，其安裝角θ為45°角，安裝在刀架上面，并調整好刀具的高度。如圖4所示，刀具材料為高速鋼，刀具是用線切割的方式加工制成，由鉬絲的軌跡控制切削刃的形狀，鉬絲的軌跡為S形，使主切削刃由多個小刀齒組成，齒距m＝0.3mm，齒高h＝0.2mm。在CM6140車床上加工纖維，切削厚度為0.2mm，切削寬度為1.25mm，進給量0.12mm/r，切削速度為9.9m/min，干切削。利用車削加工的方法制造銅纖維直徑在50-100μm范圍。
第三步纖維收集和壓緊。如圖1、2所示，收集好銅纖維2后，將其按線性的規(guī)律并排的纏繞在不銹鋼板凹槽3中，使得銅纖維并列布置，凹槽的深度為1mm，并用壓板1和相應的墊片4、螺母5和螺栓6施加一定的預應力將其壓緊。
第四步密封容器。如圖3所示，壓緊好的銅纖維裝置10放在不銹鋼容器箱體9中，并用一定數量的Al2O3粉末11覆蓋銅纖維2。再蓋上不銹鋼容器箱蓋8，用耐火泥和糖漿的混合物7密封好不銹鋼容器箱蓋8和箱體9的連接處。
第五步密封檢查。燒結爐中在120℃的溫度下哄干密封連接處，檢查的密封質量，沒有裂紋存在。
第六步纖維燒結。先將密封好的不銹鋼容器后放在高溫箱形燒結爐中，在950℃溫度下燒結一段時間30分鐘。
第七步容器冷卻。將密封容器從燒結爐中取出來，自然冷卻至室溫。
第八步清洗，干燥。利用蒸餾水反復沖洗金屬纖維氈表面的Al2O3粉末，經風冷干燥后就可以得到厚度為1mm的定向銅纖維燒結氈。
采用該方法所制取的定向銅纖維燒結氈銅纖維按線性規(guī)律定向燒結形成，定向銅纖維燒結氈相似圖5所示銅纖維表面的茸狀形貌粗糙異型結構特征，比表面積大，孔隙率可以高達70-90％，流通能力強，可以大大提高了催化劑的負載量和催化反應的速度。
權利要求
1.一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)對紫銅棒表面除銹，清洗，采用機械加工的方法去除表面粗糙材料；(2)利用切削法，采用大刃傾角多齒狀刃刀具加工出長的金屬銅纖維；(3)將銅纖維纏繞在不銹鋼板凹槽中，實現(xiàn)銅纖維的定向的布置，并將其夾緊，壓實；(4)把壓緊好的銅纖維放在容器中，并用Al2O3粉末覆蓋銅纖維，再密封容器；(5)將密封好的容器后放在高溫箱形燒結爐中，在850℃～950℃溫度下燒結30-60分鐘；(6)將密封容器從燒結爐中取出來，在空氣中自然冷卻至室溫后取出金屬纖維氈，用蒸餾水沖洗清除表面的Al2O3粉末，經過風冷干燥后，得到一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈。
2.根據權利要求1所述用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法，其特征在于所述步驟(3)銅纖維纏繞在不銹鋼板凹槽中是指銅纖維按照線性、正弦或余弦規(guī)律排列，形成按照一定規(guī)律排列的定向銅纖維。
3.根據權利要求1所述用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法，其特征在于所述步驟(2)銅纖維的加工是指在車床上，利用采用大刃傾角多齒狀刃刀具加工出長銅纖維，加工的銅纖維的直徑50-100μm，纖維的長度為200mm以上，銅纖維表面具有茸狀形貌粗糙異型結構，纖維的截面形狀為近似圓形。
4.根據權利要求3所述的所述用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法，其特征在于采用大刃傾角多齒狀刃刀具加工出長的金屬銅纖維，刀具是用線切割的方式加工制成，由鉬絲的軌跡控制切削刃的形狀，使主切削刃由多個小刀齒組成。
5.根據權利要求1所述用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法，其特征在于所述步驟(3)將銅纖維纏繞在不銹鋼板凹槽中，纖維氈的厚度根據不銹鋼板的凹槽的深度確定，纖維氈的數量通過不銹鋼板和壓板的數量調整。
6.根據權利要求1所述用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈的制造方法，其特征在于所述步驟(4)密封容器是指蓋上容器蓋子，用耐火泥和糖漿的混合物密封住箱蓋和箱體的連接處，并放入燒結爐中在100℃～150℃的溫度下哄干密封連接處，檢查的密封質量，若有裂紋存在，利用耐火泥和糖漿的混合物修補裂紋進行二次密封，再進行哄干，直到不產生裂紋為止。
7.由權利要求1～6任意項所述方法制備的用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈，其特征在于所述定向銅纖維燒結氈中的銅纖維按照線性、正弦或余弦規(guī)律排列，表面具有茸狀形貌粗糙異型結構，比表面積大，孔隙率為70-90％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用作催化劑載體的定向銅纖維燒結氈及其制造方法。該方法首先是對紫銅棒表面處理；再采用大刃傾角多齒狀刃刀具加工出銅纖維；收集好銅纖維后，將其按一定規(guī)律把銅纖維纏繞在不銹鋼板凹槽中，并將其壓緊；把壓緊好的銅纖維放在容器中，并用Al
文檔編號B01J23/72GK1974011SQ200610124078
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權日2006年12月7日
發(fā)明者湯勇, 周偉, 萬珍平, 潘敏強, 陸龍生, 魏興釗 申請人:華南理工大學