CN1563452A - 开孔锌合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是开孔锌合金及其制备方法,其合金组成成分有锌和铝,按重量百分比,铝为5~28%,铜为0.8~2.5%,镁为0.01~0.03%,铁≤0.1%,锡≤0.02%,镉≤0.003%,铅≤0.004%,其余为锌。其制备方法为,首先将可溶性粒子、粘结剂和有机溶剂混合均匀,装入模具紧实后再烧结制成预制体,然后将锌合金熔液浇入已连接到真空设备的铸型中,并开启真空设备使金属熔液渗入预制体粒子间的空隙中,待铸型冷却后,取出金属及预制体复合的铸坯,最后水溶除去预制体,便得到了开孔锌合金。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属及其制备方法,属铸造技术领域。
背景技术
多孔金属材料按孔的类型可分为开孔和闭孔两大类。现有的制备多孔金属的方法有铸造法、镀覆金属法、粉末冶金法及喷溅沉积法四大类,其中铸造法以其工艺简单、成本低廉等特点有很大的优势。铸造法主要包括金属液发泡法、添加中空球料法、颗粒渗流法、熔模铸造法等,前两种方法适宜于制备闭孔泡沫金属,后两种方法可用于制备开孔泡沫金属。熔模铸造法工艺流程复杂,产品质量稳定性欠佳,颗粒渗流铸造工艺简单,但目前的方法对孔径大小和孔隙均匀性的调节不易于控制,对颗粒的紧实程度采用压力指标法来评定误差较大,此外渗流时颗粒会发生上浮,且现有的工艺方法大多是针对铝合金的。
发明内容
本发明的目的是提供一种开孔锌合金及其制备方法。
本发明是一种开孔锌合金,其组成成分有锌和铝,按重量百分比,铝为5~28%,铜为0.8~2.5%,镁为0.01~0.03%,铁≤0.1%,锡≤0.02%,镉≤0.003%,铅≤0.004%,其余为锌。
开孔锌合金的制备方法,首先将粒径为0.4~6mm的可溶性粒子、粘结剂和有机溶剂混合均匀,装入模具紧实后再烧结制成预制体,然后将按上述的组成成分配制、融化的锌合金熔液浇入已连接到真空设备的铸型中,并开启真空设备使金属熔液渗入预制体粒子间的空隙中,待铸型冷却后,取出金属及预制体复合的铸坯,最后水溶除去预制体,便得到了开孔锌合金。
预制体中的粘结剂为氯化钾,其重量百分比为7~14%,余量为氯化钠可溶性粒子,有机溶剂为无水乙醇,其体积百分比为1~3%。
预制体紧实时的体积压缩率为15~25%,在580~640℃加热1~1.5小时进行烧结。
熔融金属的浇注温度为580~640℃,真空渗流压力为-0.04~-0.08MPa,渗流过程持续1~10秒。
本发明的有益之处:
本发明的开孔锌合金是一种结构功能一体化的新型工程材料。目前对于多孔金属的研究多集中在铝合金上,而锌合金以其价格较低,力学性能、铸造性能、机械加工性能良好,耐磨性高,熔铸工艺简便,节省能源并减轻污染等优点,正逐步取代铜合金和铝合金等,充分展示了其作为结构材料的优良的综合性能。同时锌合金又具有内摩擦大,能吸收振动能量的特性,可用作减振材料,开孔的结构将进一步强化它的减振吸能性,从而制备出高阻尼材料。因此锌合金在力学及功能性能上明显优于铝合金。
