專利名稱：一種通孔泡沫銅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種禾傭不同金屬的熔點(diǎn)差，采用較低熔點(diǎn)的鋁金屬球燒結(jié)體為前驅(qū) 體、較高熔點(diǎn)的銅或銅合金為滲流體，采用滲流方法實(shí)5鵬 L泡沫銅的制備方法。屬于多孔泡沫 金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通孔泡沫銅具有高比表面、吸音、隔熱、滲透、過濾、倉遣吸收，性，在催化、 化工、能源、熱能、環(huán)保、噪音控制、緩沖廳等領(lǐng)域都有巨大的市場潛力。
目前，公知的通 L泡沫銅的制備方法主要是滲流鑄造法和電沉積燒結(jié)法，這兩種制備方法都 存在工藝復(fù)雜、成本高的不足，而且都采用了泡沫塑料(如聚氨酯)、或NaCl為前軀體，在成孔 過程中(或后)通過加 泡沫塑料燃燒去除(或?qū)aCl用水溶除)，易造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前通 L泡沫銅制M術(shù)存在的不足，發(fā)明一種利用不同金屬的熔點(diǎn)
差，采用較低熔點(diǎn)的鋁金屬球燒結(jié)體為前驅(qū)體、較高熔點(diǎn)的銅或銅合金為滲流體，采用滲流方法 制備通孔泡沫銅的方法，該方法具有工藝簡單、低成本、孔結(jié)構(gòu)可控、材料可循環(huán)利用、不污染
環(huán)境的特點(diǎn)，可實(shí)mx業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明通孔泡沫銅的制備方法技術(shù)方案將不同大小的前驅(qū)體金屬鋁球按孔結(jié)構(gòu)需要進(jìn)對(duì)m
料混配，在放置到混料機(jī)內(nèi)混合均勻，之后進(jìn)行敝理并壓制，再放至l條結(jié)爐中，在氬氣f緣下 進(jìn)行燒結(jié)，獲得具有一定強(qiáng)度的燒結(jié)體即滲流前驅(qū)體，將燒結(jié)的滲流前驅(qū)體預(yù)熱到一定溫度，把 銅或銅合金加熱m后，艦壓力滲流的方法決速滲入到具有一定預(yù)m度的滲流前驅(qū)體中，冷 卻得至,或銅合金與前驅(qū)體金屬鋁球的復(fù)合體，將此復(fù)合體再加熱到高于鋁的熔點(diǎn)、低于銅或銅 合金熔點(diǎn)的溫度，使前驅(qū)體金屬鋁從復(fù)合體中熔除，熔除的鋁可回收循環(huán)使用，乘除的高熔點(diǎn)金 屬骨lg7令卻后，即^ffi孔泡沫銅或通孔泡沫銅合金。
制備工藝和方法是
(1)前驅(qū)體選料前驅(qū)體金屬球采用純鋁制作，前驅(qū)體金屬鋁大球直徑1 5咖，前驅(qū)體金 屬鋁小球直徑0.1 0.5mm，采用大球、小球各一種，大小球的#^只比根據(jù)需要的孔隙率、孑L徑確 定，大小金屬鋁球按體積比3 11:1進(jìn)行混料；
(2) 前驅(qū)體混料將混合好的金屬鋁球放到混料機(jī)中混合，混料機(jī)自在50 300rpm范圍， 混合時(shí)間為10 70min.，金屬鋁球混料充分后獲得理想密堆結(jié)構(gòu)；
(3) 酸處理將金屬鋁球混合料用酸濃度O. 5 10vol. %的氫氟酸或鹽^7jC溶液浸泡10 lOOmin.;
(4) 壓制將經(jīng)酸處理過金屬鋁球混合料在壓力機(jī)上用5MPa 50MPa的壓力壓制；
(5) 燒結(jié)壓制后的金屬鋁嫩昆合料放至鵬結(jié)爐中，控制燒結(jié)離為30(TC 62(rC，在氬 氣^^氣體保護(hù)下燒結(jié)10 100min.，獲得具有一定強(qiáng)度的燒結(jié)滲流前驅(qū)體；
