[發明專利]一種采用冷凍拉絲工藝制備泡沫金屬的方法

有效

• 申請號: 201710882134.4
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107552797B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 陳慶;昝航
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于新型金屬材料制備技術領域，提供了一種采用冷凍拉絲工藝制備泡沫金屬的方法。將金屬粉末、金屬短纖維、增稠劑與水混合攪拌制得粘稠的金屬漿料，然后噴絲，并快速冷凍，形成蓬松的泡沫體，加熱使冰直接升華而除去，金屬粉與金屬短纖維在增稠劑的粘接下形成金屬泡沫坯體，經快燒固化后得到泡沫金屬。與傳統方法相比，本發明制得的多孔泡沫金屬，孔隙率高，單位體積的內表面積較大，金屬短纖維提高了材料力學性能，同時生產工藝簡單，成本低，有著良好的環境友好型，適宜大規模推廣。

技術領域

本發明屬于新型金屬材料制備技術領域，提供了一種采用冷凍拉絲工藝制備泡沫金屬的方法。

背景技術

多孔泡沫金屬是近幾十年發展起來的一種功能材料，對其概念或分類學術界不盡統一，但基本上有如下定義方式:多孔泡沫金屬是一種金屬基體中含有一定數量、一定尺寸孔徑、一定孔隙率的金屬材料.概括起來，主要有如下分類方式:(1)按孔徑和孔隙率的大小分為兩類，多孔金屬和泡沫金屬，孔徑小于0.13mm，孔隙率在45%～90%的，稱為多孔金屬(porousmetal)；而孔徑在0.15～6mm，孔隙率大于90%的，稱為泡沫金屬(foammetal)；(2)按孔的形狀特征進行分類:具有通孔結構的稱為多孔金屬，具有閉孔結構的稱為胞狀金屬(cellu-larmetal)。

多孔泡沫金屬材料實際上是金屬與氣體的復合材料，正是由于這種特殊的結構，使之既有金屬的特性又有氣泡特性，如比重小、比表面大、能量吸收性好、導熱率低 (閉孔體)、換熱散熱能力高(通孔體)、吸聲性好 (通孔體)、滲透性優 (通孔體)、電磁波吸收性好(通孔體)、阻焰、耐熱耐火、抗熱震、氣敏 (一些多孔金屬對某些氣體十分敏感) 、能再生、加工性好等。泡沫金屬材料的性能主要取決于氣孔在基體材料內的分布情況，包括氣孔的類型、形狀、大小、數量、均勻性、以及比表面積等。多孔泡沫金屬材料自問世以來，作為結構材料，它具有輕質、高比強度的特點；作為功能材料，它具有多孔、減振、阻尼、吸音、隔音、散熱、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種物理性能；因此它在國內外一般工業領域及高技術領域都得到了越來越廣泛的應用。

因此，作為一種新型功能材料，它在電子、通訊、化工、冶金、機械、建筑、交通運輸業中，甚至在航空航天技術中有著廣泛的用途。孔徑大、孔隙率高、密度低是泡沫金屬的三大結構特點。

到目前為止，國內外對多孔泡沫金屬的制備工藝方面的研究較多，歸納起來主要有以下幾種：鑄造法、粉末冶金法、金屬沉積法、燒結法、熔融金屬發泡法、共晶定向凝固法等六種。一般說來，電沉積制備出的泡沫金屬的孔隙率高且非常均勻，但工序長，操作繁瑣，成本稍高；氣相沉積制備泡沫金屬的操作條件嚴格，沉積速度慢，投資大，生產成本高；發泡法的技術一般則比較復雜，難于掌握，且主要是低熔點金屬泡沫的制備上；熔模鑄造法僅適用于低熔點的金屬和合金 (如 Al，Pb，Sn等)；粒狀物料周圍澆鑄法可以得到形狀非常復雜的澆鑄件。此外，隨著市場需求的發展，泡沫金屬向大面積、合金化、低成本、低能耗發展以滿足更多領域的需求。采用高效、低成本的生產工藝以提高生產效率則是泡沫金屬生產的努力方向。

發明內容

針對現有金屬泡沫制備工藝復雜、能耗高、效率低的缺陷，本發明提出一種采用冷凍拉絲工藝制備泡沫金屬的方法，其將金屬粉末、金屬短纖維、增稠劑與水混合攪拌制得粘稠的金屬漿料，然后噴絲，并快速冷凍，形成蓬松的泡沫體，加熱使冰直接升華而除去，金屬粉與金屬短纖維在增稠劑的粘接下形成金屬泡沫坯體，經快燒固化后得到泡沫金屬。該方法采用金屬短纖維強度增強作用；以水為介質，經簡單步驟便制備出機械強度相對較好的多孔發泡金屬，且不會對環境產生污染，方便，簡單，可行，顯示出良好的環境友好性。

為實現上述目的，本發明涉及的具體技術方案如下：

一種采用冷凍拉絲工藝制備泡沫金屬的方法，技術特征是將金屬粉末、金屬短纖維、增稠劑與水混合攪拌制得粘稠的金屬漿料，然后噴絲，并快速冷凍，形成蓬松的泡沫體，加熱使冰直接升華而除去，金屬粉與金屬短纖維在增稠劑的粘接下形成金屬泡沫坯體，經快燒固化后得到泡沫金屬，具體步驟如下：