專利名稱：一種通孔泡沫鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于泡沬金屬材料領(lǐng)域，特別是制備通孔泡沬鋼的工藝方法。
背景技術(shù)：
通孔泡沬鋼具有高比表面、髙比強度、吸音、保溫、隔熱、滲透、過濾、 能量吸收等特性，在催化、化工、高性能結(jié)構(gòu)材料、能源、環(huán)保、噪音控制、 緩沖減震等領(lǐng)域都有巨大的巿場潛力。
目前，公知的通孔泡沬鋼的制備方法主要是粉末冶金方法、空心鋼球燒結(jié) 法、在泡沫塑料基體上沉積(或涂覆)金屬后燒結(jié)的方法和多孔石膏型模滲流 法。粉末冶金方法釆用鋼粉和造孔劑混合，壓力加工致密化、燒結(jié)后(或同時) 去除造孔劑而得到泡沫鋼，該方法受粉末冶金工藝本身的限制，不能獲得大尺
寸的通孔泡沬鋼，也不能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；空心鋼球燒結(jié)法存在空心球制備困 難、生產(chǎn)效率不高的不足；泡沫塑料基體上沉積(或涂覆)金屬后燒結(jié)的方法 存在塑料的燃燒去除易對環(huán)境造成污染的問題；多孔石膏型模滲流法存在多孔 石膏型模制作困難、滲流后石膏的脫除等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種通孔泡沫鋼的制備方法，其工藝簡 單、生產(chǎn)效率高、通孔泡沬鋼尺寸大、低成本、材料可循環(huán)利用、不污染環(huán)境 的特點，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
解決發(fā)明的技術(shù)問題所釆用的方案是釆用熔點低于鋼的不同直徑的銅金 屬球燒結(jié)為前驅(qū)體，以鋼為滲流體，通過壓力滲流的方法滲入到前驅(qū)體中，冷 卻得到復(fù)合體，加熱復(fù)合體使前驅(qū)體金屬銅從復(fù)合體中熔除，得到通孔泡沬鋼。
本發(fā)明的還包括以下技術(shù)方案前驅(qū)體大金屬銅球的直徑前驅(qū)體金屬大 銅球的直徑lmm 5mm，金屬小銅球的直徑0.1mm 0.5mm，大小球體積 比3:1 11:1;金屬球在還原氣氛H2中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為400°C 950°C,燒 結(jié)10min. 180min.，金屬球燒結(jié)體在滲流前于500。C 900。C的溫度預(yù)熱 5min. 100min.;鋼基體的熔化溫度高于鋼基體熔點50°C 400°C，保溫時間 20 min. 100min.;壓力滲流時控制壓力為5 MPa 50MPa，滲流溫度比基體金 屬熔化溫度低10°C 20°C,滲流速度為0.1 mm/s 10mm/s,滲流后水冷得到復(fù) 合體；復(fù)合體中的前驅(qū)體熔除溫度1150。C 135(TC，熔除時間10min. 100min., 熔除后空冷。
前驅(qū)體金屬大小球分別釆用兩種不同直徑規(guī)格的金屬球，大小球直徑及體 積比根據(jù)需要的孔隙率、孔徑確定。
前驅(qū)體金屬球在混合時，在混料機中以50rpm 300rpm的轉(zhuǎn)速，混合 10min. 70min.;從復(fù)合體中熔除后的銅前驅(qū)體可回收循環(huán)利用。
本發(fā)明的有益效果是(l)利用了不同金屬的熔點差，以較低熔點的銅球 燒結(jié)體為前驅(qū)體，較高熔點的鋼為滲流體，通過一次滲流復(fù)模的方法實現(xiàn)了通 孔泡沬鋼的制備，具有工藝簡單、低成本、材料可循環(huán)利用、不污染環(huán)境的特 點。(2)泡沬鋼的結(jié)構(gòu)均勻可控、孔隙率高，可獲得孔隙率80% 98%,孔徑 范圍0.1mm 5mm的通孔泡沫鋼。(2)設(shè)備條件簡單，能實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。


圖l為本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實施方式
實施例一
銅球(大球直徑5mm、小球直徑0.3mm，大小球體積比11:1 )在混料機內(nèi) 混合均勻(轉(zhuǎn)速120rpm,混合時間20min.;)后，放入還原氣氛H2硅碳棒 燒結(jié)爐中在進(jìn)行燒結(jié)(燒結(jié)溫度950°C,燒結(jié)時間25min.)獲得銅滲流前驅(qū) 體，將燒結(jié)的銅滲流前驅(qū)體預(yù)熱(預(yù)熱溫度88(TC，預(yù)熱時間10min.)備用。 同時，Q235鋼在石墨坩鍋中用感應(yīng)爐加熱到178(TC熔化、保溫30min.,通過 壓力滲流(滲流壓力6MPa,滲流體溫度1770°C,滲流速度3mm/s)滲入 銅前驅(qū)體中，滲流后的復(fù)合體水卻得到Q235鋼和銅前驅(qū)體的復(fù)合體，將此復(fù) 合體在感應(yīng)爐中加熱熔除銅(加熱溫度1350°C,熔除時間25min.)，空冷后 得到孔隙率80%、孔徑范圍0.3-5mm的泡沬Q235鋼。
