CN101135015A

CN101135015A - 泡沫镁的熔体发泡制备方法

Info

Publication number: CN101135015A
Application number: CNA2007100471391A
Authority: CN
Inventors: 林金保; 王渠东; 彭立明
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2008-03-05

Abstract

本发明涉及一种材料加工技术领域的泡沫镁的熔体发泡制备方法，本发明将镁基体材料加热熔化，加入增稠剂和发泡剂，将熔体倒入发泡槽，并送入恒温炉内静置发泡，发泡结束后，将发泡槽移出恒温炉，冷却后取出发泡体，机械加工成泡沫镁产品；所述加入增稠剂，是指：向镁基体材料熔体中加入熔体总质量2～8％的金属钙粉，并搅拌增稠；所述加入发泡剂，是指：向熔体中均匀撒入占熔体质量2～15％的碳酸钙粉，并搅拌发泡。本发明操作方便、易于控制，可生产不同孔径的泡沫镁产品。本发明工艺简单、原料廉价，可大幅降低生产成本，适合大规模工业化生产。

Description

泡沫镁的熔体发泡制备方法

技术领域

本发明涉及一种材料加工技术领域的方法，特别涉及一种泡沫镁的熔体发泡制备方法。

背景技术

轻质泡沫金属在汽车、铁道和宇航方面的应用日益受到重视，因为它会带来重量的减轻、节能和舒适性的改进。在轻质金属材料之中，镁具有特别突出的优点，其密度最低且具有很高的减振能力。与泡沫铝材料相比，泡沫镁不但质量更轻、比强度和比刚度更高，在发生碰撞时更能有效地吸收冲击能，而且还具有更好的阻尼性、电磁屏蔽性和消声性能。尽管如此，目前研究和应用较多的泡沫金属材料仍为泡沫铝材料，对泡沫镁的研究报道并不多。这是由于镁合金材料易腐蚀，在熔炼过程中容易与空气中的氧反应而激烈燃烧，其制备工艺复杂，限制了泡沫镁的应用。

目前，常用的泡沫金属制备方法有：1、粉末冶金法。2、覆金属法。3、铸造法，包括精密铸造法和直接发泡法，其中精密铸造法是采用聚氨酯泡沫塑料为模型骨架，填入流态的耐火材料，待其硬化后经加热使其塑料气化而获得海绵状结构模型，然后将其埋入铸型，浇入液体金属并使之渗入耐火材料模型中，经处理后便可获得高孔隙率的泡沫金属材料。该法也存在工艺复杂，成本较高的问题。直接发泡法是直接向金属液中加入TiH₂、ZrH₂、NaCl和CaH₂等发泡剂，使它与金属液均匀混合，受热分解出气体，冷却后形成泡沫状金属材料。其特点是工艺简单、生产成本低，适合于较大规模工业生产。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号200510047728.0，专利名称：熔体直接发泡制备泡沫镁的方法，该专利涉及利用直接发泡法制备泡沫镁材料。该专利技术中使用占镁合金质量5～30％的碳化硅作为增稠剂，2～20％的碳酸镁粉作为发泡剂，在550～650℃下发泡来制得泡沫镁。其不足之处在于所使用的增稠剂碳化硅不具备抗氧化和阻燃作用；其次，碳化硅和碳酸镁粉价格都较高，不能大幅降低泡沫镁的生产成本，对泡沫镁材料的工业化应用不利。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，使其具有工艺简单、生产成本低、效果良好、适合大规模工业化生产的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用镁作为基体材料，通过熔体直接发泡法获得高品质的泡沫镁材料，即：将镁基体材料加热熔化，加入增稠剂和发泡剂，将熔体倒入发泡槽，并送入恒温炉内静置发泡，发泡结束后，将发泡槽移出恒温炉，冷却后取出发泡体，机械加工成泡沫镁产品。

所述将镁基体材料加热熔化，是指：将镁基体材料于710～740℃下，在电阻炉中熔化。

所述加入增稠剂，是指：为增加熔体粘度，在710～740℃，向镁基体材料熔体中加入熔体总质量2～8％的增稠剂金属钙粉，并以300～600转/分的速度搅拌2～10分钟。

所述加入发泡剂，是指：710～740℃温度下，向熔体中均匀撒入占熔体质量2～15％的发泡剂碳酸钙粉，并以400～1000转/分的速度搅拌1～5分钟，使其在熔体中均匀分布并逐渐发泡。