本发明的开孔锌合金的制备方法与其它制备方法相比,具有工艺简便,成本低廉的优点;通过合理控制可溶性粒子、粘结剂和有机溶剂的不同配比制备出预制体并进行高温烧结,有效地去除了灰分,使颗粒彼此相互牢固粘接,既提高了预制体的强度又克服了渗流时颗粒的上浮现象,使孔径大小和孔隙均匀性的调节易于控制,可满足不同使用场合的需要;提出了用体积压缩率作为衡量预制体紧实程度的指标,容易测定;所获得的开孔锌合金机械加工性能好,故加工成所需零部件的难度小、成本低。这种开孔锌合金适宜于有减振、降噪、过滤、分离、阻燃、散热、催化、电磁屏蔽等要求的应用场合,故而它在能源、交通运输、机械、建筑、化工、电子、通讯、环保等方面具有广阔的应用前景。它也可作为进一步制备高阻尼复合材料的首选的前驱体材料。
具体实施方式
本发明是一种开孔锌合金及其制备方法,包括锌和铝,其中铝的重量百分比为5~28%,同时该合金中还有重量百分比为0.8~2.5%的铜和重量百分比为0.01~0.03%的镁,另外也包括重量百分比分别不大于0.1%的铁、0.02%的锡、0.003%的镉及0.004%的铅,余量为锌。
开孔锌合金的制备按如下步骤进行:首先将粒径为0.4~6mm氯化钠粒子、氯化钾(重量百分比为7~14%)和无水乙醇(体积百分比为1~3%)混合均匀后,装入备好的模具中,按15~25%的体积压缩率紧实;接着放入井式坩埚电阻炉内在580~640℃加热1~1.5小时进行烧结;其次将烧结好的预制体铸型与真空设备装配好后,随即将待用的熔融金属液浇入铸型,浇注温度为580~640℃,同时开启真空设备对铸型施压,压力为-0.04~-0.08MPa,使金属液渗入预制体粒子间的空隙中,渗流过程进行1~10秒后关闭真空设备;待铸型冷却后,取出尺寸为φ(110~120)×(200~210)mm的金属及预制体复合的铸坯,再按常规的机加工方法加工成φ(105~115)×(3~10)mm的圆片、(5~10)×(5~10)×(50~60)mm的长条、外形为φ(105~115)×(180~190)mm及壁厚为(10~20)mm的圆筒等几种形状和尺寸的工件;最后将工件先放入水中反复冲洗甩干,然后再多次煮沸,以保证可溶性粒子的充分脱溶,除去富裕水分后,放入干燥箱中烘干,至此便获得了开孔锌合金。
根据所选可溶性粒子粒径的不同,所制备的开孔锌合金其孔径的变化范围为0.4~6,相对密度为0.1~0.4,屈服强度为12.6~19.8MPa,内耗值为3.6×10-2~6.7×10-2。
Claims (5)
1、开孔锌合金,其组成成分有锌和铝,其特征在于按重量百分比,铝为5~28%,铜为0.8~2.5%,镁为0.01~0.03%,铁≤0.1%,锡≤0.02%,镉≤0.003%,铅≤0.004%,其余为锌。
2、开孔锌合金的制备方法,其特征在于首先将可溶性粒子、粘结剂和有机溶剂混合均匀,装入模具紧实后再烧结制成预制体,然后将按权利要求1所述的组成成分配制、融化的锌合金熔液浇入已连接到真空设备的铸型中,并开启真空设备使金属熔液渗入预制体粒子间的空隙中,待铸型冷却后,取出金属及预制体复合的铸坯,最后水溶除去预制体,便得到了开孔锌合金。
3、根据权利要求2所述的开孔锌合金的制备方法,其特征在于预制体中的粘结剂为氯化钾,其重量百分比为7~14%,余量为氯化钠可溶性粒子,有机溶剂为无水乙醇,其体积百分比为1~3%。
4、根据权利要求2、3所述的开孔锌合金的制备方法,其特征在于预制体紧实时的体积压缩率为15~25%,在580~640℃加热1~1.5小时进行烧结。
5、根据权利要求3、4所述的开孔锌合金的制备方法,其特征在于熔融金属的浇注温度为580~640℃,真空渗流压力为-0.04~-0.08MPa,渗流过程持续1~10秒。
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