專利名稱：熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法。
泡沫鋁是一種新型的多功能材料，具有很多獨特的功能。泡沫鋁可分為二類連通孔泡沫鋁和閉孔型泡沫鋁。閉孔型泡沫鋁具有密度低，吸音與隔音性能好，屏蔽電磁波、緩沖減震等功能，故此在冶金、機(jī)械、交通運(yùn)輸、航空航天、化工、電子通訊、建筑等方面均有廣泛用途。目前生產(chǎn)制造泡沫鋁材料的方法主要有滲流鑄造法、粉沫冶金法和熔體直接發(fā)泡法等。滲流鑄造法用于生產(chǎn)連通孔泡沫鋁材料。粉沫冶金法由于成本較高，只適合于鑄造加工一些小零件，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。熔體直接發(fā)泡法的特點是工藝簡單、生產(chǎn)成本低，適合于較大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，但現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝存在如下一些不足之處(1)攪拌時間過短，一般為1～2分鐘。如US.pat.3743353所述及的方法，攪拌時間僅為十幾秒至六十秒。研究表明，TiH2在600℃～700℃范圍內(nèi)分解時，開始階段(0～5分鐘)的分解反應(yīng)速率較快，在這個階段發(fā)泡時，難以進(jìn)行較為精確的操作，因而制出的泡沫鋁氣孔均勻性較差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；(2)由于攪拌時間過短，使得現(xiàn)行的生產(chǎn)技術(shù)均很難控制產(chǎn)品密度；(3)不能按預(yù)定孔徑生產(chǎn)泡沫鋁產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠控制泡沫鋁產(chǎn)品孔徑和密度的熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法。
本發(fā)明的特點是(1)采用未經(jīng)預(yù)先處理的TiH2時，將攪拌時間延長至5～20分鐘，通過控制攪拌時間來控制TiH2的分解，即使發(fā)泡在適宜的TiH2分解速率下進(jìn)行。這樣，既可以使TiH2在鋁液更充分地分散，使產(chǎn)品的氣孔均勻性得到改善，又能夠通過較為精確的操作來制取不同密度和不同孔徑的泡沫鋁產(chǎn)品。例如通過控制攪拌時間來控制TiH2的分解，進(jìn)而生產(chǎn)出不同密度的泡沫鋁產(chǎn)品；(2)對TiH2粉進(jìn)行預(yù)處理，排除活性較大的氫，降低分解速率。將這樣的TiH2加入鋁熔體中，攪拌時間為2～10分鐘，這樣也可以使發(fā)泡在適宜的TiH2分解速率下進(jìn)行；(3)使攪拌后進(jìn)入發(fā)泡工序的熔體溫度保持在620℃～710℃范圍內(nèi)，以減少孔壁的裂紋，提高產(chǎn)品的質(zhì)量；(4)控制TiH2粉的粒度和加入量，并控制適宜的攪拌時間和攪拌溫度，以生產(chǎn)不同孔徑的泡沫鋁產(chǎn)品。
下面結(jié)合附圖
和實施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明的內(nèi)容。
附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
本發(fā)明所用原料為純鋁、鋁硅合金、變形鋁合金、廢鋁；增粘劑為金屬鈣、金屬鎂；發(fā)泡劑為TiH2粉。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程如圖所示，其工藝步驟如下(1)將純鋁，或鋁硅合金，或變形鋁合金，或廢鋁熔化，在800℃以上溫度下加入2～4％金屬鈣、1～2％金屬鎂，并進(jìn)行攪拌，使其充分熔解，達(dá)到增大熔體粘度的目的。
(2)將增粘后的熔體移入攪拌坩堝，并降溫至620℃～710℃，然后加入0.5～3％未經(jīng)預(yù)處理的TiH2粉，并進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度為4000～6000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為5～20分鐘。發(fā)泡劑亦可使用預(yù)先處理的TiH2粉做發(fā)泡劑，加入量為0.5～3％，攪拌溫度620℃～710℃，攪拌速度4000～6000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為2～10分鐘。TiH2粉的預(yù)處理方法是在400～500℃的條件下焙燒1小時。TiH2粉的粒度小于200目。
(3)將攪拌后的熔體頃入發(fā)泡槽，并送入發(fā)泡爐發(fā)泡。發(fā)泡溫度為540℃～650℃。(4)發(fā)泡結(jié)束后，將發(fā)泡槽移出發(fā)泡爐，進(jìn)行冷卻降溫，取出發(fā)泡體，切割成材。
本發(fā)明與國外現(xiàn)行生產(chǎn)工藝相比，工藝條件穩(wěn)定、操作控制準(zhǔn)確、可靠，制出的泡沫鋁產(chǎn)品孔徑均勻，孔壁光亮，且可以按用戶要求生產(chǎn)不同密度、不同孔徑的泡沫鋁產(chǎn)品。
