一種熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合的泡沫鋁生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬金屬材料加工工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合的泡沫鋁生產(chǎn)工藝。
[0002]【背景技術(shù)】:
泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過(guò)發(fā)泡工藝而成，同時(shí)兼有金屬和氣泡特征。它具有密度小、高吸收沖擊能力強(qiáng)、耐高溫、防火性能強(qiáng)、抗腐蝕、隔音降噪、導(dǎo)熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強(qiáng)等特點(diǎn)，在航天艦船、汽車防撞、道路隔音、建筑防火等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003]泡沫鋁的吸能具有良好的速率應(yīng)變特性，即，應(yīng)變速率越大，單位體積泡沫鋁所能吸收的能量就越大，最高可達(dá)8?30J/cm3。泡沫鋁的這種性能，使其成為最理想的吸能、防撞和防爆材料。目前，奔馳、寶馬和本田等汽車大廠已經(jīng)在汽車防撞梁、A柱、B柱等處使用泡沫鋁材料，用于車體的防撞吸能。韓國(guó)今年派出的國(guó)際維和部隊(duì)，其兵營(yíng)所用材料也是泡沫鋁，用于防止流彈和冷槍等。
[0004]泡沫鋁傳統(tǒng)制備方法中，熔體發(fā)泡法工藝如下:在鋁液中加入增粘劑，攪拌均勻后加入發(fā)泡劑，放入到一定溫度的模具中進(jìn)行發(fā)泡而成。其具體的工具參數(shù)為:增粘劑采用鈣粒，其添加溫度對(duì)熔體的粘度有很大影響，溫度越高粘度越大，在660°C添加2%Ca粒攪拌1min可以獲得合適的熔體發(fā)泡粘度。折葉槳式攪拌器的攪拌效果理想，采用邊加入邊提高轉(zhuǎn)速的方法添加TiH2易于將發(fā)泡劑分散均勻。選用粒度為74μ mTiH2顆?？梢缘玫捷^高孔隙率的泡沫。氫化鈦添加量宜在1.0?1.6%范圍，發(fā)泡溫度選擇620?630°C范圍，冷卻方式在空氣中自然緩冷，并使發(fā)泡槽溫度高于熔體10°C?？梢詫?shí)現(xiàn)不同厚度500mmX 1000_X X的鋁合金泡沫鋁板材的制備。熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁的工藝過(guò)程和工藝流程圖見圖1。
[0005]底部吹氣法制備泡沫鋁，具有較簡(jiǎn)便易控的工藝操作過(guò)程，成為目前生產(chǎn)泡沫金屬較廉價(jià)的制備方法。這種方法的原理是，從外源向熔融金屬底部吹入氣體使金屬熔體產(chǎn)生氣泡，成泡氣體可選空氣、水蒸氣、氧氣、二氧化碳和惰性氣體等。其技術(shù)關(guān)鍵是熔體應(yīng)有合適的黏度及足夠?qū)挼陌l(fā)泡溫度范圍，所形成的泡沫應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，以保證它們?cè)陔S后的加工過(guò)程中不致破碎。根據(jù)這種方法，可將細(xì)小的固態(tài)穩(wěn)定劑粒子與金屬基體組成復(fù)合物，氣泡上浮產(chǎn)生閉孔，然后冷卻到金屬的固相線溫度以下即得到閉孔泡沫金屬。
[0006]傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法生產(chǎn)泡沫鋁的制備過(guò)程中，在保溫發(fā)泡環(huán)節(jié)，由于受重力影響，泡沫鋁中的氣泡形成后自然上浮，而鋁液下沉，很容易形成沿豎直方向分布的密度梯度，即，底部鋁液多，密度大，而頂部氣泡多，密度小。熔體發(fā)泡法的這種特性，限制了其成品率，從而提高了生產(chǎn)成本，限制了泡沫鋁在工程上的大批量應(yīng)用。為了解決間隙式泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，美國(guó)專利US.pat6984356B2描述了一種泡沫鋁的連續(xù)制備方法，但該專利不能根據(jù)需要量對(duì)熔體進(jìn)行在線增粘，也沒(méi)有指出如何根據(jù)需要量來(lái)在線調(diào)整發(fā)泡劑從而得到具有不同孔隙率的泡沫鋁產(chǎn)品。為了解決美國(guó)專利US.pat6984356B2所存在的問(wèn)題，中南大學(xué)周向陽(yáng)等申請(qǐng)的專利CN100422363C、CN102312117A、CN201210499401.7A等提出了一系列基于熔體發(fā)泡法的連續(xù)生產(chǎn)泡沫鋁板材的方法。該方法利用豎直方向的連續(xù)生產(chǎn)，避開了泡沫鋁成品中密度梯度的問(wèn)題。該方法效率高、設(shè)備復(fù)雜，并且由于對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了徹底的改變，設(shè)備的設(shè)計(jì)、各環(huán)節(jié)的工藝控制、各工序之間的匹配等尚存在一些問(wèn)題，因此目前無(wú)法在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域批量投產(chǎn)。也就是說(shuō)，目前已經(jīng)投產(chǎn)的泡沫鋁生產(chǎn)工藝中，尚沒(méi)有成熟的辦法解決密度梯度的問(wèn)題。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合的泡沫鋁生產(chǎn)工藝。將熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合，對(duì)原有的工序進(jìn)行改造。首先按照傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法，熔煉、增粘、添加發(fā)泡劑、保溫發(fā)泡，然后適當(dāng)降溫，進(jìn)行在鋁合金溫度降至合適的區(qū)間時(shí)，從底部吹入氣體，改善泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，從而達(dá)到整塊泡沫鋁的孔隙率一致的效果。