(6) 前驅(qū)體預(yù)熱將前驅(qū)體加熱至U300。C 62(TC預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間5 100min.;
(7) 基體金屬燃七基體金屬選用銅或銅合金，燃七驢高于基體金屬熔點(diǎn)驗(yàn)50。C 300°C，保溫時(shí)間20 100rnin.;
(8) 壓力滲流控制難金屬鵬低于上述基體金屬;(^f七鵬i(rc i5。c、滲艦力為
5MPa 50MPa，以l 10mm/s的滲、鵬度將基體金屬壓入預(yù)熱的前驅(qū)體中，滲流后得到的復(fù)合體用 水用艦
(9)前驅(qū)體熔除將復(fù)合體放加熱plj750。C 900。C,保溫10 100min.，讓前驅(qū)體鋁從復(fù)合體 中熔除，熔除的鋁回收再利用，剩余的高熔點(diǎn)金屬骨架冷卻后，即獲得通 L泡沫銅或通 L泡沫銅
A會(huì)
n寬o
上述工藝選料時(shí)采用大球、小球金屬鋁球各一種，大小球的體積比應(yīng)依據(jù)需要的孔隙率、孔 徑確定，金屬鋁球混料充分后獲得理想的密堆結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)滲流復(fù)模后即為泡沫銅的結(jié)構(gòu)。
金屬鋁球混合料經(jīng),理，讓其表面氧tt^軟化，壓制、燒結(jié)時(shí)易形成金屬間的結(jié)合，保證 燒結(jié)質(zhì)量。
將壓力滲流后獲得的復(fù)合體加熱到鋁的熔點(diǎn)以上、銅或銅合金的熔點(diǎn)以下的溫度范圍內(nèi)，并 保溫一定時(shí)間，熔除前驅(qū)體金屬鋁，熔除后的鋁回收循環(huán)利用。
復(fù)合體冷卻最好采用7jC冷，先驅(qū)體熔除后的冷卻最好采用空冷。
工作原應(yīng)前驅(qū)體選用較低熔點(diǎn)的金屬鋁球，基體金屬選用較高熔點(diǎn)的銅或銅合金。利用前驅(qū) 體金屬和基體金屬熔點(diǎn)的不同，采用較低熔點(diǎn)的鋁球燒結(jié)體為前驅(qū)體，較高熔點(diǎn)的銅或銅合金為
滲流體，通過—次滲流復(fù)模的方法，制備通孔泡沫銅。
先把不同大小的前驅(qū)體金屬鋁球，按 L結(jié)構(gòu)要微行配料，采用大球、小球各一種，大小球 的體積比根據(jù)需要的孔隙率、孑L徑確定，讓金屬鋁球在混料機(jī)中混合充分均勻后，獲得理想的密 堆結(jié)構(gòu)，該理想密堆結(jié)構(gòu)在滲流復(fù)模后，即呈為泡沫銅的結(jié)構(gòu)。
金屬鋁球混合均勻后，用一定濃度的氫氟酸或鹽m/K溶液中進(jìn)行酸處理，使金屬鋁 面氧 化膜軟化，再用壓力機(jī)壓制金屬鋁球，隨后放至鵬結(jié)爐中，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，獲得具有一 定強(qiáng)度的燒結(jié)體(即滲流前驅(qū)體)，將此燒結(jié)的滲流前驅(qū)體預(yù)熱至U—定皿備用。
將基體金屬銅或銅合金加熱m后， 常規(guī)壓力滲 置，用壓力滲流方式快速滲入到預(yù) 熱好的滲流前驅(qū)體中，冷卻后得到銅或銅合金與前驅(qū)體金屬鋁球的復(fù)合體，將該復(fù)合體再加熱到 高于鋁的熔點(diǎn)、但低于銅或銅合金熔點(diǎn)的溫度，讓前驅(qū)體金屬鋁球從復(fù)合體中熔除，熔除的鋁可 回收循環(huán)《頓，乘除的高熔點(diǎn)金屬銅或銅合錄架冷卻后，即獲得通孔泡沫銅或通孔泡沫銅合金， 銅或銅合金泡沫的結(jié)構(gòu)就是選料時(shí)按 L結(jié)構(gòu)要求設(shè)置的理想密堆結(jié)構(gòu)。
