一种熔体发泡法与底部吹气法结合的泡沫铝生产工艺的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明属金属材料加工工艺领域，尤其涉及一种熔体发泡法与底部吹气法结合的泡沫铝生产工艺。
[0002]【背景技术】:
泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。它具有密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强等特点，在航天舰船、汽车防撞、道路隔音、建筑防火等领域得到了应用。
[0003]泡沫铝的吸能具有良好的速率应变特性，即，应变速率越大，单位体积泡沫铝所能吸收的能量就越大，最高可达8?30J/cm3。泡沫铝的这种性能，使其成为最理想的吸能、防撞和防爆材料。目前，奔驰、宝马和本田等汽车大厂已经在汽车防撞梁、A柱、B柱等处使用泡沫铝材料，用于车体的防撞吸能。韩国今年派出的国际维和部队，其兵营所用材料也是泡沫铝，用于防止流弹和冷枪等。
[0004]泡沫铝传统制备方法中，熔体发泡法工艺如下:在铝液中加入增粘剂，搅拌均匀后加入发泡剂，放入到一定温度的模具中进行发泡而成。其具体的工具参数为:增粘剂采用钙粒，其添加温度对熔体的粘度有很大影响，温度越高粘度越大，在660°C添加2%Ca粒搅拌1min可以获得合适的熔体发泡粘度。折叶桨式搅拌器的搅拌效果理想，采用边加入边提高转速的方法添加TiH2易于将发泡剂分散均匀。选用粒度为74μ mTiH2颗粒可以得到较高孔隙率的泡沫。氢化钛添加量宜在1.0?1.6%范围，发泡温度选择620?630°C范围，冷却方式在空气中自然缓冷，并使发泡槽温度高于熔体10°C。可以实现不同厚度500mmX 1000_X X的铝合金泡沫铝板材的制备。熔体发泡法制备泡沫铝的工艺过程和工艺流程图见图1。
[0005]底部吹气法制备泡沫铝，具有较简便易控的工艺操作过程，成为目前生产泡沫金属较廉价的制备方法。这种方法的原理是，从外源向熔融金属底部吹入气体使金属熔体产生气泡，成泡气体可选空气、水蒸气、氧气、二氧化碳和惰性气体等。其技术关键是熔体应有合适的黏度及足够宽的发泡温度范围，所形成的泡沫应具有良好的稳定性，以保证它们在随后的加工过程中不致破碎。根据这种方法，可将细小的固态稳定剂粒子与金属基体组成复合物，气泡上浮产生闭孔，然后冷却到金属的固相线温度以下即得到闭孔泡沫金属。
[0006]传统的熔体发泡法生产泡沫铝的制备过程中，在保温发泡环节，由于受重力影响，泡沫铝中的气泡形成后自然上浮，而铝液下沉，很容易形成沿竖直方向分布的密度梯度，即，底部铝液多，密度大，而顶部气泡多，密度小。熔体发泡法的这种特性，限制了其成品率，从而提高了生产成本，限制了泡沫铝在工程上的大批量应用。为了解决间隙式泡沫铝密度不均匀的问题，美国专利US.pat6984356B2描述了一种泡沫铝的连续制备方法，但该专利不能根据需要量对熔体进行在线增粘，也没有指出如何根据需要量来在线调整发泡剂从而得到具有不同孔隙率的泡沫铝产品。为了解决美国专利US.pat6984356B2所存在的问题，中南大学周向阳等申请的专利CN100422363C、CN102312117A、CN201210499401.7A等提出了一系列基于熔体发泡法的连续生产泡沫铝板材的方法。该方法利用竖直方向的连续生产，避开了泡沫铝成品中密度梯度的问题。该方法效率高、设备复杂，并且由于对传统生产工艺进行了彻底的改变，设备的设计、各环节的工艺控制、各工序之间的匹配等尚存在一些问题，因此目前无法在工业生产领域批量投产。也就是说，目前已经投产的泡沫铝生产工艺中，尚没有成熟的办法解决密度梯度的问题。
[0007]
【发明内容】
:
为了解决以上问题，本发明提出了一种熔体发泡法与底部吹气法结合的泡沫铝生产工艺。将熔体发泡法与底部吹气法结合，对原有的工序进行改造。首先按照传统的熔体发泡法，熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡，然后适当降温，进行在铝合金温度降至合适的区间时，从底部吹入气体，改善泡沫铝密度不均匀的问题，从而达到整块泡沫铝的孔隙率一致的效果。
