CN104451234B - 透气金属的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种透气金属的制备方法，其特点是，包括选料、压缩缩孔及压合、高温烧结、二次压缩和分割制成成品等步骤，它以泡沫金属为原料，经过压缩缩孔及压合、高温烧结、二次压缩和分割等步骤制成成品。具有生产流程科学合理，适用于多种透气金属生产，简单易行，质量容易控制，生产过程无污染的透气金属的制备方法，以及直接用该方法获得的，性能价格比高，机械性能好，孔隙分布均匀，用途广泛，产品多样化的透气金属等优点。制成的通孔率达97～99%。
Description
技术领域
本发明涉及透气金属技术领域，是一种透气金属的制备方法。
背景技术
模具工业在国民经济中占有重要地位，其生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件，都要依靠模具成形。
长期以来，中国的模具制造者和使用者都受限于设备、技术和材料的制约，特别是高精密模具尤为突出。如何解决注塑模具困气、烧焦、花纹、流痕、毛刺、壁厚不均、产品变形、壁薄产品等问题；如何解决模具透气性能，减少模具成型、注塑压力及保压时间，降低生产时的损耗；如何降低枕压时间，减少能源消耗，提高生产效率；如何提高成型产品质量，延长模具使用寿命，降低生产成本。解决这一系列问题的方法是寻求一种透气性好，孔径可调，具备一定强度的金属材料——透气金属。透气金属的特殊性能对模具工业起到很大的依赖作用。而美国比模特BMOLD透气钢和日本新东工业株式会社（sinto）透气钢独占全球市场，产品价格昂贵。对模具行业发展有很大的制约性和阻碍性。迄今，未见利用泡沫金属材料经过压缩缩孔及压合、高温烧结、二次压缩和分割制备透气金属方法的文献报道。
发明内容
本发明的目的是，对现有技术进行实质性改进和创新，提供一种生产流程科学合理，适用于多种透气金属生产，简单易行，质量容易控制，生产过程无污染的透气金属的制备方法，以及直接用该方法获得的，性能价格比高，机械性能好，孔隙分布均匀，用途广泛，产品多样化的透气金属。
实现本发明目的采用的技术方案是：
1.一种透气铜的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）选料：选用纯度99.9～99.999%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi的泡沫铜，对泡沫铜质量要求是，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫铜整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫铜推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5-10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫铜需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：900℃，4温区：1030℃，5温区：1030℃，6温区：1030℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm2。
用所述的透气铜的制备方法直接获得的透气铜产品。
2.一种透气铜合金的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）选料：选用含量铜80wt%，锌20wt%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi泡沫铜合金，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫铜合金整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫铜合金推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5-10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫铜合金需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：700℃，4温区：850℃，5温区：860℃，6温区：860℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm2。
用所述的透气铜合金的制备方法直接获得的透气铜合金产品。
3.一种透气镍制备的方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）选料：选用纯度99.9～99.999%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi的泡沫镍，对泡沫镍的质量要求是，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫镍整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫镍推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5～10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫镍需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：900℃，4温区：1030℃，5温区：1030℃，6温区：1030℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后体积密度3.5～6.5g/cm2。
用所述的透气镍的制备方法直接获得的透气镍产品。
4.一种透气镍合金的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）选料：选用含量镍80wt%，铁20wt%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi泡沫镍合金，质量要求，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫镍合金整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫镍合金推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5～10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫镍合金需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：800℃，3温区：1000℃，4温区：1150℃，5温区：1150℃，6温区：1150℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm2。
用所述的透气镍合金的制备方法直接获得的透气镍合金产品。
本发明透气金属的制备方法的生产流程科学合理，适用于多种透气金属生产，简单易行，质量容易控制，生产过程无污染。
直接用本发明制备方法获得的透气金属的优点体现在：
1．比重变化范围大，用户可根据需求选择不同规格；
2．650×350mm大尺寸板面和250mm超厚度几何尺寸，扩展了应用范围；
3．孔径变化幅度大，最大孔径100微米，最小孔径0.5微米，孔隙分布均匀，可以满足不同领域需求；
4．铜、铜合金、镍、镍合金，材质多样化可充分利用材质特点进一步提升产品特性，使其提高选择性；
5．由于原材料泡沫金属孔隙率在97～99%，压缩后烧结孔结构十分均匀，具有优良透气性，利用透气性，可以解决注塑模具注塑时遇到的模具困气、烧焦、花纹、流痕、毛刺、壁厚不匀、产品变形、壁薄产品等难成型的问题；
6．利用透气金属制作的模具具有的优良透气性能，能够减少模具成型注塑压力及保压时间，减低了生产时的损耗量，同时降低了对模具的损害；
7．因透气金属所制成的产品，品质良好、尺寸稳定、减少事后加工之需要，特别是减少内应力，减少变形；
8．用于注塑时，模腔内的空气能透过模具内的细孔顺利释放，降低保压时间，减少能源消耗，提高生产效率；
9.还适于作为微通道冷却器换热材料；
10．机械加工性能优良，机械强度高，性能价格比高，用途广泛，产品多样化。
具体实施方式
下面利用实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：一种透气铜的制备方法，包括以下步骤：
（1）选料：选用纯度99.9～99.999%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi的泡沫铜，对泡沫铜质量要求是，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫铜整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫铜推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5～10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫铜需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：900℃，4温区：1030℃，5温区：1030℃，6温区：1030℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm2。