本發(fā)明生產(chǎn)的泡沫鋁產(chǎn)品的指標(biāo)為孔徑均勻、孔壁光亮、密度可控、孔徑可控；密度的控制范圍0.2g/cm3～0.8g/cm3；孔徑的控制范圍1.0mm～5.0mm。
下面是本發(fā)明的三個實施例實施例1用鋁硅合金制造密度為0.3g/cm3的泡沫鋁產(chǎn)品。
將鋁硅合金熔化，將熔體溫度升到800℃以上，然后加入2～4％金屬鈣，1～2％金屬鎂，攪拌5分鐘后再靜置10分鐘。將增粘后的熔體移入攪拌坩堝，降溫至620℃～680℃并，然后進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度4000轉(zhuǎn)/分至6000轉(zhuǎn)/分，攪拌開始后即向熔體中加入0.5～3％預(yù)先處理的TiH2粉，攪拌時間為5～10分鐘。攪拌后將熔體頃入預(yù)熱的發(fā)泡槽，將發(fā)泡槽推入已恒溫的發(fā)泡爐，發(fā)泡時間為5分鐘。發(fā)泡結(jié)束后，將發(fā)泡槽取出冷卻，取出發(fā)泡體，經(jīng)切割處理后即得密度為0.3g/cm3的泡沫鋁產(chǎn)品。
實施例2用鋁硅合金制造密度為0.6g/cm3的泡沫鋁產(chǎn)品。
將鋁硅合金熔化，并將熔體溫度控制在800℃以上，然后加入2～4％金屬鈣，1～2％金屬鎂，攪拌5分鐘后再靜置10分鐘。將增粘后的熔體移入攪拌坩堝，降溫至650℃～700℃，然后進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度4000轉(zhuǎn)/分至6000轉(zhuǎn)/分，攪拌開始后即向熔體中加入0.5～3％預(yù)先處理的TiH2粉，攪拌時間為10～15分鐘。攪拌后將熔體頃入預(yù)熱的發(fā)泡槽，將發(fā)泡槽推入恒溫的發(fā)泡爐，發(fā)泡時間為4分鐘。發(fā)泡結(jié)束后，將發(fā)泡槽推出冷卻，取出發(fā)泡體，經(jīng)切割處理后即得密度為0.6g/cm3的泡沫鋁產(chǎn)品。
實施例3用純鋁制造密度為0.3g/cm3的泡沫鋁產(chǎn)品。
將純鋁熔化，并將熔體溫度控制在800℃以上，然后加入2～4％金屬鈣，1～2％金屬鎂，攪拌5分鐘后再靜置10分鐘。將增粘后的熔體移入攪拌坩堝，降溫至680℃～710℃，然后進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度4000轉(zhuǎn)/分至6000轉(zhuǎn)/分，攪拌開始后即向熔體中加入0.5～3％預(yù)先處理的TiH2粉，攪拌時間為2～6分鐘。攪拌后將熔體頃入預(yù)熱的發(fā)泡槽，將發(fā)泡槽推入已恒溫的發(fā)泡爐，發(fā)泡時間為5分鐘。發(fā)泡結(jié)束后，將發(fā)泡槽推出冷卻，取出發(fā)泡體，經(jīng)切割處理后即得密度為0.3g/cm3的純鋁的泡沫鋁產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種包含原料熔化、加發(fā)泡劑攪拌、發(fā)泡、切割成型在內(nèi)的熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法，其特征在于在原料熔化后，在800℃以上溫度加入2.0-4.0％(重量百分比)金屬鈣、1.0-2.0％(重量百分比)金屬鎂做增粘劑增加熔體粘度；將增粘后的熔體降溫至620℃～710℃，加入0.5-3.0％TiH2粉，并進(jìn)行高速攪拌，攪拌時間為5～20分鐘；將攪拌后的熔體傾入發(fā)泡槽，并送入發(fā)泡爐發(fā)泡，發(fā)泡溫度為540℃～650℃；發(fā)泡結(jié)束后，將發(fā)泡槽移出發(fā)泡爐，進(jìn)行冷卻降溫，取出發(fā)泡體，切割成材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法，其特征在于加入的TiH2粉的粒度小于200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法，其特征在于可使用經(jīng)預(yù)先處理的TiH2粉做發(fā)泡劑，攪拌溫度為620℃～710℃，攪拌速度為4000～6000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為2～10分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法，其特征在于TiH2粉的預(yù)處理方法是在400℃～500℃條件下熔燒1小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法，其特征在于通過控制TiH2粉的粒度和加入量以及攪拌時間來控制泡沫鋁的孔徑。
全文摘要
一種熔體直接發(fā)泡制造閉孔型泡沫鋁的方法,包括原料熔化,加發(fā)泡劑攪拌,發(fā)泡,切割成型等工藝步驟,本發(fā)明在原料熔化后加入了金屬鈣、金屬鎂做增粘劑以增加熔體粘度,加入的發(fā)泡劑是未經(jīng)處理的TiH
文檔編號C22C1/08GK1320710SQ0110620
公開日2001年11月7日 申請日期2001年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者姚廣春, 張曉明, 孫挺, 劉宜漢 申請人:東北大學(xué)