一種注塑型通孔泡沫金屬及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種注塑型通孔泡沫金屬及其制備方法，更具體地，涉及將金屬粉末、粘結劑和造孔劑的混合料注塑成型，并通過真空燒結制備泡沫金屬的方法。
【背景技術】
[0002]泡沫金屬是一種金屬基體中含有大量結構及分布可控的孔洞，以孔洞作為復合相的新型復合材料。泡沫金屬兼有結構材料和功能材料的特點。作為結構材料，它具有輕質(zhì)、高比強度和很高的比表面積等特點，在航空、航天領域的應用上表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性，例如，泡沫鋁已經(jīng)用于飛機機翼復合材料的芯片，并成為加熱器、熱交換器和電池極板的優(yōu)良材料;泡沫鎳已用于墻體或地板的加熱瓦，用作堿性電池及燃料電池的極板材料，可極大地提高電池容量;作為功能材料，它具有良好的吸聲、隔聲、散熱、隔燃、減振、阻尼、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種物理性能。
[0003]傳統(tǒng)的泡沫金屬制備方法可分為鑄造法、沉積法、粉末冶金法等。鑄造法很難控制孔的尺寸和均勻度，孔隙度較小;沉積法適用范圍小，價格昂貴;粉末冶金法成型結構單一，成品質(zhì)量較差。
[0004]本發(fā)明結合金屬粉末注塑的方式，較好地彌補了上述傳統(tǒng)制備方法的缺陷，提供了一種制備通孔泡沫金屬的新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種將金屬粉末、粘結劑和造孔劑混合料注塑成型，并通過真空燒結脫脂并發(fā)泡，制備泡沫金屬的方法，該方法可以得到較現(xiàn)有泡沫金屬更好的材料特性和結構。
[0006]為實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]—種注塑型通孔泡沫金屬，其中，所述泡沫金屬由鎳基合金混合料制成，所述鎳基合金混合料的組分按照質(zhì)量百分比計算，包括:
[0008]鎳60 粉末 60%_65%;
[0009]粘結劑10%_12%;
[0010]造孔劑25%-28%;
[0011 ]所述粘結劑的組分按照質(zhì)量百分比計算，包括:
[0012]低密度聚乙烯50%_55%;
[0013]石蠟40%-45%;
[0014]硬脂酸5%-10%;
[0015]所述造孔劑的組分按照質(zhì)量百分比計算，包括:
[0016]氫化鈦7%-10%;
[0017]氯化鈉90%-93 %。
[0018]所述的注塑型通孔泡沫金屬，其中，所述泡沫金屬表面及內(nèi)部具有若干葫蘆狀結構的通孔。
[0019]所述注塑型通孔泡沫金屬的制備方法，其中，包括以下步驟:
[0020](a)將低密度聚乙烯、石蠟、硬脂酸按照上述質(zhì)量比在雙螺桿擠出機中共混擠出，得到粘結劑；
[0021](b)將粘結劑、鎳60粉末和造孔劑按照上述質(zhì)量比在雙螺桿擠出機中共混擠出，得到喂料；
[0022](c)根據(jù)發(fā)泡產(chǎn)品制造注塑模具，在注塑機中添加喂料，注塑后得到制件；
[0023](d)控制工藝參數(shù)，將制件經(jīng)過真空燒結脫脂和氫化鈦分解，并進行預燒結，形成燒結頸，繼續(xù)提高燒結溫度，熔鹽脫鹽后得到泡沫金屬，爐冷至室溫取出樣品；
[0024](e)將樣品放入水浴缸清洗，過濾雜質(zhì)，取出干燥后得到泡沫金屬。
[0025]所述的注塑型通孔泡沫金屬的制備方法，其中，所述步驟(a)中共混時間為0.5-1小時，溫度為150°C。
[0026]所述的注塑型通孔泡沫金屬的制備方法，其中，步驟(b)還包括:
[0027](bl)干燥粘結劑；
[0028](b2)將粘結劑、鎳60粉末和造孔劑交替倒入料斗，共混時間0.5-1小時、料筒溫度170 cC-200 cC ο
[0029]所述的注塑型通孔泡沫金屬的制備方法，其中，所述步驟(c)中，注塑模具模溫控制在80°C，保壓時間2-3s，至冷卻到模溫后開模取出。
