CN102586642B - 一种泡沫金属的制备方法及其生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泡沫金属的制备方法，采用62.5～75.6%硅酸钠粉、12.2～21.8%硫酸钙和水混合制粒子，本发明还公开了一种泡沫金属生产装置，包括工作台，工作台上设有模具，模具内设有模具内腔，模具内腔内设有可沿模具内腔作上下往复运动的底板，底板与模具内腔相适配，底板上设有若干小孔，底板下方设有由油缸驱动的推动装置，模具上方设有压盖，压盖上方设有由液压机驱动的上模板。本发明的制备方法在制备及后续加工过程中不会对设备造成腐蚀，安全可靠。本发明泡沫金属生产装置从下面加压，填料粒子与金属液体相接触没有密封问题，底板和模具比传统上压式的间隙大，避免了造成泡沫金属抱死的问题，操作容易、操作速度快、出模容易。

Description

一种泡沫金属的制备方法及其生产装置

技术领域

本发明属于金属制造技术领域，具体涉及一种泡沫金属的制备方法及其生产装置。

背景技术

泡沫金属材料近年来发展迅速，具有独特的孔型结构，是一种物理功能与结构一体化的新型工程材料。在发展之初，泡沫金属主要应用于气体和液体介质的过滤，目前已经突破了其应用的限制，扩大了应用范围，在消声、减震、分离工程、催化载体、屏蔽防护、吸能缓冲等一些高技术领域及一般工业领域获得了广泛应用，并且其应用范围还在不断扩大。

制造泡沫金属的方法有多种，主要有粉末冶金法、熔模铸造法和渗流铸造法，粉末冶金法生产成本较高，不适合用于制造一般工业领域用的泡沫金属，熔模铸造发生产流程长，制得的泡沫金属骨架强度较低。渗流铸造法是制造泡沫金属的最有前途的方法，这种制备方法工艺简单、设备投资少、成本低、制得的泡沫金属孔洞连通性好、孔洞分布均匀、孔隙率可控便于工业推广应用。

目前，一般采用上压式渗流铸造法制造泡沫金属，如图2所示，上压头需要深入到模具内直接与金属熔液接触，从上往下进行加压，将金属液压入填料粒子的间隙中。这种方法一方面需要预加热压头，防止金属液接触压头降温凝固，另一方面压头随着金属液向粒子间隙的渗入要向下运动，这就需要压头与模具的精密配合，间隙大金属液会沿着间隙流出加不上压力，间隙小了，在高温下很难操作，稍有耽搁压头会降温使金属液提前凝固，由于金属的热胀冷缩，很难制作合适的精度以满足要求。而且由于间隙过小压头很难从模具中取出，往往抱死，取不出来，即使能取出来，也要浪费时间，这就给设备制作和生产带来较大的困难。

此外，还有采用负压吸铸法制造泡沫金属，如图所示，这种方法存在负压设备与模具的连接问题，这主要是生产上既要保证模型与负压设备连接的密封性，又要预热模具，模具在高温下预热时，要迅速的与下边的负压设备连接相当困难，需要消耗一定的时间，而金属熔液会降温。出模时需要拆分模型与负压设备，操作繁琐，而且这种方法在制作泡沫镁合金时容易燃烧和爆炸。

目前，制备泡沫金属填料的方法锁采用的填料粒子多为氯化钠，在制备及后续加工过程中易造成对设备的腐蚀。本发明采用新型配方制备圆形粒子，作为泡沫金属的填料，解决泡沫金属对设备的腐蚀这一问题。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有技术不足，提供一种泡沫金属的制备方法，避免了填料粒子在后续加工中对设备的腐蚀；本发明的第二个目的是针对现有技术的不足，提供一种精度高、防抱死的下压式泡沫金属生产装置。

为了实现上述第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种泡沫金属的制备方法，包括以下步骤：首先将硅酸钠粉、硫酸钙和水混合，其中，所述的硅酸钠粉为62.5～75.6%、硫酸钙为12.2～21.8%、其余为水，混合后制粒获得填料粒子，将填料粒子放入到模具中，模具底部设置有可沿模具内部作上下往复运动的底板，将装有填料粒子的模具和压盖一起加热至500～600℃，再取出模具，在模具内浇筑合金溶液，封盖，从下至上推动模具底部，金属熔液渗入到填料粒子的间隙中，形成金属填料复合体，取出金属填料复合体，去除填料粒子，制得泡沫金属。

作为优选，所述的硅酸钠粉的分子量为265～392。采用上述的优选方案后，硅酸钠粉在填料粒子中起粘结作用，分子量为265～392的硅酸钠粉能粘结效果最为合适。

作为优选，所述的硫酸钙为多糖分散剂改性硫酸钙。多糖分散剂改性硫酸钙是在硫酸钙生产过程中加入多糖伯脂肪酸混合物并充分混合制备得到的。硫酸钙与多糖分散剂之比为1：0.003～1：0.007。这种多糖分散剂改性硫酸钙的强度高，在烘干时不会裂开，在填料粒子中起的是支撑作用。