[0008]熔体发泡法制备泡沫铝时，铝合金溶液温度控制为680~720° C，增粘剂加入量为1-10%, TiH2S泡剂加入量为0.5~5%。
[0009]搅拌速度为10~5000转/分，搅拌时间为1~15分钟。
[0010]搅拌后保温时开始缓慢降温，时间为1~5分钟，温度降至580~650° C，开始底部吹气。吹气采用空气，吹气时间为1~5分钟。
[0011]有益效果:
本发明所提出的方法将现有的熔体发泡法与底部吹气法结合，以极低的成本改进了熔体发泡法气泡上浮造成泡沫铝密度不均匀的问题，具有高可靠性和可实施性，是对目前的熔体发泡法进行泡沫铝生产的一种行之有效的改进。
[0012]【附图说明】:
图1为熔体发泡法制备泡沫铝的工艺流程图。
[0013]图2为吹气法制备泡沫铝的工艺流程图。
[0014]图3为熔体发泡法与底部吹气法结合制备泡沫铝的工艺流程图。
[0015]【具体实施方式】:
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。
[0016]熔体发泡法制备泡沫铝时，铝合金溶液温度控制为680° C，增粘剂加入量为2%，TiH2S泡剂加入量为1.5%。
[0017]搅拌速度为2000转/分，搅拌时间为3分钟。
[0018]搅拌后保温时开始缓慢降温，时间为3分钟，温度降至600° C，开始底部吹气。吹气采用空气，吹气时间为2分钟。
[0019]所生产泡沫铝产品，其孔隙率为90%，平均气泡直径在3mm，孔隙率和密度的误差范围在±3%以内。
[0020]申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种熔体发泡法与底部吹气法结合的泡沫铝生产工艺，其特征在于:将熔体发泡法与底部吹气法结合，对原有的工序进行改造，首先按照传统的熔体发泡法，熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡，然后适当降温，进行在铝合金温度降至合适的区间时，从底部吹入气体，改善泡沫铝密度不均匀的问题，从而达到整块泡沫铝的孔隙率一致的效果。
2.根据权利I所述的泡沫铝生产工艺，其特征在于:熔体发泡法制备泡沫铝时，铝合金溶液温度控制为680~720° C，增粘剂加入量为1~10%，TiH2S泡剂加入量为0.5~5%。
3.根据权利I所述的泡沫铝生产工艺，其特征在于:搅拌速度为10~5000转/分，搅拌时间为1~15分钟。
4.根据权利I所述的泡沫铝生产工艺，其特征在于:搅拌后保温时开始缓慢降温，时间为1~5分钟，温度降至580~650° C，开始底部吹气，吹气采用空气，吹气时间为1~5分钟。
【专利摘要】本发明专利公开了一种熔体发泡法与底部吹气法结合的泡沫铝生产工艺。现有熔体发泡法生产泡沫铝包含熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡、成型、脱模几道工序。本发明将熔体发泡法与底部吹气法结合，对原有的工序进行改造。首先按照传统的熔体发泡法，熔炼、增粘、添加发泡剂、保温发泡，然后适当降温，进行在铝合金温度降至合适的区间时，从底部吹入气体，改善泡沫铝密度不均匀的问题，从而达到整块泡沫铝的孔隙率一致的效果。本方法将现有的熔体发泡法与底部吹气法结合，以极低的成本改进了熔体发泡法气泡上浮造成泡沫铝密度不均匀的问题，具有高可靠性和可实施性，是对目前的熔体发泡法进行泡沫铝生产的一种行之有效的改进。
【IPC分类】C22C1-08, C22C21-00
【公开号】CN104561635
【申请号】CN201410653535
【发明人】聂刚, 谢峰, 龙海敏
【申请人】界首市一鸣新材料科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月17日