[0030]所述的注塑型通孔泡沫金屬的制備方法，其中，所述步驟(d)中，燒結爐開始以20°C-40°C/min的速率升溫至450°C停止升溫，保溫I小時脫粘結劑，氫化鈦分解放出氫氣，形成開放孔洞，以50°C-70 °C/min的速率迅速升溫至750°C-800°C，保溫I小時進行預燒結，使顆粒粉末之間形成燒結頸，形成金屬的基本骨架，保證此后的熔融脫鹽過程發(fā)生大量金屬粉末的坍塌，繼續(xù)升溫至100tC保溫0.5小時熔融脫鹽，氯化鈉呈液態(tài)從開放孔中流出，最后升溫至1050°C保溫0.5小時，爐冷降至室溫后，取出樣品。
[0031]所述的注塑型通孔泡沫金屬的制備方法，其中，所述步驟(e)中，水浴是在100°C沸騰的情況下，反復過濾，去除雜質(zhì)，然后在150°C溫度環(huán)境下干燥2小時。
[0032]本發(fā)明的有益效果是，該方法使泡沫金屬可獲得復雜化、小型化的結構和均質(zhì)的微孔結構，同時具有制造周期短、工藝流程少、生產(chǎn)過程環(huán)保等優(yōu)點。該泡沫金屬適合做催化劑和高容量電池的電極。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實施例的工藝流程圖。
[0034]圖2為本發(fā)明實施例的泡沫金屬截面局部放大圖。
[0035]圖中標號分別為:1為脫鹽遺留孔、2為氫氣發(fā)泡孔、3為鎳基合金。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的實施例，以使本發(fā)明的優(yōu)點、特點以及其方法變得更加清楚。但是，本發(fā)明并不局限于下面所述的實施例，可以多種方式實施。下面所述實施例是為了使本發(fā)明公開更完整，使本發(fā)明所屬技術領域的技術人員完全理解發(fā)明的范疇而提供的，本發(fā)明限定在權利要求書的范疇內(nèi)。
[0037]實施例1
[0038]本發(fā)明實施例由鎳基合金混合料制成，所述混合料包含65%(重量)的鎳60粉末、10% (重量)的粘結劑和25% (重量)的造孔劑，所述粘結劑包含55% (重量)低密度聚乙烯(LDPE)、40% (重量)的石蠟(PW)和5% (重量)的硬脂酸(SA)，所述造孔劑為10% (重量)的氫化鈦(TiH2)和90% (重量)氯化鈉(NaCl)。
[0039]所述鎳60粉末純度99.9%，其粒度在300-350目，熔化溫度區(qū)間在950°C-1000°C，顆粒呈球形。鎳60能夠在保證以較低成本獲得材料輕質(zhì)、耐磨、耐腐蝕等特性。同時鎳60可以獲得較高純度，減少有害雜質(zhì)對造孔過程的影響。300-350目粒度的球形顆粒使得粉末注塑有良好的潤滑性，減少粘結劑的加入，使得產(chǎn)出比更高，降低對注塑機的損害。粒度大于350目的鎳60粉末成本過高，且在造孔過程中更易發(fā)生坍塌，不利于成型。所述低密度聚乙烯熔點120 0C，分解溫度300 0C，熔體有較好的流動性。低密度聚乙烯考慮到成本低廉，熔體潤滑性、流動性好的原因。另外其分解溫度低，適合在真空燒結的過程中做第一步梯度溫度分解。
[0040]所述氯化鈉采用工業(yè)鹽，使用前需要在150°C干燥箱中干燥2小時，減少水分加入影響喂料造粒質(zhì)量。
[0041]實際應用中，泡沫金屬的制備方法參見圖1。
[0042]本發(fā)明實施例所述低密度聚乙烯、石蠟和硬脂酸按照質(zhì)量比11:8:1的配比共混擠出粘結劑，全程溫度控制在150°C，共混時間I小時，冷卻后粉碎成l-3mm直徑的小顆粒。
[0043]本發(fā)明實施例所述氫化鈦和氯化鈉按照質(zhì)量比1:9的配比在燒杯中混合，攪拌均勻后做造孔劑。氫化鈦成本較高，但能夠產(chǎn)生大量氣體，在造孔過程中絕大部分用于制造閉孔，而氯化鈉在溶解后可將閉孔串聯(lián)，形成三維連通孔結構。造孔劑的配比可以在節(jié)省成本的前提下盡可能多制造三維連通孔。該配比能夠使得氫化鈦所產(chǎn)生的閉孔向連通孔的轉(zhuǎn)化率達到80%以上。
[0044]本發(fā)明實施例所述鎳60粉末、粘結劑和造孔劑按照質(zhì)量比為13:2:5的配比交替多次加料到料斗中，利用金屬粉末注塑專用的雙螺桿擠出機進行共混，全程溫度控制在170°C，為防止共混時間較長，使