作为优选，所述的去除填料粒子的方式可以采用流水、超声波或浸泡的方法。

本发明中水的作用是使填料中的所有成分散并粘结。

为了实现上述第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种泡沫金属的生产装置，包括工作台，所述的工作台上设有模具，所述的模具内设有模具内腔，所述的模具内腔内设有可沿模具内腔作上下往复运动的底板，所述的底板与模具内腔相适配，所述的底板上设有若干小孔，所述的底板下方设有由油缸驱动的推动装置，所述的模具上方设有压盖，所述的压盖上方设有由液压机驱动的上模板。

作为优选，所述的推动装置包括油缸下推杆，所述的油缸下推杆的一端与油缸固定连接，另一端与底板固定连接。采用上述的优选方案后，本发明的泡沫金属的底板能够更为平稳地被缓缓向上推。

作为优选，所述的压盖的周缘设有立边，所述的立边沿模具方向延伸，所述的立边与模具顶部外周缘配合设置。采用上述的优选方案后，立边能够有效防止压盖在加热过程中变形；另一方面，压盖与模具上沿具有微小间隙，在底板向上推移压制泡沫金属时，可以有效防止金属液体溢出，对工作人员造成伤害，金属液体被封在压盖下，不会溢出外漏，安全可靠。在制作泡沫金属的过程中，压盖与模具一同加热时，只要将压盖放置于模具上即可，无需其他操作。

作为优选，所述的上模板顶部设有上推杆，所述的上推杆的一端与上模板固定连接，另一端与液压机连接配合。采用上述的优选方案后，上推杆能更好地与上模板固定并推动和抵住上模板，从而使压盖与模具紧密的配合，效果更好。

作为优选，所述的工作台上设有支架，所述的液压机设置于支架上。采用上述的优选方案后，本发明的液压机能更稳定地被安装笃定于工作台上。

本发明的泡沫金属的制备方法的填料粒子采用正硅酸钠粉和硫酸钙制备，在制备及后续加工过程中不会对设备造成腐蚀，安全可靠，延长了设备的使用寿命。

本发明的下压式泡沫金属生产装置从下面加压，代替传统从上加压的方式，下油缸直接往上推底板，在底板上设置填料粒子，填料粒子与金属液体相接触没有密封问题，底板的模具比传统上压式的间隙大，避免了造成泡沫金属抱死的问题，此外，本发明的下压式泡沫金属生产装置操作容易、操作速度快、出模容易。 

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明背景技术上压式渗流铸造法生产泡沫金属的生产装置；

图3为本发明背景技术负压吸铸法制造泡沫金属生产泡沫金属的生产装置。

具体实施方式

如图1所示，一种下压式泡沫金属生产装置，包括工作台1，工作台1上设有模具2，模具2内设有模具内腔21，模具内腔21侧壁竖直设置，模具内腔21内设有可沿模具内腔21作上下往复运动的底板3，底板3与模具内腔21相适配，底板3上设有一定数量的小孔，底板3下方设有由油缸4驱动的推动装置，推动装置包括油缸下推杆41，油缸下推杆41的一端与油缸4固定连接，另一端与底板3固定连接。模具2上方设有压盖5，压盖5上方设有由液压机6驱动的上模板7。压盖5的周缘设有立边51，立边51沿模具2方向延伸，立边51与模具2顶部外周缘配合设置。上模板7顶部设有上推杆8，上推杆8的一端与上模板7固定连接，另一端与液压机6连接配合。工作台1上设有支架11，液压机6设置于支架的上方。

实施例1

首先制备填料，称取6.8公斤的硅酸钠粉、1.3公斤改性硫酸钙和1.9公斤水，并加入3.9g多糖伯脂肪酸混合物，多糖伯脂肪酸混合物为12、16和18个碳原子的直链伯脂肪酸的混合物，混合比为1:3.2:6.5，混合均匀，放入造粒机混合制粒子，获得圆形的填料粒子，把制备好的填料离子放入模具内腔21内，填料离子位于模具内腔21的底部的底板3上，将模具2、压盖5进行加热，将装有填料粒子的模具2和压盖5一起加热至500℃，加热后再取出模具2，将模具2安装到工作台1上，浇筑合金熔液，盖上压盖5，启动液压机6驱动上模板7向下运动，压住压盖5，启动液压机6驱动油缸，油缸4驱动油缸下推杆41向上运动，从而带动底板3和底板3上的填料粒子向上运动，在压力的作用下，金属溶液渗入填料粒子的间隙中，形成金属填料复合体。启动液压机6，卸除压盖5上的压力，油缸4向上运动将金属填料复合体顶出模具2。在机床去除多余的金属，最后用流水的方式去除金属填料复合体中的填料粒子，即可制得泡沫金属。

