专利名称：一种通孔泡沫钢的制备方法
技术领域：
本发明属于泡沬金属材料领域，特别是制备通孔泡沬钢的工艺方法。
背景技术：
通孔泡沬钢具有高比表面、髙比强度、吸音、保温、隔热、渗透、过滤、 能量吸收等特性，在催化、化工、高性能结构材料、能源、环保、噪音控制、 缓冲减震等领域都有巨大的巿场潜力。
目前，公知的通孔泡沬钢的制备方法主要是粉末冶金方法、空心钢球烧结 法、在泡沫塑料基体上沉积(或涂覆)金属后烧结的方法和多孔石膏型模渗流 法。粉末冶金方法釆用钢粉和造孔剂混合，压力加工致密化、烧结后(或同时) 去除造孔剂而得到泡沫钢，该方法受粉末冶金工艺本身的限制，不能获得大尺
寸的通孔泡沬钢，也不能实现大规模生产；空心钢球烧结法存在空心球制备困 难、生产效率不高的不足；泡沫塑料基体上沉积(或涂覆)金属后烧结的方法 存在塑料的燃烧去除易对环境造成污染的问题；多孔石膏型模渗流法存在多孔 石膏型模制作困难、渗流后石膏的脱除等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通孔泡沫钢的制备方法，其工艺简 单、生产效率高、通孔泡沬钢尺寸大、低成本、材料可循环利用、不污染环境 的特点，可实现工业化生产。
解决发明的技术问题所釆用的方案是釆用熔点低于钢的不同直径的铜金 属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷 却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沬钢。
本发明的还包括以下技术方案前驱体大金属铜球的直径前驱体金属大 铜球的直径lmm 5mm，金属小铜球的直径0.1mm 0.5mm，大小球体积 比3:1 11:1;金属球在还原气氛H2中烧结，烧结温度为400°C 950°C,烧 结10min. 180min.，金属球烧结体在渗流前于500。C 900。C的温度预热 5min. 100min.;钢基体的熔化温度高于钢基体熔点50°C 400°C，保温时间 20 min. 100min.;压力渗流时控制压力为5 MPa 50MPa，渗流温度比基体金 属熔化温度低10°C 20°C,渗流速度为0.1 mm/s 10mm/s,渗流后水冷得到复 合体；复合体中的前驱体熔除温度1150。C 135(TC，熔除时间10min. 100min., 熔除后空冷。
前驱体金属大小球分别釆用两种不同直径规格的金属球，大小球直径及体 积比根据需要的孔隙率、孔径确定。
前驱体金属球在混合时，在混料机中以50rpm 300rpm的转速，混合 10min. 70min.;从复合体中熔除后的铜前驱体可回收循环利用。
本发明的有益效果是(l)利用了不同金属的熔点差，以较低熔点的铜球 烧结体为前驱体，较高熔点的钢为渗流体，通过一次渗流复模的方法实现了通 孔泡沬钢的制备，具有工艺简单、低成本、材料可循环利用、不污染环境的特 点。(2)泡沬钢的结构均匀可控、孔隙率高，可获得孔隙率80% 98%,孔径 范围0.1mm 5mm的通孔泡沫钢。(2)设备条件简单，能实现规模化生产。
图l为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例一
铜球(大球直径5mm、小球直径0.3mm，大小球体积比11:1 )在混料机内 混合均匀(转速120rpm,混合时间20min.;)后，放入还原气氛H2硅碳棒 烧结炉中在进行烧结(烧结温度950°C,烧结时间25min.)获得铜渗流前驱 体，将烧结的铜渗流前驱体预热(预热温度88(TC，预热时间10min.)备用。 同时，Q235钢在石墨坩锅中用感应炉加热到178(TC熔化、保温30min.,通过 压力渗流(渗流压力6MPa,渗流体温度1770°C,渗流速度3mm/s)渗入 铜前驱体中，渗流后的复合体水却得到Q235钢和铜前驱体的复合体，将此复 合体在感应炉中加热熔除铜(加热温度1350°C,熔除时间25min.)，空冷后 得到孔隙率80%、孔径范围0.3-5mm的泡沬Q235钢。
