[發明專利]吹氣發泡連續生產閉孔泡沫鋁的方法及設備

有效

• 申請號: 201110310375.4
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102312117A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 王德慶
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 陳紅燕

技術領域

本發明涉及金屬材料加工領域，尤其涉及一種熔體-氣體發泡法連續生產閉孔泡沫鋁的方法及設備。

背景技術

閉孔泡沫鋁是一種新型結構功能材料，其以獨特的結構表現出特殊的物理、化學和力學性能與可回收性等。作為結構材料，它具有輕質和高比強度的特點；作為功能材料，它同時具備吸聲、隔聲、隔熱、阻燃、減震、阻尼、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種物理性能。所以其在冶金、機械、交通運輸、航空航天、化工、電子通訊、建筑、軍備及汽車等領域均有廣泛應用。

常用的制備閉孔泡沫鋁的方法主要有粉末冶金法、熔體-固體發泡劑法與熔體-氣體發泡法。

粉末冶金法由于成本較高，只適合于鑄造加工一些小零件，不適用于大規模工業生產。

熔體-固體發泡劑法的工藝簡單、生產成本低于粉末冶金法，但只能夠進行批量生產。

熔體-氣體發泡法是當前唯一能夠進行連續生產閉孔泡沫鋁的方法，具有所制備泡沫鋁的孔隙范圍大，且生產成本低廉的優點。但是，現行的鋁熔體-氣體發泡方法存在下列明顯不足：

(1)在其它發泡工藝條件恒定時，鋁熔體泡沫的尺寸只能夠隨通入氣體的壓力或流量的提高而增大，不能夠人為控制使其減小，導致在制備小孔徑的高密度泡沫鋁時的生產效率低；

(2)由于無法產生尺寸均勻一致的鋁熔體泡沫，所以閉孔泡沫鋁的密度均勻性差，導致了同密度泡沫鋁的顯著性能差異[R.Edwin?Raj，B.S.S.Daniel，Structural?and?compressive?property?correlation?of?closed-cell?aluminum?foam，J，Alloys?Comp.，467(2009)1-2，550-556.A.E.Simone，L.J.Gibson，Aluminum?foams?produced?by?liquid-state?processes.Acta?Materialia，46(1998)9，3109-3123.]；

(3)不能按預定孔徑生產泡沫鋁產品。

可見，鋁熔體氣體發泡法中泡沫尺寸及其均勻性的控制是高效率連續生產高性能閉孔泡沫鋁的關鍵技術。

發明內容

為解決上述鋁熔體-氣體發泡方法存在的問題，本發明提供了一種高效率且低成本的能夠精確控制泡沫鋁產品孔徑和密度的連續生產閉孔泡沫鋁的方法與裝置。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：

一種吹氣發泡連續生產閉孔泡沫鋁的設備，包括由調速電機驅動的往復運動機構、發泡裝置和傳送網帶系統；

所述往復運動機構包括曲柄連桿機構和微孔排管底吹氣裝置，所述微孔排管底吹氣裝置是相連通的斜立的L型通氣管和一根以上的水平出氣管構成的一體結構，所述通氣管的水平下端口與所述水平出氣管相連，通氣管的上端與曲柄連桿機構相連接，所述水平出氣管上分布有出氣微孔，所述出氣微孔的直徑為0.08～0.5mm；

所述發泡裝置包括發泡爐和發泡槽，發泡爐包覆于發泡槽的外圍，所述發泡槽由隔板分隔成蓄液室和發泡室兩部分，所述隔板插嵌于發泡槽壁上沿的槽道中并且可在外力推動下沿所述槽道滑動至一定位置懸空，所述發泡室上沿水平截面的長小于1220mm，寬為15～150mm；

所述傳送網帶系統包括驅動輪、從動輪、傳送網帶和弧形過渡結構，所述傳送網帶在傳送過程中經過弧形過渡結構，所述弧形過渡結構設置于所述發泡槽的發泡室側的槽壁上沿外側，與所述槽壁的內沿在上沿處相切；所述的弧形過渡機構可以是圓弧板、滾筒、柵板、柵管等結構形式；

所述水平出氣管置于所述發泡室底部。

具體的，所述水平出氣管是金屬或陶瓷材料。

進一步的，所述出氣微孔是在所述水平出氣管上鉆出的孔，或者是在水平出氣管上鉆孔后用高溫膠粘接上空心陶瓷管而形成。

利用上述設備連續生產閉孔泡沫鋁的方法，包括如下步驟：

第一步，制備成分均勻的鋁熔體：將原料，可以是純鋁或鋁硅合金、變形鋁合金、廢鋁熔化，在680～750℃加入金屬鎂作為濕潤促進劑，以提高后續加入的陶瓷顆粒與熔體的濕潤性，避免陶瓷顆粒在熔體中的沉降，以維持鋁熔體的成分均勻，其加入量為原料質量的0.5～4％，并進行攪拌；待鎂完全熔解后，加入粒度小于30μm的碳化硅粉或者粒度小于20μm的氧化鋁粉作為陶瓷增粘劑，以調整鋁熔體的粘度，其加入量分別為熔體體積8～25％和5～15％，并充分攪拌均勻，形成成分均勻的鋁熔體；