一种注塑型通孔泡沫金属及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种注塑型通孔泡沫金属及其制备方法，更具体地，涉及将金属粉末、粘结剂和造孔剂的混合料注塑成型，并通过真空烧结制备泡沫金属的方法。
【背景技术】
[0002]泡沫金属是一种金属基体中含有大量结构及分布可控的孔洞，以孔洞作为复合相的新型复合材料。泡沫金属兼有结构材料和功能材料的特点。作为结构材料，它具有轻质、高比强度和很高的比表面积等特点，在航空、航天领域的应用上表现出极大的优越性，例如，泡沫铝已经用于飞机机翼复合材料的芯片，并成为加热器、热交换器和电池极板的优良材料;泡沫镍已用于墙体或地板的加热瓦，用作碱性电池及燃料电池的极板材料，可极大地提高电池容量;作为功能材料，它具有良好的吸声、隔声、散热、隔燃、减振、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。
[0003]传统的泡沫金属制备方法可分为铸造法、沉积法、粉末冶金法等。铸造法很难控制孔的尺寸和均匀度，孔隙度较小;沉积法适用范围小，价格昂贵;粉末冶金法成型结构单一，成品质量较差。
[0004]本发明结合金属粉末注塑的方式，较好地弥补了上述传统制备方法的缺陷，提供了一种制备通孔泡沫金属的新方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种将金属粉末、粘结剂和造孔剂混合料注塑成型，并通过真空烧结脱脂并发泡，制备泡沫金属的方法，该方法可以得到较现有泡沫金属更好的材料特性和结构。
[0006]为实现所述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]—种注塑型通孔泡沫金属，其中，所述泡沫金属由镍基合金混合料制成，所述镍基合金混合料的组分按照质量百分比计算，包括:
[0008]镍60 粉末 60%_65%;
[0009]粘结剂10%_12%;
[0010]造孔剂25%-28%;
[0011 ]所述粘结剂的组分按照质量百分比计算，包括:
[0012]低密度聚乙烯50%_55%;
[0013]石蜡40%-45%;
[0014]硬脂酸5%-10%;
[0015]所述造孔剂的组分按照质量百分比计算，包括:
[0016]氢化钛7%-10%;
[0017]氯化钠90%-93 %。
[0018]所述的注塑型通孔泡沫金属，其中，所述泡沫金属表面及内部具有若干葫芦状结构的通孔。
[0019]所述注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，包括以下步骤:
[0020](a)将低密度聚乙烯、石蜡、硬脂酸按照上述质量比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到粘结剂；
[0021](b)将粘结剂、镍60粉末和造孔剂按照上述质量比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到喂料；
[0022](c)根据发泡产品制造注塑模具，在注塑机中添加喂料，注塑后得到制件；
[0023](d)控制工艺参数，将制件经过真空烧结脱脂和氢化钛分解，并进行预烧结，形成烧结颈，继续提高烧结温度，熔盐脱盐后得到泡沫金属，炉冷至室温取出样品；
[0024](e)将样品放入水浴缸清洗，过滤杂质，取出干燥后得到泡沫金属。
[0025]所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(a)中共混时间为0.5-1小时，温度为150°C。
[0026]所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，步骤(b)还包括:
[0027](bl)干燥粘结剂；
[0028](b2)将粘结剂、镍60粉末和造孔剂交替倒入料斗，共混时间0.5-1小时、料筒温度170 cC-200 cC ο
[0029]所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(c)中，注塑模具模温控制在80°C，保压时间2-3s，至冷却到模温后开模取出。
[0030]所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(d)中，烧结炉开始以20°C-40°C/min的速率升温至450°C停止升温，保温I小时脱粘结剂，氢化钛分解放出氢气，形成开放孔洞，以50°C-70 °C/min的速率迅速升温至750°C-800°C，保温I小时进行预烧结，使颗粒粉末之间形成烧结颈，形成金属的基本骨架，保证此后的熔融脱盐过程发生大量金属粉末的坍塌，继续升温至100tC保温0.5小时熔融脱盐，氯化钠呈液态从开放孔中流出，最后升温至1050°C保温0.5小时，炉冷降至室温后，取出样品。
[0031]所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(e)中，水浴是在100°C沸腾的情况下，反复过滤，去除杂质，然后在150°C温度环境下干燥2小时。
[0032]本发明的有益效果是，该方法使泡沫金属可获得复杂化、小型化的结构和均质的微孔结构，同时具有制造周期短、工艺流程少、生产过程环保等优点。该泡沫金属适合做催化剂和高容量电池的电极。
【附图说明】
[0033]图1为本发明实施例的工艺流程图。
[0034]图2为本发明实施例的泡沫金属截面局部放大图。
[0035]图中标号分别为:1为脱盐遗留孔、2为氢气发泡孔、3为镍基合金。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图详细说明本发明的实施例，以使本发明的优点、特点以及其方法变得更加清楚。但是，本发明并不局限于下面所述的实施例，可以多种方式实施。下面所述实施例是为了使本发明公开更完整，使本发明所属技术领域的技术人员完全理解发明的范畴而提供的，本发明限定在权利要求书的范畴内。
[0037]实施例1
[0038]本发明实施例由镍基合金混合料制成，所述混合料包含65%(重量)的镍60粉末、10% (重量)的粘结剂和25% (重量)的造孔剂，所述粘结剂包含55% (重量)低密度聚乙烯(LDPE)、40% (重量)的石蜡(PW)和5% (重量)的硬脂酸(SA)，所述造孔剂为10% (重量)的氢化钛(TiH2)和90% (重量)氯化钠(NaCl)。
[0039]所述镍60粉末纯度99.9%，其粒度在300-350目，熔化温度区间在950°C-1000°C，颗粒呈球形。镍60能够在保证以较低成本获得材料轻质、耐磨、耐腐蚀等特性。同时镍60可以获得较高纯度，减少有害杂质对造孔过程的影响。300-350目粒度的球形颗粒使得粉末注塑有良好的润滑性，减少粘结剂的加入，使得产出比更高，降低对注塑机的损害。粒度大于350目的镍60粉末成本过高，且在造孔过程中更易发生坍塌，不利于成型。所述低密度聚乙烯熔点120 0C，分解温度300 0C，熔体有较好的流动性。低密度聚乙烯考虑到成本低廉，熔体润滑性、流动性好的原因。另外其分解温度低，适合在真空烧结的过程中做第一步梯度温度分解。
[0040]所述氯化钠采用工业盐，使用前需要在150°C干燥箱中干燥2小时，减少水分加入影响喂料造粒质量。
[0041]实际应用中，泡沫金属的制备方法参见图1。
[0042]本发明实施例所述低密度聚乙烯、石蜡和硬脂酸按照质量比11:8:1的配比共混挤出粘结剂，全程温度控制在150°C，共混时间I小时，冷却后粉碎成l-3mm直径的小颗粒。
[0043]本发明实施例所述氢化钛和氯化钠按照质量比1:9的配比在烧杯中混合，搅拌均匀后做造孔剂。氢化钛成本较高，但能够产生大量气体，在造孔过程中绝大部分用于制造闭孔，而氯化钠在溶解后可将闭孔串联，形成三维连通孔结构。造孔剂的配比可以在节省成本的前提下尽可能多制造三维连通孔。该配比能够使得氢化钛所产生的闭孔向连通孔的转化率达到80%以上。
[0044]本发明实施例所述镍60粉末、粘结剂和造孔剂按照质量比为13:2:5的配比交替多次加料到料斗中，利用金属粉末注塑专用的双螺杆挤出机进行共混，全程温度控制在170°C，为防止共混时间较长，使