实施例二
铜球(大球直径lmm、小球直径0.2mm，大小球体积比4:1 )在混料机内 混合均匀(转速100rpm,混合时间30min.;)后，放入还原气氛112硅碳棒 烧结炉中在进行烧结(烧结温度900°C,烧结时间50min.)获得铜渗流前驱 体，将烧结的铜渗流前驱体预热(预热温度850°C,预热时间20min.)备用。 同时，45钢在石墨坩锅中用感应炉加热到170(TC熔化、保温40min.，通过压 力渗流(渗流压力lOMPa,渗流体温度1680°C，渗流速度4mm/s.)渗入 铜前驱体中，渗流后的复合体水却得到45钢和铜前驱体的复合体，将此复合体 进行加热熔除铜(加热温度1300°C,熔除时间30min.),空冷后得到孔隙率 93%、孔径范围0.2-lmm的泡沫45钢。
实施例三
铜球(大球直径4mm、小球直径0.5mm,大小球体积比3:1 )在混料机内 混合均匀(转速80rpm,混合时间50min.;)后，放入还原气氛H2硅碳棒烧 结炉中在进行烧结(烧结温度850°C，烧结时间60min.)获得铜渗流前驱体，
将烧结的铜渗流前驱体预热(预热温度820°C,预热时间30min.)备用。同 时，共析钢(含0.77wt。/。C)在石墨坩锅中用感应炉加热熔化(加热温度1650 °C，保温时间30min.),通过压力渗流(渗流压力15MPa，渗流体温度1640°C， 渗流速度5mm/s)渗入铜前驱体中，渗流后的复合体水冷后得到共析钢和铜 前驱体的复合体，将此复合体进行加热熔除铜(加热温度1280C,熔除时间 40min.),空冷后得到孔隙率98%、孔径范围0.5-4mm的泡沬共析钢。
权利要求
1、一种通孔泡沫钢的制备方法，其特征是采用熔点低于钢的不同直径的铜金属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沫钢。
2、 根据权利要求l所述的通孔泡沫钢的制备方法，其特征是前驱体金属 大铜球的直径lmm 5mm,金属小铜球的直径0.1mm 0.5mm，大小球体 积比3:1 11:1;金属球在还原气氛H2中烧结，烧结温度为400°C 950°C, 烧结10 min. 180min.，金属球烧结体在渗流前于500°C 900°C的温度预热 5min. 100min.;钢基体的熔化温度高于钢基体熔点50°C 400°C，保温时间 20 min. 100min.;压力渗流时控制压力为5 MPa 50MPa,渗流温度比基体金 属熔化温度低10°C 20°C,渗流速度为0.1 mm/s 10mm/s,渗流后水冷得到复 合体；复合体中的前驱体熔除温度115(TC 135(TC，熔除时间10min. 100min.， 熔除后空冷。
3、 根据权利要求2所述的通孔泡沫铝的制备方法，其特征是前驱体金属 大小球分别采用两种不同直径规格的金属球，大小球直径及体积比根据需要的 孔隙率、孔径确定。
4、 根据权利要求3所述的通孔泡沬钢的制备方法，其特征是前驱体金属 球在混合时，在混料机中以50rpm 300rpm的转速，混合10min. 70min.;从 复合体中熔除后的铜前驱体回收循环利用。
全文摘要
一种通孔泡沫钢的制备方法，属于多孔泡沫金属领域。本发明采用熔点低于钢的不同直径的铜金属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沫钢。本发明的工艺简单、低成本、材料可循环利用、不污染环境的特点，可实现工业化生产。
文档编号C22C1/08GK101205576SQ20071006644
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者芸 周, 左孝青, 陆建生 申请人:昆明理工大学