实施例2：一种透气铜合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）选料：选用含量铜80wt%，锌20wt%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi泡沫铜合金，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫铜合金整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫铜合金推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5～10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫铜合金需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：700℃，4温区：850℃，5温区：860℃，6温区：860℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm2。
实施例3：一种透气镍制备方法，包括以下步骤：
（1）选料：选用纯度99.9～99.999%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi的泡沫镍，对泡沫镍的质量要求是，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫镍整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫镍推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5-10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫镍需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：900℃，4温区：1030℃，5温区：1030℃，6温区：1030℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后体积密度3.5～6.5g/cm2。
实施例4：一种透气镍合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）选料：选用含量镍80wt%，铁20wt%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi泡沫镍合金，质量要求，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫镍合金整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫镍合金推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5～10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫镍合金需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：800℃，3温区：1000℃，4温区：1150℃，5温区：1150℃，6温区：1150℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm2。
本发明所用原料的泡沫铜、泡沫铜合金、泡沫镍和泡沫镍合金易得，均为市售产品。本发明实施例所用的泡沫铜、泡沫铜合金、泡沫镍和泡沫镍合金均由上海比西材料科技有限公司生产，本发明制备方法所用的液压机为：中国江苏省南通铭泰机床有限公司生产的铭泰牌四柱液压机。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的复制和改进均属于本发明权利要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种透气铜的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）选料：选用纯度99.9～99.999%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi的泡沫铜，对泡沫铜质量要求是，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫铜整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫铜推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5-10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫铜需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：900℃，4温区：1030℃，5温区：1030℃，6温区：1030℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm3。
2.一种透气铜合金的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）选料：选用含量铜80wt%，锌20wt%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi泡沫铜合金，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫铜合金整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫铜合金推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5-10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫铜合金需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：700℃，4温区：850℃，5温区：860℃，6温区：860℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm3。
3.一种透气镍制备的方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）选料：选用纯度99.9～99.999%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi的泡沫镍，对泡沫镍的质量要求是，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫镍整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫镍推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5～10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫镍需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：600℃，3温区：900℃，4温区：1030℃，5温区：1030℃，6温区：1030℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm3。
4.一种透气镍合金的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）选料：选用含量镍80wt%，铁20wt%，厚度2.0mm，体积密度0.5g/cm3，孔密度：60～150ppi泡沫镍合金，质量要求，表面无氧化，无缺陷，通孔率97～99%，用剪切机切割至要求尺寸，宽10mm～350mm，长10mm～650mm；
（2）压缩缩孔及压合：将切割后的泡沫镍合金整齐叠加设计髙度，用10mm不锈钢托板将泡沫镍合金推入液压机工作面内，液压机的公称力：6000KN，最大液体工作压力25MPa，液压机最大开口1500mm，工作台尺寸：1400×1400mm；平缓施压，最大公称力2.5KN/cm2，压缩量是设计叠加高度的78-82%，预留5～10%压缩量；
（3）高温烧结：压制后的泡沫镍合金需经高温烧结处理，选用推舟式粉末烧结炉，氨分解气作为保护气氛，烧结段温度：1温区：350℃，2温区：800℃，3温区：1000℃，4温区：1150℃，5温区：1150℃，6温区：1150℃，共六个温区，每个温区长1.2m，推舟速度1.2m/h，产品入炉时上表面配重15～30g/cm2；冷却分四段：1段250℃，2段100℃，3段50℃，4段25℃；
（4）二次压缩：为提高产品硬度和平整度，重复步骤2）将预留5～10％压缩量压至要求厚度；
（5）分割：按工艺要求切割制成成品，切割后成品的体积密度为：3.5～6.5g/cm3。
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