帶藍(lán)工^f牛前驅(qū)體金屬鋁大球直徑1 5咖，前驅(qū)體金屬鋁小球直徑O. 1 0.5咖，大小球體 積比3 11:1;金屬鋁球混合50 300卬m，混合時(shí)間10~70min.;酸處理氫氟酸或 鹽酸水溶液，酸濃度0.5~10vol.%，處理時(shí)間10 100min.;壓制條件壓力5 50MPa;金屬鋁 球燒結(jié)燒結(jié)離300 620°C，燒結(jié)時(shí)間10~180min.，保護(hù)氣氛氬氣；前驅(qū)體預(yù)熱預(yù) 熱鵬300~620°C，預(yù)熱時(shí)間5 100min.;難金屬銅或銅合金；基體金屬;)^f七靴溫
度高于,金屬熔點(diǎn)50 300。C，保溫時(shí)間20 100min.;壓力滲流工藝壓力5 50MPa， 溫度低于上述基體金屬j^七狀態(tài)的溫度10 15。C，滲^3I度1 10mm/s，滲流后的復(fù)合體冷卻 水冷；先驅(qū)體熔除溫度750 900°C，時(shí)間10~100min.，熔除后的冷卻空冷。制備的泡沫 銅技術(shù)指標(biāo)為通孔，孔隙率80 98%，孔徑范圍0.1 5ram。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(1) 具有工藝簡單、低成本、孑L結(jié)構(gòu)可控、材料可循環(huán)利用、不污染環(huán)境的特點(diǎn)。
(2) 設(shè)備剝牛簡單，能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)li^式設(shè)備選用常規(guī)的混料機(jī)、壓力機(jī)、燒結(jié)爐、石墨坩堝、感應(yīng)加熱爐、電阻力口 熱爐和常規(guī)壓力滲流裝置；保護(hù)氣體選用氬氣。 實(shí)施例l:
將金屬鋁球(大球直徑2mm、小球直徑0.3mm，大小球體積比5:1)，在轉(zhuǎn)速為120rpm混料機(jī)內(nèi) 混合30min.，混合均勻后用lvol.。/。氫氟酸或鹽酸水溶液處理15min.，再在壓力機(jī)上用30MPa的壓力 壓制，隨后放入氬氣保護(hù)的燒結(jié)爐中在進(jìn)行燒結(jié)(燒結(jié)MS為60(TC，燒結(jié)時(shí)間25min.)，燒結(jié)后 獲得鋁球滲流前驅(qū)體，將此燒結(jié)鋁滲流前驅(qū)體預(yù)熱備用(預(yù)熱鵬620。C，預(yù)熱時(shí)間5min.)。同時(shí)， 純銅在石墨坩鍋中感應(yīng)加熱到1133。C;t^f七、保溫20min，后進(jìn)行壓力滲流(滲流壓力15MPa，滲 流mS: 1123"，激 度4mm/s)，滲流后的復(fù)合體水卻得至,和鋁前驅(qū)體的復(fù)合體，將此 復(fù)合體進(jìn)行加熱熔除鋁(加熱溫度85(TC，熔除時(shí)間25min.)，空冷后得到孔隙率89%、 ？L徑范圍 0. 3 2mm的泡沫純銅。
實(shí)施例2:
鋁球(大球直徑l咖、小球直徑O. lmm，大小球體積比3:1)在混料機(jī)內(nèi)混合均勻(轉(zhuǎn)速300rpm， 混合時(shí)間lOmin.)，穀理(0. 5vol. W氫氟酸或鹽m7jC溶液處理100min.)后用50MPa壓力壓制， 方iCA氬氣保護(hù)的燒結(jié)爐中燒結(jié)(燒結(jié)溫度620°C，燒結(jié)時(shí)間10min.)，獲得鋁滲流前驅(qū)體，將燒 結(jié)的鋁滲流前驅(qū)體預(yù)熱(預(yù)熱鵬580°C，預(yù)熱時(shí)間10min)備用。同時(shí)，80黃銅(H80)在石墨 塒鍋中感應(yīng)加熱到1000。C靴、保溫30min.后進(jìn)行壓力滲流(滲流壓力50MPa，滲流#^: 985°C， 滲M度10mra/s)，滲流后的復(fù)合體水卻得到銅合金和鋁前驅(qū)體的復(fù)合體，將此復(fù)合體進(jìn)行加熱 熔除鋁(加m^: 900°C，熔除時(shí)間10min.)，空冷后得至1』孔隙率98%、孑L徑范圍O. 1 1咖的H80 合金泡沫。
