CN1320710A - 熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法 - Google Patents
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Abstract
一种熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法,包括原料熔化,加发泡剂搅拌,发泡,切割成型等工艺步骤,本发明在原料熔化后加入了金属钙、金属镁做增粘剂以增加熔体粘度,加入的发泡剂是未经处理的TiH2粉高速搅拌时间为5～20分钟,亦可加入处理后的TiH2粉做发泡剂,高速搅拌时间为2～10分钟,发泡温度为540℃～650℃,发泡结束后移出发泡炉,冷却降温,切割成材,本发明工艺条件稳定,操作控制准确,制出的泡沫铝产品孔径均匀,孔壁光亮,可生产不同密度,不同孔径的泡沫铝产品。
Description
本发明属于金属材料加工领域，特别涉及一种熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法。
泡沫铝是一种新型的多功能材料，具有很多独特的功能。泡沫铝可分为二类：连通孔泡沫铝和闭孔型泡沫铝。闭孔型泡沫铝具有密度低，吸音与隔音性能好，屏蔽电磁波、缓冲减震等功能，故此在冶金、机械、交通运输、航空航天、化工、电子通讯、建筑等方面均有广泛用途。目前生产制造泡沫铝材料的方法主要有渗流铸造法、粉沫冶金法和熔体直接发泡法等。渗流铸造法用于生产连通孔泡沫铝材料。粉沫冶金法由于成本较高，只适合于铸造加工一些小零件，不适合大规模工业生产。熔体直接发泡法的特点是工艺简单、生产成本低，适合于较大规模工业生产，但现行的生产工艺存在如下一些不足之处：(1)搅拌时间过短，一般为1～2分钟。如US.pat.3743353所述及的方法，搅拌时间仅为十几秒至六十秒。研究表明，TiH2在600℃～700℃范围内分解时，开始阶段(0～5分钟)的分解反应速率较快，在这个阶段发泡时，难以进行较为精确的操作，因而制出的泡沫铝气孔均匀性较差，产品质量不稳定；(2)由于搅拌时间过短，使得现行的生产技术均很难控制产品密度；(3)不能按预定孔径生产泡沫铝产品。
本发明的目的在于提供一种能够控制泡沫铝产品孔径和密度的熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法。
本发明的特点是：(1)采用未经预先处理的TiH2时，将搅拌时间延长至5～20分钟，通过控制搅拌时间来控制TiH2的分解，即使发泡在适宜的TiH2分解速率下进行。这样，既可以使TiH2在铝液更充分地分散，使产品的气孔均匀性得到改善，又能够通过较为精确的操作来制取不同密度和不同孔径的泡沫铝产品。例如通过控制搅拌时间来控制TiH2的分解，进而生产出不同密度的泡沫铝产品；(2)对TiH2粉进行预处理，排除活性较大的氢，降低分解速率。将这样的TiH2加入铝熔体中，搅拌时间为2～10分钟，这样也可以使发泡在适宜的TiH2分解速率下进行；(3)使搅拌后进入发泡工序的熔体温度保持在620℃～710℃范围内，以减少孔壁的裂纹，提高产品的质量；(4)控制TiH2粉的粒度和加入量，并控制适宜的搅拌时间和搅拌温度，以生产不同孔径的泡沫铝产品。
下面结合附图和实施例进一步叙述本发明的内容。
附图为本发明的工艺流程图。
本发明所用原料为纯铝、铝硅合金、变形铝合金、废铝；增粘剂为金属钙、金属镁；发泡剂为TiH2粉。
本发明的生产工艺流程如图所示，其工艺步骤如下：
(1)将纯铝，或铝硅合金，或变形铝合金，或废铝熔化，在800℃以上温度下加入2～4％金属钙、1～2％金属镁，并进行搅拌，使其充分熔解，达到增大熔体粘度的目的。
(2)将增粘后的熔体移入搅拌坩埚，并降温至620℃～710℃，然后加入0.5～3％未经预处理的TiH2粉，并进行高速搅拌，搅拌速度为4000～6000转/分，搅拌时间为5～20分钟。发泡剂亦可使用预先处理的TiH2粉做发泡剂，加入量为0.5～3％，搅拌温度620℃～710℃，搅拌速度4000～6000转/分，搅拌时间为2～10分钟。TiH2粉的预处理方法是在400～500℃的条件下焙烧1小时。TiH2粉的粒度小于200目。
