專利名稱：特殊預(yù)制塊法制造通孔泡沫鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種制造通孔泡沫鋁合金的新工藝，屬鑄造鋁合金技術(shù)領(lǐng)域。
鑄造泡沫多孔金屬與母金屬相比有小的比重(0.1～0.6倍)，大的表面積(50～80倍)，及高的孔隙率(40～90%)，分為通孔及不通孔兩大類。通孔泡沫金屬在熱工(熱交換)，聲學(xué)(消聲、吸聲)，電子(提高信噪比)，能源技術(shù)(核、氫、電池、太陽(yáng)能)，化工，機(jī)械力學(xué)減振等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，與粉末冶金多孔金屬相比有較大的孔隙直徑，高的通孔隙率，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉?，F(xiàn)有的制造泡沫金屬的方法主要有三類，金屬熔體發(fā)泡法，U.S.Patent 3843353(1974)所述及，但氣泡在金屬中分布不均勻，工藝復(fù)雜，控制材料質(zhì)量，形成高的通孔率及提高生產(chǎn)率等方面都存在一定困難，熔模鑄造法，JPn、Ina、Tech Bull(1980)，該方法用流態(tài)耐火材料填充海綿狀塑料中的孔隙待耐火材料硬化后，加熱使塑料氣化，獲得具有海綿狀孔隙結(jié)構(gòu)鑄型。將液體金屬澆入鑄型冷卻凝固后除去耐火材料獲得泡沫金屬，該法在簡(jiǎn)化工藝，提高生產(chǎn)率等諸方面還有待改善;顆粒法是將金屬澆入裝有粒狀顆粒的鑄型中，凝固以后除去顆粒形成孔洞，JP62-30253，JP62-30254，分別采用可熔性氧化鈉及無(wú)機(jī)物粒子制成多孔體后，壓入液體金屬制取泡沫金屬，顆粒法的共同點(diǎn)是顆粒的熔點(diǎn)必須高于熔體，該法不足之處是控制孔隙率、孔徑大小，去除顆粒及提高生產(chǎn)率諸方面都存在困難。
根據(jù)現(xiàn)有制造泡沫金屬方法的不足，本發(fā)明提出一種制造通孔泡沫鋁合金的新工藝，以解決控制泡沫鋁合金制造質(zhì)量難，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)率不高等缺點(diǎn)。
本發(fā)明根據(jù)預(yù)期通孔泡沫鋁合金的結(jié)構(gòu)要求(孔大小、形狀、分布、孔隙率)，用可燃性塑料顆粒和粒結(jié)劑混合形成特殊預(yù)制塊在適當(dāng)工藝條件下鋁合金熔體滲流入預(yù)制塊成為復(fù)合體，再加熱復(fù)合體，形成通孔泡沫鋁合金。可燃性顆粒是聚苯乙烯粒子及一些塑料粒子，這類顆粒熔點(diǎn)或燃燒氣化溫度低于鋁合金熔點(diǎn)，形狀可以是球形、多角形、大小可從0.5mm～5mm或以上(由泡沫鋁合金孔隙結(jié)構(gòu)決定)，且顆粒周圍涂以碳灰水以提高耐熱溫度，在環(huán)氧類樹(shù)脂粘結(jié)劑中加入一定比例的固化劑聚酰胺樹(shù)酯，(10∶1～5∶1)與上述顆?；旌希?0°～120℃加熱5～30分鐘固化形成預(yù)制塊，鋁合金熔體0.5～10秒內(nèi)，壓力在9.8～49兆帕下滲流入預(yù)制件中可燃性粒子周圍的粘結(jié)劑，在顆粒周圍的粘結(jié)劑其熔點(diǎn)與氣化溫度低于顆粒，從而形成通孔泡沫鋁合金相互連通的鋁合金骨架和可燃物復(fù)合體。在極短的滲流凝固過(guò)程中，缺少可燃性粒子燃燒三個(gè)必要條件，溫度、氧氣、時(shí)間中的后兩個(gè)條件，所以在鋁合金熔體滲入可燃性粒子周圍粘結(jié)劑中形成多孔鋁合金骨架的同時(shí)，可燃性顆粒并不燃燒。而使預(yù)期泡沫鋁合金通孔結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，在預(yù)制塊中還可放置鋁合金構(gòu)件(管、型、板)，以形成金屬構(gòu)件泡沫金屬?gòu)?fù)合體。在低于鋁合金熔點(diǎn)200℃～500℃加熱復(fù)合體，使可燃性顆粒熔化流出或燃燒氣化，獲得期望通孔結(jié)構(gòu)的泡沫鋁合金。
