专利名称：开孔锌合金及其制备方法
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。
具体实施例方式
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。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号C22C1/04GK1563452SQ20041002602
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月20日 优先权日2004年3月20日
发明者马颖, 郝远, 阎峰云, 李元东, 陈体军, 曹立宏, 杨贵荣 申请人:兰州理工大学