所述静置发泡，是指：将熔体倒入预热至发泡温度的发泡槽，送入恒温炉内静置发泡，发泡温度620～700℃，发泡时间1～10分钟。

所述镁基体材料，为纯镁或镁合金。

所述金属钙粉，其粒度为0.05～0.5毫米，纯度大于99.6％(质量百分比)。

所述碳酸钙粉，其粒度为0.01～0.1毫米，纯度大于99.2％(质量百分比)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用廉价的金属钙粉作为增稠剂，采用廉价的碳酸钙粉作为发泡剂，大幅降低了生产成本。此外，金属钙具有很好的阻燃抗氧化功能，对熔体起到了很好的保护作用，简化了泡沫镁材料的熔炼工艺，节约了成本，适合于大规模工业化生产。本发明可通过控制金属钙粉、碳酸钙粉的加入量，碳酸钙粉的粒度，以及搅拌发泡的时间来控制，方便的制得平均孔径为0.2～0.7毫米的泡沫镁材料。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

取纯镁1000克，在温度710～730℃下，将纯镁在电阻炉中熔化完全，加入80克增稠剂金属钙粉(粒度为0.05～0.5毫米，质量百分比纯度大于99.6％)，以提高镁熔体粘度；对熔体进行搅拌，搅拌速度300～600转/分，搅拌时间10分钟；向熔体中加入36克发泡剂碳酸钙粉(粒度0.01～0.1毫米，质量百分比纯度大于99.2％)，以400～800转/分的速度搅拌1分钟；搅拌后将熔体倒入预热至620℃的发泡槽，将发泡槽送入620℃的恒温炉内静置发泡，发泡时间为1分钟。发泡结束后，将发泡槽取出空冷，取出发泡体，经机械加工后即得平均孔径为0.2mm，密度为0.7g/cm³的泡沫镁产品。

实施例2

与实施例1不同之处在于：

取镁930克、铝60克、锌10克，组成为AZ61合金(镁+6％铝+1％锌，质量百分比)，温度720～740 ℃下，将合金在电阻炉中熔化完全，加入50克增稠剂金属钙粉(粒度为0.05～0.5毫米，质量百分比纯度大于99.6％)，以提高合金熔体粘度；对熔体进行搅拌，搅拌速度300～600转/分，搅拌时间2分钟；向熔体中加入80克发泡剂碳酸钙粉(粒度0.01～0.1毫米，质量百分比纯度大于99.2％)，以600～1000转/分的速度搅拌2分钟；搅拌后将熔体倒入预热至650℃的发泡槽，将发泡槽送入650℃的恒温炉内静置发泡，发泡时间为5分钟。发泡结束后，将发泡槽取出空冷，取出发泡体，经机械加工后即得平均孔径为0.3mm，密度为0.6g/cm³的泡沫镁产品。

实施例3

与实施例1不同之处在于：

取镁960克、铝30克、锌10克，组成为AZ31合金(镁+3％铝+1％锌，质量百分比)，温度710～730 ℃下，将合金在电阻炉中熔化完全，加入20克增稠剂金属钙粉(粒度为0.05～0.5毫米，质量百分比纯度大于99.6％)，以提高合金熔体粘度；对熔体进行搅拌，搅拌速度300～600转/分，搅拌时间5分钟；向熔体中加入150克发泡剂碳酸钙粉(粒度0.01～0.1毫米，质量百分比纯度大于99.2％)，以600～1000转/分的速度搅拌5分钟；搅拌后将熔体倒入预热的发泡槽，将发泡槽送入700℃的恒温炉内静置发泡，发泡时间为10分钟。发泡结束后，将发泡槽取出空冷，取出发泡体，经机械加工后即得平均孔径为0.7mm，密度为0.5g/cm³的泡沫镁产品。

Claims

1.一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，将镁基体材料于710～740℃下加热熔化，加入增稠剂和发泡剂，

所述加入增稠剂，是指：向镁基体材料熔体中加入熔体总质量2～8％的金属钙粉，并搅拌增稠，

所述加入发泡剂，是指：向熔体中均匀撒入占熔体质量2～15％的碳酸钙粉，并搅拌发泡，将熔体倒入发泡槽，并送入恒温炉内静置发泡，

发泡结束后，将发泡槽移出恒温炉，冷却后取出发泡体，机械加工成泡沫镁产品。

2.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征是：所述镁基体材料为纯镁或镁合金。

3.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征是：所述搅拌增稠，是指：以300～600转/分的速度搅拌2～10分钟。

4.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征是：所述搅拌发泡，是指：以400～1000转/分的速度搅拌1～5分钟，使其在熔体中均匀分布并逐渐发泡。

5.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征是：所述静置发泡，是指：将熔体倒入预热至620～700℃发泡温度的发泡槽，送入恒温炉内静置发泡，发泡时间为1～10分钟。

6.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征是：所述金属钙粉，其粒度为0.05～0.5毫米，质量纯度大于99.6％。

7.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征是：所述碳酸钙粉，其粒度为0.01～0.1毫米，质量纯度大于99.2％。