實(shí)施例3:
鋁球(大球直徑5mm、小球直徑O. 5mm，大小球體積比l 1:1)在混料機(jī)內(nèi)混合均勻(轉(zhuǎn)速50rpm， 混合時(shí)間70min.)，酸處理(10volJ氫氟酸或鹽^7jC溶液處理10min.)后用5MPa壓力壓制，放 入氬氣^^的燒結(jié)爐中燒結(jié)(燒結(jié)驢30(TC，燒結(jié)時(shí)間100min.)后獲得鋁滲流前驅(qū)體，將燒
結(jié)的鋁滲流前驅(qū)體預(yù)熱(預(yù)熱 : 300°C，預(yù)熱時(shí)間100min.)備用。同時(shí)，68黃銅(H68)在石 墨柑鍋中感應(yīng)加熱像f七(加熱溫度1070。C，保溫時(shí)間100min.)后進(jìn)行壓力滲流(滲流壓力5MPa， 滲流TOj度1060°C，滲皿度l咖/s)，滲流后的復(fù)合體水卻得到銅合金與前驅(qū)體金屬鋁球的 復(fù)合體，將此復(fù)合體進(jìn)行加熱熔除鋁(加熱，750°C，熔除時(shí)間100min.),空冷后得到孔隙率 80%、孑L徑范圍O. 5 5irai的H68合金泡沫。
權(quán)利要求
1.一種通孔泡沫銅的制備方法，其特征在于將不同大小的前驅(qū)體金屬鋁球按孔結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行選料混配，在放置到混料機(jī)內(nèi)混合均勻，之后進(jìn)行酸處理并壓制，再放到燒結(jié)爐中，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，獲得具有一定強(qiáng)度的燒結(jié)體，即滲流前驅(qū)體，將燒結(jié)的滲流前驅(qū)體預(yù)熱到一定溫度，把銅或銅合金加熱熔化后，通過壓力滲流的方法快速滲入到具有一定預(yù)熱溫度的滲流前驅(qū)體中，冷卻得到銅或銅合金與前驅(qū)體金屬鋁球的復(fù)合體，將此復(fù)合體再加熱到高于鋁的熔點(diǎn)、低于銅或銅合金熔點(diǎn)的溫度，使前驅(qū)體金屬鋁從復(fù)合體中熔除，熔除的鋁可回收循環(huán)使用，剩余的高熔點(diǎn)金屬骨架冷卻后，即是通孔泡沫銅或通孔泡沫銅合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求l戶腿的通孔泡沫銅的制備方法，其特征是(1) 前驅(qū)體選料前驅(qū)體金屬球采用純鋁制作，前驅(qū)體金屬鋁大球直徑l 5mm，前5區(qū)體金 屬鋁小球直徑O. 1 0. 5mm，采用大球、小球各一種，大小球的體積比根據(jù)需要的孔隙率、孑L徑確 定，大小金屬鋁球按體積比3 11:1進(jìn)行混料；(2) 前驅(qū)體混料將混合好的金屬鋁球放到混料機(jī)中混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速在50 300rpm范圍， 混合時(shí)間為10 70min.，金屬鋁球混料充分后獲得理想密堆結(jié)構(gòu)；(3) 酸處理將金屬鋁球混合料用酸濃度0.5 10vol.y。的氫氟酸或鹽酸水溶液浸泡10 100min;(4) 壓制將經(jīng)酸處理過金屬鋁球混合料在壓力機(jī)上用5MPa 50MPa的壓力壓制；(5) 燒結(jié)壓制后的金屬鋁嫩昆合料放至鵬結(jié)爐中，控制燒結(jié)鵬為300。