CN101205576A - 一种通孔泡沫钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种通孔泡沫钢的制备方法，属于多孔泡沫金属领域。本发明采用熔点低于钢的不同直径的铜金属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沫钢。本发明的工艺简单、低成本、材料可循环利用、不污染环境的特点，可实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于泡沫金属材料领域，特别是制备通孔泡沫钢的工艺方法。
背景技术
通孔泡沫钢具有高比表面、高比强度、吸音、保温、隔热、渗透、过滤、能量吸收等特性，在催化、化工、高性能结构材料、能源、环保、噪音控制、缓冲减震等领域都有巨大的市场潜力。
目前，公知的通孔泡沫钢的制备方法主要是粉末冶金方法、空心钢球烧结法、在泡沫塑料基体上沉积(或涂覆)金属后烧结的方法和多孔石膏型模渗流法。粉末冶金方法采用钢粉和造孔剂混合，压力加工致密化、烧结后(或同时)去除造孔剂而得到泡沫钢，该方法受粉末冶金工艺本身的限制，不能获得大尺寸的通孔泡沫钢，也不能实现大规模生产；空心钢球烧结法存在空心球制备困难、生产效率不高的不足；泡沫塑料基体上沉积(或涂覆)金属后烧结的方法存在塑料的燃烧去除易对环境造成污染的问题；多孔石膏型模渗流法存在多孔石膏型模制作困难、渗流后石膏的脱除等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通孔泡沫钢的制备方法，其工艺简单、生产效率高、通孔泡沫钢尺寸大、低成本、材料可循环利用、不污染环境的特点，可实现工业化生产。
解决发明的技术问题所采用的方案是：采用熔点低于钢的不同直径的铜金属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沫钢。
本发明的还包括以下技术方案：前驱体大金属铜球的直径：前驱体金属大铜球的直径：1mm～5mm，金属小铜球的直径：0.1mm～0.5mm，大小球体积比：3∶1～11∶1；金属球在还原气氛H2中烧结，烧结温度为400℃～950℃，烧结10min.～180min.，金属球烧结体在渗流前于500℃～900℃的温度预热5min.～100min.；钢基体的熔化温度高于钢基体熔点50℃～400℃，保温时间20min.～100min.；压力渗流时控制压力为5MPa～50MPa，渗流温度比基体金属熔化温度低10℃～20℃，渗流速度为0.1mm/s～10mm/s，渗流后水冷得到复合体；复合体中的前驱体熔除温度1150℃～1350℃，熔除时间10min.～100min.，熔除后空冷。
前驱体金属大小球分别采用两种不同直径规格的金属球，大小球直径及体积比根据需要的孔隙率、孔径确定。
前驱体金属球在混合时，在混料机中以50rpm～300rpm的转速，混合10min.～70min.；从复合体中熔除后的铜前驱体可回收循环利用。
本发明的有益效果是：(1)利用了不同金属的熔点差，以较低熔点的铜球烧结体为前驱体，较高熔点的钢为渗流体，通过一次渗流复模的方法实现了通孔泡沫钢的制备，具有工艺简单、低成本、材料可循环利用、不污染环境的特点。(2)泡沫钢的结构均匀可控、孔隙率高，可获得孔隙率80％～98％，孔径范围：0.1mm～5mm的通孔泡沫钢。(2)设备条件简单，能实现规模化生产。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例一：
铜球(大球直径5mm、小球直径0.3mm，大小球体积比11∶1)在混料机内混合均匀(转速：120rpm，混合时间：20min.；)后，放入还原气氛H2硅碳棒烧结炉中在进行烧结(烧结温度：950℃，烧结时间25min.)获得铜渗流前驱体，将烧结的铜渗流前驱体预热(预热温度：880℃，预热时间10min.)备用。同时，Q235钢在石墨坩锅中用感应炉加热到1780℃熔化、保温30min.，通过压力渗流(渗流压力：6MPa，渗流体温度：1770℃，渗流速度：3mm/s)渗入铜前驱体中，渗流后的复合体水却得到Q235钢和铜前驱体的复合体，将此复合体在感应炉中加热熔除铜(加热温度：1350℃，熔除时间25min.)，空冷后得到孔隙率80％、孔径范围0.3-5mm的泡沫Q235钢。
实施例二：
铜球(大球直径1mm、小球直径0.2mm，大小球体积比4∶1)在混料机内混合均匀(转速：100rpm，混合时间：30min.；)后，放入还原气氛H2硅碳棒烧结炉中在进行烧结(烧结温度：900℃，烧结时间50min.)获得铜渗流前驱体，将烧结的铜渗流前驱体预热(预热温度：850℃，预热时间20min.)备用。同时，45钢在石墨坩锅中用感应炉加热到1700℃熔化、保温40min.，通过压力渗流(渗流压力：10MPa，渗流体温度：1680℃，渗流速度：4mm/s.)渗入铜前驱体中，渗流后的复合体水却得到45钢和铜前驱体的复合体，将此复合体进行加热熔除铜(加热温度：1300℃，熔除时间30min.)，空冷后得到孔隙率93％、孔径范围0.2-1mm的泡沫45钢。
实施例三：
铜球(大球直径4mm、小球直径0.5mm，大小球体积比3∶1)在混料机内混合均匀(转速：80rpm，混合时间：50min.；)后，放入还原气氛H2硅碳棒烧结炉中在进行烧结(烧结温度：850℃，烧结时间60min.)获得铜渗流前驱体，将烧结的铜渗流前驱体预热(预热温度：820℃，预热时间30min.)备用。同时，共析钢(含0.77wt.％C)在石墨坩锅中用感应炉加热熔化(加热温度1650℃，保温时间30min.)，通过压力渗流(渗流压力：15MPa，渗流体温度：1640℃，渗流速度：5mm/s)渗入铜前驱体中，渗流后的复合体水冷后得到共析钢和铜前驱体的复合体，将此复合体进行加热熔除铜(加热温度：1280℃，熔除时间40min.)，空冷后得到孔隙率98％、孔径范围0.5-4mm的泡沫共析钢。
Claims (4)
1.一种通孔泡沫钢的制备方法，其特征是：采用熔点低于钢的不同直径的铜金属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沫钢。
2.根据权利要求1所述的通孔泡沫钢的制备方法，其特征是：前驱体金属大铜球的直径：1mm～5mm，金属小铜球的直径：0.1mm～0.5mm，大小球体积比：3∶1～11∶1；金属球在还原气氛H2中烧结，烧结温度为400℃～950℃，烧结10min.～180min.，金属球烧结体在渗流前于500℃～900℃的温度预热5min.～100min.；钢基体的熔化温度高于钢基体熔点50℃～400℃，保温时间20min.～100min.；压力渗流时控制压力为5MPa～50MPa，渗流温度比基体金属熔化温度低10℃～20℃，渗流速度为0.1mm/s～10mm/s，渗流后水冷得到复合体；复合体中的前驱体熔除温度1150℃～1350℃，熔除时间10min.～100min.，熔除后空冷。
3.根据权利要求2所述的通孔泡沫铝的制备方法，其特征是：前驱体金属大小球分别采用两种不同直径规格的金属球，大小球直径及体积比根据需要的孔隙率、孔径确定。
4.根据权利要求3所述的通孔泡沫钢的制备方法，其特征是：前驱体金属球在混合时，在混料机中以50rpm～300rpm的转速，混合10min.～70min.；从复合体中熔除后的铜前驱体回收循环利用。
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