Metalni porozni materijali sastoje se od mnoštva usmjerenih ili nasumičnih rupa raspoređenih po materijalu. Ove rupe variraju u promjeru, u rasponu od 2 mikrometra do 3 milimetra. Dizajn ovih rupa može imati različite oblike, poput pjene, lotosa ili saća. Ovisno o obliku rupa, porozni metalni materijali mogu se klasificirati u dvije kategorije: samostalna rupa i kontinuirana rupa.
Nezavisna vrsta rupe ima nekoliko prednosti, uključujući nisku specifičnu težinu, izvrsnu krutost, visoku specifičnu čvrstoću, učinkovitu apsorpciju vibracija i apsorpciju zvuka. S druge strane, materijali s kontinuiranim rupama ne samo da posjeduju gore navedene karakteristike, već također pokazuju dobru propusnost i ventilaciju. Zbog svojih strukturnih i funkcionalnih svojstava, porozni metalni materijali nalaze široku primjenu u raznim područjima, uključujući zrakoplovstvo, transport, građevinarstvo, strojarstvo, elektrokemijsko inženjerstvo i inženjerstvo zaštite okoliša.
Porozni materijali presvučeni prahom
Porozni materijal od žičane mreže
Porozni materijal od sinteriranih metalnih vlakana
-
Postoje različite klasifikacije metalnih poroznih materijala, uključujući sinterirane porozne materijale u prahu, sinterirane porozne materijale od metalnih vlakana, porozne materijale od žičane mreže i pjenaste metalne materijale. Među njima, porozni materijali sinterirani u prahu nastaju korištenjem praha metala ili legure kao sirovine. Proces uključuje oblikovanje praha u krutu strukturu i njegovo sinteriranje na visokim temperaturama. To rezultira poroznim materijalom sa značajnim brojem međusobno povezanih ili polupovezanih pora. Struktura pora nastaje slaganjem pravilnih i nepravilnih čestica praha, pri čemu veličina i raspodjela pora i poroznosti ovise o sastavu veličine čestica i postupku pripreme.
-
Uobičajeno korišteni materijali za sinterirane porozne materijale u prahu uključuju broncu, nehrđajući čelik, željezo, nikal, titan, volfram, molibden i spojeve vatrostalnih metala. Tradicionalni procesi pripreme za ove materijale uključuju kompresijsko kalupljenje i sinteriranje, izostatičko prešanje, slobodno sinteriranje, valjanje praha, ekstruziju plastificiranja praha i klizno lijevanje. Dodatno, nove tehnologije pripreme kao što su centrifugalno taloženje, injekcijsko prešanje, 3D ispis, brza laserska izrada prototipova i brza izrada prototipova elektronskim snopom nude alternativne metode za stvaranje praškastih sinteriranih poroznih materijala. -
Tehnologija centrifugalnog taloženja koristi poroznu metalnu cijev s velikim porama kao potpornu strukturu. Proces počinje pripremom suspenzije metalnog praha, koja se zatim stavlja u potpornu cijev i podvrgava rotaciji velikom brzinom. Pod utjecajem centrifugalne sile, čestice praha u kaši se razvrstavaju i talože na unutarnjoj stijenci potporne cijevi, što rezultira gradijentnom filmskom strukturom. Naknadno sušenje, sinteriranje i drugi tretmani daju poroznu membransku cijev. Ova tehnika je prikladna za proizvodnju mikroporoznih metalnih filmova korištenjem praha kao što su titan, legure titana, nehrđajući čelik, nikal i legure nikla. Korištenjem veličina čestica ispod mikrona i nano skale, moguće je stvoriti mikroporozne metalne filmove s odgovarajućim veličinama pora. -
Metalno injekcijsko prešanje (MIM) još je jedna metoda za pripremu sinteriranih poroznih materijala u prahu. U ovom procesu, prah se miješa s organskim vezivom i oblikuje pomoću stroja za injekcijsko prešanje. Vezivo se zatim uklanja iz oblikovanog uzorka, a dobiveni proizvod se sinterira kako bi se postigla željena konačna svojstva. MIM tehnologija nudi visoku preciznost, ujednačenu strukturu, izvrsne performanse i ekonomičnost, što je čini prikladnom za proizvodnju poroznih materijala od bronce, nehrđajućeg čelika, titana, nikla i njihovih legura. -
Postupak:
Tradicionalni procesi su kompresijsko kalupljenje i sinteriranje, izostatičko prešanje, slobodno sinteriranje, valjanje praha, ekstruzija za plastificiranje praha, klizno lijevanje itd.
bakreni filter
filter od nehrđajućeg čelika
titanski porozni lim
