CN106399738A - 一种泡沫镁的熔体发泡制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，包括以下步骤：1)将金属镁熔化并保温至700℃～750℃，向镁熔体中加入占其总质量为1％～4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5～15分钟，使得熔体黏度稳定；2)加入占其总质量2～8％的发泡剂，并进行高速搅拌，搅拌时间为2～10分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；其中，所述发泡剂为碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到。该制备方法工艺简单，增粘后进行无需降温，发泡剂的发泡时间变成，制备出的泡沫镁孔径分布均匀。

Description

一种泡沫镁的熔体发泡制备方法
技术领域
本发明属于泡沫金属制备技术领域，具体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。
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。
碳酸镁做发泡剂时制备出的泡沫镁试样密度和结构良好，并且碳酸镁低于600℃时分解速度缓慢，超过600℃后分解速率显著变快，分解特性特别有利于预制品的制备。
发明内容
本发明提出一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，该制备方法工艺简单，增粘后进行无需降温，发泡剂的发泡时间变成，制备出的泡沫镁孔径分布均匀。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属镁熔化并保温至700℃～750℃，向镁熔体中加入占其总质量为1％～4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5～15分钟，使得熔体黏度稳定；
2)加入占其总质量2～8％的发泡剂，并进行高速搅拌，搅拌时间为2～10分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，所述发泡剂为碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到。
进一步，所述发泡剂中碳酸钙与碳酸镁的质量比为1～5:100。
进一步，所述步骤1)搅拌的转速为600转/分钟～1000转/分钟。
进一步，所述步骤2)搅拌的转速为1500转/分钟～3000转/分钟。
进一步，恒温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2～11分钟。
本发明的有益效果：
1、本发明的增黏剂选用钙而不是氮化硅陶瓷颗粒，氮化硅颗粒大小不可能小于10μm，故存在界面反应的可能性，有气孔等，并且因存在密度差而使增强颗粒在泡沫体中分布不均。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。
2、本发明的发泡剂采用碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到，其不仅解决了碳酸镁在600℃以上分解速率显著变快，导致气体释放过快，不利于孔洞分布均匀的问题，还解决了碳酸钙使用过多带来的腐蚀性问题。因为CaCO3分解后产生的CaO(生石灰)是强碱性物质，镁基体的抗腐蚀性本来就较差，CaO遗留在泡沫镁中会产生更加严重的腐蚀后果；而MgCO3分解产生的MgO的碱性和腐蚀性比CaO要弱很多，因此制备出的泡沫镁质量也较高。制备的泡沫镁的孔径平均粒径仅仅为0.1～0.4mm，孔隙率为80～88％。
具体实施方式
实施例1
一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属镁熔化并保温至700℃，向镁熔体中加入占其总质量为1％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间15分钟，转速为600转/分钟，使得熔体黏度稳定；
2)加入占其总质量2％的发泡剂，并进行高速搅拌，搅拌时间为2分钟，转速为1500转/分钟，将搅拌后的熔体倒入预热至700℃发泡温度的发泡槽，送入恒温炉内静置发泡，发泡时间为2分钟，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，所述发泡剂为碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到，碳酸钙与碳酸镁的质量比为1:100。
泡沫镁的平均孔径为0.2mm，孔隙率为81％。
实施例2
一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属镁熔化并保温至720℃，向镁熔体中加入占其总质量为2％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间10分钟，转速为800转/分钟，使得熔体黏度稳定；
2)加入占其总质量4％的发泡剂，并进行高速搅拌，搅拌时间为4分钟，转速为1800转/分钟，将搅拌后的熔体倒入预热至680℃发泡温度的发泡槽，送入恒温炉内静置发泡，发泡时间为5分钟，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，所述发泡剂为碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到，碳酸钙与碳酸镁的质量比为2:100。
泡沫镁的平均孔径为0.1mm，孔隙率为82％。
实施例3
一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属镁熔化并保温至740℃，向镁熔体中加入占其总质量为3％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间8分钟，转速为900转/分钟，使得熔体黏度稳定；
2)加入占其总质量6％的发泡剂，并进行高速搅拌，搅拌时间为4分钟，转速为2400转/分钟，将搅拌后的熔体倒入预热至640℃发泡温度的发泡槽，送入恒温炉内静置发泡，发泡时间为8分钟，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，所述发泡剂为碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到，碳酸钙与碳酸镁的质量比为3.5:100。
泡沫镁的平均孔径为0.4mm，孔隙率为84％。
实施例4
一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属镁熔化并保温至750℃，向镁熔体中加入占其总质量为4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5分钟，转速为1000转/分钟，使得熔体黏度稳定；
2)加入占其总质量8％的发泡剂，并进行高速搅拌，搅拌时间为4分钟，转速为3000转/分钟，将搅拌后的熔体倒入预热至620℃发泡温度的发泡槽，送入恒温炉内静置发泡，发泡时间为15分钟，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，所述发泡剂为碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到，碳酸钙与碳酸镁的质量比为5:100。
泡沫镁的平均孔径为0.2mm，孔隙率为88％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属镁熔化并保温至700℃～750℃，向镁熔体中加入占其总质量为1％～4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5～15分钟，使得熔体黏度稳定；
2)加入占其总质量2～8％的发泡剂，并进行高速搅拌，搅拌时间为2～10分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，所述发泡剂为碳酸钙与碳酸镁经过研磨制备而得到。
2.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，所述发泡剂中碳酸钙与碳酸镁的质量比为1～5:100。
3.根据权利要求1或2所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，所述步骤1)搅拌的转速为600转/分钟～1000转/分钟。
4.根据权利要求1或2所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，所述步骤2)搅拌的转速为1500转/分钟～3000转/分钟。
5.根据权利要求1所述的泡沫镁的熔体发泡制备方法，其特征在于，恒温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2～11分钟。
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