C 620。C在氬 氣保護(hù)氣體保護(hù)下燒結(jié)10 100min.，獲得具有一定強(qiáng)度的燒結(jié)滲流前驅(qū)體；(6) 前驅(qū)體預(yù)熱將前驅(qū)體加熱至300-620oC預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間5 100min;(7) ,金屬m:基體金屬選用銅或銅合金，溶化溫度高于基體金屬熔點(diǎn)，50 300oC，保溫時(shí)間20 100rain;(8) 壓力滲流控制,金屬，低于上述基體金屬溶化溫度10-15oC。C、滲MJ1力為 5MPa 50MPa，以l 10ram/s的滲繊度將難金屬壓入預(yù)熱的前驅(qū)體中，滲流后得到的復(fù)合體用 水用冷卻；(9)前驅(qū)體熔除將復(fù)合體放加熱到750-900oC,保溫10 100min，讓前驅(qū)體鋁從復(fù)合體中熔除，熔除的鋁回收再利用，剩余的高熔點(diǎn)金屬骨架冷卻后，即獲得通 L泡沫銅或通 L泡沫銅 合全口龍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通 L泡沫銅的制備方法，其特征皿料時(shí)采用大球、小球金 屬鋁球各一種，大小球的^f只比應(yīng)依據(jù)需要的孔隙率、孑L徑確定，金屬鋁球混料充分后獲得理想的密堆結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)滲流復(fù)模后即為泡沫銅的結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2戶脫的通孔泡沫銅的諾恪方法，其特征為金屬鋁球混合料經(jīng)酸處理， 其表面氧化膜軟化，壓制、燒結(jié)時(shí)易形成金屬間的結(jié)合，保證燒結(jié)質(zhì)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通孔泡沫銅的制備方法，其特征是將壓力滲流后獲得的復(fù)合體 加熱到鋁的熔點(diǎn)以上、銅或銅合金的熔點(diǎn)以下的溫度范圍內(nèi)，并保溫一定時(shí)間，熔除前驅(qū)體金屬 鋁，熔除后的鋁回收循環(huán)利用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求域2臓的通 L泡沫銅的制備方法，其特征是復(fù)合體冷卻采用7jC冷，先驅(qū)體 熔除后的冷卻采用空冷。
全文摘要
本發(fā)明是利用不同金屬的熔點(diǎn)差，采用較低熔點(diǎn)的鋁金屬球燒結(jié)體為前驅(qū)體、較高熔點(diǎn)的銅或銅合金為滲流體，采用滲流方法實(shí)現(xiàn)通孔泡沫銅的制備方法。屬于多孔泡沫金屬材料領(lǐng)域。本發(fā)明通過前驅(qū)體選料、前驅(qū)體混料、酸處理、壓制、燒結(jié)、前驅(qū)體預(yù)熱、基體金屬熔化、壓力滲流和前驅(qū)體熔除9道工藝，實(shí)現(xiàn)通孔泡沫銅生產(chǎn)，其生產(chǎn)過程中使用的材料可循環(huán)利用，具有工藝簡單、成本低、孔結(jié)構(gòu)可控、不污染環(huán)境的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/08GK101186982SQ20071006639
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者蕓 周, 左孝青, 王永勝, 陸建生 申請人:昆明理工大學(xué)