實施例二
銅球(大球直徑lmm、小球直徑0.2mm，大小球體積比4:1 )在混料機內(nèi) 混合均勻(轉(zhuǎn)速100rpm,混合時間30min.;)后，放入還原氣氛112硅碳棒 燒結(jié)爐中在進(jìn)行燒結(jié)(燒結(jié)溫度900°C,燒結(jié)時間50min.)獲得銅滲流前驅(qū) 體，將燒結(jié)的銅滲流前驅(qū)體預(yù)熱(預(yù)熱溫度850°C,預(yù)熱時間20min.)備用。 同時，45鋼在石墨坩鍋中用感應(yīng)爐加熱到170(TC熔化、保溫40min.，通過壓 力滲流(滲流壓力lOMPa,滲流體溫度1680°C，滲流速度4mm/s.)滲入 銅前驅(qū)體中，滲流后的復(fù)合體水卻得到45鋼和銅前驅(qū)體的復(fù)合體，將此復(fù)合體 進(jìn)行加熱熔除銅(加熱溫度1300°C,熔除時間30min.),空冷后得到孔隙率 93%、孔徑范圍0.2-lmm的泡沫45鋼。
實施例三
銅球(大球直徑4mm、小球直徑0.5mm,大小球體積比3:1 )在混料機內(nèi) 混合均勻(轉(zhuǎn)速80rpm,混合時間50min.;)后，放入還原氣氛H2硅碳棒燒 結(jié)爐中在進(jìn)行燒結(jié)(燒結(jié)溫度850°C，燒結(jié)時間60min.)獲得銅滲流前驅(qū)體，
將燒結(jié)的銅滲流前驅(qū)體預(yù)熱(預(yù)熱溫度820°C,預(yù)熱時間30min.)備用。同 時，共析鋼(含0.77wt。/。C)在石墨坩鍋中用感應(yīng)爐加熱熔化(加熱溫度1650 °C，保溫時間30min.),通過壓力滲流(滲流壓力15MPa，滲流體溫度1640°C， 滲流速度5mm/s)滲入銅前驅(qū)體中，滲流后的復(fù)合體水冷后得到共析鋼和銅 前驅(qū)體的復(fù)合體，將此復(fù)合體進(jìn)行加熱熔除銅(加熱溫度1280C,熔除時間 40min.),空冷后得到孔隙率98%、孔徑范圍0.5-4mm的泡沬共析鋼。
權(quán)利要求
1、一種通孔泡沫鋼的制備方法，其特征是采用熔點低于鋼的不同直徑的銅金屬球燒結(jié)為前驅(qū)體，以鋼為滲流體，通過壓力滲流的方法滲入到前驅(qū)體中，冷卻得到復(fù)合體，加熱復(fù)合體使前驅(qū)體金屬銅從復(fù)合體中熔除，得到通孔泡沫鋼。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的通孔泡沫鋼的制備方法，其特征是前驅(qū)體金屬 大銅球的直徑lmm 5mm,金屬小銅球的直徑0.1mm 0.5mm，大小球體 積比3:1 11:1;金屬球在還原氣氛H2中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為400°C 950°C, 燒結(jié)10 min. 180min.，金屬球燒結(jié)體在滲流前于500°C 900°C的溫度預(yù)熱 5min. 100min.;鋼基體的熔化溫度高于鋼基體熔點50°C 400°C，保溫時間 20 min. 100min.;壓力滲流時控制壓力為5 MPa 50MPa,滲流溫度比基體金 屬熔化溫度低10°C 20°C,滲流速度為0.1 mm/s 10mm/s,滲流后水冷得到復(fù) 合體；復(fù)合體中的前驅(qū)體熔除溫度115(TC 135(TC，熔除時間10min. 100min.， 熔除后空冷。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通孔泡沫鋁的制備方法，其特征是前驅(qū)體金屬 大小球分別采用兩種不同直徑規(guī)格的金屬球，大小球直徑及體積比根據(jù)需要的 孔隙率、孔徑確定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的通孔泡沬鋼的制備方法，其特征是前驅(qū)體金屬 球在混合時，在混料機中以50rpm 300rpm的轉(zhuǎn)速，混合10min. 70min.;從 復(fù)合體中熔除后的銅前驅(qū)體回收循環(huán)利用。
全文摘要
一種通孔泡沫鋼的制備方法，屬于多孔泡沫金屬領(lǐng)域。本發(fā)明采用熔點低于鋼的不同直徑的銅金屬球燒結(jié)為前驅(qū)體，以鋼為滲流體，通過壓力滲流的方法滲入到前驅(qū)體中，冷卻得到復(fù)合體，加熱復(fù)合體使前驅(qū)體金屬銅從復(fù)合體中熔除，得到通孔泡沫鋼。本發(fā)明的工藝簡單、低成本、材料可循環(huán)利用、不污染環(huán)境的特點，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C22C1/08GK101205576SQ20071006644
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者蕓 周, 左孝青, 陸建生 申請人:昆明理工大學(xué)