实施例2

首先制备填料，称取7.2公斤的硅酸钠粉、1.8公斤硫酸钙和2.2公斤水，并加入9g多糖伯脂肪酸混合物，混合均匀，放入造粒机混合制粒子，获得圆形的填料粒子，把制备好的填料离子放入模具内腔21内，填料离子位于模具内腔21的底部的底板3上，将模具2、压盖5进行加热，将装有填料粒子的模具2和压盖5一起加热至542℃，加热后再取出模具2，将模具2安装到工作台1上，浇筑合金熔液，盖上压盖5，启动液压机6驱动上模板7向下运动，压住压盖5，启动液压机6驱动油缸，油缸4驱动油缸下推杆41向上运动，从而带动底板3和底板3上的填料粒子向上运动，在压力的作用下，金属溶液渗入填料粒子的间隙中，形成金属填料复合体。启动液压机6，卸除压盖5上的压力，油缸4向上运动将金属填料复合体顶出模具2。在机床去除多余的金属，最后用流水的方式去除金属填料复合体中的填料粒子，即可制得泡沫金属。

实施例3

首先制备填料，称取7.3公斤的硅酸钠粉、2.0公斤硫酸钙和2.3公斤水，并加入14g多糖伯脂肪酸混合物，混合均匀，放入造粒机混合制粒子，获得圆形的填料粒子，把制备好的填料离子放入模具内腔21内，填料离子位于模具内腔21的底部的底板3上，将模具2、压盖5进行加热，将装有填料粒子的模具2和压盖5一起加热至582℃，加热后再取出模具2，将模具2安装到工作台1上，浇筑合金熔液，盖上压盖5，启动液压机6驱动上模板7向下运动，压住压盖5，启动液压机6驱动油缸，油缸4驱动油缸下推杆41向上运动，从而带动底板3和底板3上的填料粒子向上运动，在压力的作用下，金属溶液渗入填料粒子的间隙中，形成金属填料复合体。启动液压机6，卸除压盖5上的压力，油缸4向上运动将金属填料复合体顶出模具2。在机床去除多余的金属，最后用流水的方式去除金属填料复合体中的填料粒子，即可制得泡沫金属。

Claims (9)

1.一种泡沫金属的制备方法，其特征在于包括以下步骤：首先将硅酸钠粉、硫酸钙和水混合，其中，所述的硅酸钠粉为62.5～75.6%、硫酸钙为12.2～21.8%、其余为水，混合后制粒获得填料粒子，将填料粒子放入到模具中，模具底部设置有可沿模具内部作上下往复运动的底板，将装有填料粒子的模具和压盖一起加热至500～600℃，再取出模具，在模具内浇注合金溶液，封盖，从下至上推动模具底部，金属熔液渗入到填料粒子的间隙中，形成金属填料复合体，取出金属填料复合体，去除填料粒子，制得泡沫金属。

2.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于：所述的硅酸钠粉的分子量为265～392。

3.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于：所述的硫酸钙为多糖分散剂改性硫酸钙，多糖分散剂改性硫酸钙是在硫酸钙生产过程中加入多糖伯脂肪酸混合物并充分混合制备得到的。

4.根据权利要求1所述的泡沫金属的制备方法，其特征在于：所述的去除填料粒子的方式可以采用流水、超声波或浸泡的方法。

5.一种下压式泡沫金属生产装置，包括工作台，所述的工作台上设有模具，其特征在于：所述的模具内设有模具内腔，所述的模具内腔内设有可沿模具内腔作上下往复运动的底板，所述的底板与模具内腔相适配，所述的底板上设有若干小孔，所述的底板下方设有由油缸驱动的推动装置，所述的模具上方设有压盖，所述的压盖上方设有由液压机驱动的上模板。

6.根据权利要求5所述的下压式泡沫金属生产装置，其特征在于：所述的推动装置包括油缸下推杆，所述的油缸下推杆的一端与油缸固定连接，另一端与底板固定连接。

7.根据权利要求5所述的下压式泡沫金属生产装置，其特征在于：所述的压盖的周缘设有立边，所述的立边沿模具方向延伸，所述的立边与模具顶部外周缘配合设置。

8.根据权利要求5所述的下压式泡沫金属生产装置，其特征在于：所述的上模板顶部设有上推杆，所述的上推杆的一端与上模板固定连接，另一端与液压机连接配合。

9.根据权利要求5所述的下压式泡沫金属生产装置，其特征在于：所述的工作台上设有支架，所述的液压机设置于支架上。

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