[發明專利]阻燃泡沫鎂合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200910069793.1
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN101608278A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 趙維民;李海鵬;黃春瑛;李永艷;丁儉;王志峰;蔚成全;史中方
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22C1/08;B22D27/04
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及稀土金屬作次主要成分的鎂基合金，具體地說是阻燃泡沫鎂合金及其制備方法。

背景技術

多孔泡沫金屬是由基體金屬和體積占70％以上的氣孔組成的非均勻材料，它具有吸音、隔音、緩沖、電子波屏蔽、無污染等優異性能，可廣泛應用于航天、建筑、運輸工具、公路護欄、城市隔音墻等領域。目前多孔泡沫金屬研發主要集中在泡沫鋁材料，對泡沫鎂材料的研究報道不多。造成這種現象的最根本原因是由于在泡沫鎂合金的研發中一直存在三大世界難題，即易氧化、抗蝕性差和難變形，因而嚴重阻礙了泡沫鎂合金的工業化生產和應用。雖然目前現有技術中已利用熔劑保護法、氣體保護法或合金化法三種鎂合金阻燃技術，通過粉術冶金法、熔模鑄造法、觸融壓鑄法、真空發泡法、真空滲流鑄造法或固/氣共晶凝固法制備出了泡沫鎂合金，但這些制備方法工藝復雜、成本高，均影響泡沫鎂合金的推廣及應用。

CN1966748披露了熔體直接發泡制備泡沫鎂的方法，使用占5～30％的碳化硅作為增粘劑，2～20％的碳酸鎂粉作為發泡劑，在550～650℃下發泡來制得泡沫鎂。其缺點是所用增稠劑碳化硅沒有阻燃作用，制備過程中需要始終通入混合保護氣；發泡劑碳酸鎂的價格也比發泡劑碳酸鈣的價格高，生產成本升高，不利于產品的工業化開發。CN101135015公開了泡沫鎂的熔體發泡制備方法，使用2～8％的金屬鈣粉作為增粘劑，2～15％的碳酸鈣作為發泡劑，在620～700℃下發泡來制得泡沫鎂。其缺點是金屬鈣粉阻燃作用不大，仍需要在制備全過程中通入混合保護氣；無法制備凈成型件，需要二次加工；泡沫鎂成品的孔徑過小屬微孔泡沫，孔隙率和相對密度均有限，不利于泡沫鎂輕質合金的產業化及其應用。

CN1737173披露了鎂合金阻燃添加劑及阻燃鎂合金制備方法，其中所添加的第一種阻燃元素為釔，外加重量分數為鎂合金的3.1～4.2％，元素釔的添加量很大；第二種阻燃元素為鈣，外加重量分數為鎂合金的0.6～0.9％，鈣金屬作為阻燃劑添加至純鎂熔體時，表面保護膜再生能力差，一經破壞，不僅失去保護作用，而且含鈣鎂合金的燃燒速度比純鎂還要快；另外該專利方法還存在阻燃效果與力學性能之間相悖的缺點。還需要特別指明的是，該專利方法通過熔體混熔法制備阻燃鎂合金，其中稀土金屬與金屬鈣只起著阻燃作用，將該合金再次加熱得不到泡沫鎂合金。CN101104901公開了一種新型阻燃高強耐熱鎂合金及其制備方法，它是以AZ91D為基體，添加的第一種阻燃元素為鈣，外加重量分數為鎂合金的0.3～1.0％；第二種阻燃元素為通用富La混合稀土，外加重量分數為鎂合金的0.2～0.8％；第三種阻燃元素為鍶，外加重量分數為鎂合金的0.05～0.15％。該鎂合金的原料組成和制備工藝都很復雜，純鎂燃點溫度并未得到提高。還需要特別指明的是，該專利方法通過熔體混熔法制備阻燃鎂合金，其中稀土金屬與金屬鈣只起著阻燃作用，將該合金再次加熱也得不到泡沫鎂合金。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供阻燃泡沫鎂合金及其制備方法，該方法結合熔體發泡法與粉末冶金的優點，采用熔體發泡兩步法工藝制得鎂釔鏑三元合金為基體材料的阻燃泡沫鎂合金產品，克服了現有技術制備的泡沫鎂產品孔結構、孔徑和孔隙難以控制及熔煉過程中沒有或只有很低的阻燃作用的缺點；又克服了現有技術制備的阻燃鎂合金的阻燃效果與力學性能之間相悖，再次加熱也不能得到泡沫鎂合金的缺點；還克服了現有技術工藝復雜、生產成本高和不適用于大規模產業化生產的缺點。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：阻燃泡沫鎂合金，是鎂釔鏑三元合金為基體材料的阻燃泡沫鎂合金，其組成的原子百分比是：Mg_98.8～99.5Y_0.05～0.3Dy_0.45～0.9，其平均孔徑范圍為0.5～4mm，其平均孔隙率范圍為70～89％。

上述阻燃泡沫鎂合金的制備方法，采用熔體發泡兩步法工藝，其步驟是：

第一步，阻燃泡沫鎂合金預制塊的制備