(3)将搅拌后的熔体顷入发泡槽，并送入发泡炉发泡。发泡温度为540℃～650℃。(4)发泡结束后，将发泡槽移出发泡炉，进行冷却降温，取出发泡体，切割成材。
本发明与国外现行生产工艺相比，工艺条件稳定、操作控制准确、可靠，制出的泡沫铝产品孔径均匀，孔壁光亮，且可以按用户要求生产不同密度、不同孔径的泡沫铝产品。
本发明生产的泡沫铝产品的指标为：孔径均匀、孔壁光亮、密度可控、孔径可控；密度的控制范围0.2g/cm3～0.8g/cm3；孔径的控制范围1.0mm～5.0mm。
下面是本发明的三个实施例：
实施例1：用铝硅合金制造密度为0.3g/cm3的泡沫铝产品。
将铝硅合金熔化，将熔体温度升到800℃以上，然后加入2～4％金属钙，1～2％金属镁，搅拌5分钟后再静置10分钟。将增粘后的熔体移入搅拌坩埚，降温至620℃～680℃并，然后进行高速搅拌，搅拌速度4000转/分至6000转/分，搅拌开始后即向熔体中加入0.5～3％预先处理的TiH2粉，搅拌时间为5～10分钟。搅拌后将熔体顷入预热的发泡槽，将发泡槽推入已恒温的发泡炉，发泡时间为5分钟。发泡结束后，将发泡槽取出冷却，取出发泡体，经切割处理后即得密度为0.3g/cm3的泡沫铝产品。
实施例2：用铝硅合金制造密度为0.6g/cm3的泡沫铝产品。
将铝硅合金熔化，并将熔体温度控制在800℃以上，然后加入2～4％金属钙，1～2％金属镁，搅拌5分钟后再静置10分钟。将增粘后的熔体移入搅拌坩埚，降温至650℃～700℃，然后进行高速搅拌，搅拌速度4000转/分至6000转/分，搅拌开始后即向熔体中加入0.5～3％预先处理的TiH2粉，搅拌时间为10～15分钟。搅拌后将熔体顷入预热的发泡槽，将发泡槽推入恒温的发泡炉，发泡时间为4分钟。发泡结束后，将发泡槽推出冷却，取出发泡体，经切割处理后即得密度为0.6g/cm3的泡沫铝产品。
实施例3：用纯铝制造密度为0.3g/cm3的泡沫铝产品。
将纯铝熔化，并将熔体温度控制在800℃以上，然后加入2～4％金属钙，1～2％金属镁，搅拌5分钟后再静置10分钟。将增粘后的熔体移入搅拌坩埚，降温至680℃～710℃，然后进行高速搅拌，搅拌速度4000转/分至6000转/分，搅拌开始后即向熔体中加入0.5～3％预先处理的TiH2粉，搅拌时间为2～6分钟。搅拌后将熔体顷入预热的发泡槽，将发泡槽推入已恒温的发泡炉，发泡时间为5分钟。发泡结束后，将发泡槽推出冷却，取出发泡体，经切割处理后即得密度为0.3g/cm3的纯铝的泡沫铝产品。
Claims (5)
1、一种包含原料熔化、加发泡剂搅拌、发泡、切割成型在内的熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法，其特征在于在原料熔化后，在800℃以上温度加入2.0-4.0％(重量百分比)金属钙、1.0-2.0％(重量百分比)金属镁做增粘剂增加熔体粘度；将增粘后的熔体降温至620℃～710℃，加入0.5-3.0％TiH2粉，并进行高速搅拌，搅拌时间为5～20分钟；将搅拌后的熔体倾入发泡槽，并送入发泡炉发泡，发泡温度为540℃～650℃；发泡结束后，将发泡槽移出发泡炉，进行冷却降温，取出发泡体，切割成材。
2、根据权利要求1所述的熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法，其特征在于加入的TiH2粉的粒度小于200目。
3、根据权利要求1所述的熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法，其特征在于可使用经预先处理的TiH2粉做发泡剂，搅拌温度为620℃～710℃，搅拌速度为4000～6000转/分，搅拌时间为2～10分钟。
4、根据权利要求3所述的熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法，其特征在于TiH2粉的预处理方法是在400℃～500℃条件下熔烧1小时。
5、根据权利要求1所述的熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝的方法，其特征在于通过控制TiH2粉的粒度和加入量以及搅拌时间来控制泡沫铝的孔径。
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