本發(fā)明與現(xiàn)有制造工藝相比，整個(gè)通孔泡沫鋁合金由特殊預(yù)制塊、滲流凝固控制及后熱處理三道工序完成，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)速度高，可采用機(jī)械化生產(chǎn)，同時(shí)由預(yù)制塊中顆粒的形狀、大小、分布的控制可形成各種預(yù)期通孔結(jié)構(gòu)的泡沫鋁合金。
下面是本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例三種鋁合金99%的Al;Al-4.5Mg%合金，Al-12Si%合金，均按下列步驟實(shí)施。
1.將形狀不規(guī)則，尺寸2.5mm～5.5mm的聚苯乙烯粒子與環(huán)氧樹(shù)酯和聚酰胺樹(shù)酯10∶1充分混合，在園柱形模具(尺寸為φ50×50mm)中形成預(yù)制塊，70℃加熱10～20分鐘，固化后脫模。
2.將制得的預(yù)制塊，放入專用的壓力機(jī)模具里(尺寸為φ60×300mm及φ70×300mm，鋁合遠(yuǎn)熔體溫度750℃，澆注時(shí)施加20兆帕的壓力，8秒內(nèi)將鋁合金熔體滲流入預(yù)制塊內(nèi)，再用頂桿推出通孔泡沫金屬骨架及預(yù)制塊復(fù)合體。如需加工成需要的形狀尺寸，在復(fù)合體階段加工。
3.將復(fù)合體在爐子中加熱至350℃，可燃性粒子即燃燒形成通孔泡沫鋁合金。獲得的通孔鋁泡沫金屬的孔徑大小為1.5～5.5mm，通孔孔隙率是75～85%。
權(quán)利要求
1.一種制造通孔泡沫鋁合金的工藝方法，其特征在于用低于鋁合金熔點(diǎn)的可燃性塑料顆粒和粘結(jié)劑制成預(yù)制塊，鋁合金熔體在9.8～46兆帕壓力下于0.5～10秒內(nèi)滲流入預(yù)制塊凝固、構(gòu)成由相互連通的金屬骨架和可燃性顆粒的復(fù)合體，在200℃～500℃加熱復(fù)合體，可燃性顆粒熔化成氣化排出，形成通孔泡沫鋁合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于構(gòu)成預(yù)制塊的可燃性塑料顆粒為聚苯乙烯，顆粒的形狀可以是球性、多角形、顆粒周圍涂以碳灰水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于粘結(jié)劑是由環(huán)氧類樹(shù)酯與固化劑以10∶1～5∶1的比例混合制得，粘結(jié)劑的熔點(diǎn)及氣化溫度比可燃性顆粒低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于可燃性顆粒與粘結(jié)劑相混合，在50℃～120℃加熱5～30分鐘固化形成預(yù)制塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于用該方法制得的通孔泡沫鋁合金其孔隙率，孔的形狀，分布均由預(yù)制塊控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于預(yù)制塊可制成所需鋁合金構(gòu)件形狀或在預(yù)制塊中放置鋁合金構(gòu)件(管、型、板)，以形成鋁合金構(gòu)件通孔泡沫鋁合金復(fù)合體。
全文摘要
本發(fā)明用特殊預(yù)制塊方法制造通孔泡沫鋁合金，屬鑄造鋁合金技術(shù)領(lǐng)域。該工藝根據(jù)預(yù)期通孔泡沫鋁合金的結(jié)構(gòu)要求(孔的大小、形狀、分布、孔隙率)用低于鋁合金熔點(diǎn)的可燃性塑料顆粒和粘結(jié)劑混合制成特殊預(yù)制塊，在9.8～49兆帕壓力0.5～10秒內(nèi)鋁合金熔體滲流入預(yù)制塊中成為復(fù)合體，在200℃～500℃加熱復(fù)合體，即形成通孔泡沫鋁合金。
文檔編號(hào)C22C1/08GK1051761SQ8910247
公開(kāi)日1991年5月29日 申請(qǐng)日期1989年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月11日
發(fā)明者何德平 申請(qǐng)人:東南大學(xué)