[0008]熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁時(shí)，鋁合金溶液溫度控制為680~720° C，增粘劑加入量為1-10%, TiH2S泡劑加入量為0.5~5%。
[0009]攪拌速度為10~5000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為1~15分鐘。
[0010]攪拌后保溫時(shí)開始緩慢降溫，時(shí)間為1~5分鐘，溫度降至580~650° C，開始底部吹氣。吹氣采用空氣，吹氣時(shí)間為1~5分鐘。
[0011]有益效果:
本發(fā)明所提出的方法將現(xiàn)有的熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合，以極低的成本改進(jìn)了熔體發(fā)泡法氣泡上浮造成泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，具有高可靠性和可實(shí)施性，是對(duì)目前的熔體發(fā)泡法進(jìn)行泡沫鋁生產(chǎn)的一種行之有效的改進(jìn)。
[0012]【附圖說(shuō)明】:
圖1為熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁的工藝流程圖。
[0013]圖2為吹氣法制備泡沫鋁的工藝流程圖。
[0014]圖3為熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合制備泡沫鋁的工藝流程圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下。
[0016]熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁時(shí)，鋁合金溶液溫度控制為680° C，增粘劑加入量為2%，TiH2S泡劑加入量為1.5%。
[0017]攪拌速度為2000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為3分鐘。
[0018]攪拌后保溫時(shí)開始緩慢降溫，時(shí)間為3分鐘，溫度降至600° C，開始底部吹氣。吹氣采用空氣，吹氣時(shí)間為2分鐘。
[0019]所生產(chǎn)泡沫鋁產(chǎn)品，其孔隙率為90%，平均氣泡直徑在3mm，孔隙率和密度的誤差范圍在±3%以內(nèi)。
[0020]申請(qǐng)人聲明，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合的泡沫鋁生產(chǎn)工藝，其特征在于:將熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合，對(duì)原有的工序進(jìn)行改造，首先按照傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法，熔煉、增粘、添加發(fā)泡劑、保溫發(fā)泡，然后適當(dāng)降溫，進(jìn)行在鋁合金溫度降至合適的區(qū)間時(shí)，從底部吹入氣體，改善泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，從而達(dá)到整塊泡沫鋁的孔隙率一致的效果。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的泡沫鋁生產(chǎn)工藝，其特征在于:熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁時(shí)，鋁合金溶液溫度控制為680~720° C，增粘劑加入量為1~10%，TiH2S泡劑加入量為0.5~5%。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的泡沫鋁生產(chǎn)工藝，其特征在于:攪拌速度為10~5000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為1~15分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的泡沫鋁生產(chǎn)工藝，其特征在于:攪拌后保溫時(shí)開始緩慢降溫，時(shí)間為1~5分鐘，溫度降至580~650° C，開始底部吹氣，吹氣采用空氣，吹氣時(shí)間為1~5分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明專利公開了一種熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合的泡沫鋁生產(chǎn)工藝?，F(xiàn)有熔體發(fā)泡法生產(chǎn)泡沫鋁包含熔煉、增粘、添加發(fā)泡劑、保溫發(fā)泡、成型、脫模幾道工序。本發(fā)明將熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合，對(duì)原有的工序進(jìn)行改造。首先按照傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法，熔煉、增粘、添加發(fā)泡劑、保溫發(fā)泡，然后適當(dāng)降溫，進(jìn)行在鋁合金溫度降至合適的區(qū)間時(shí)，從底部吹入氣體，改善泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，從而達(dá)到整塊泡沫鋁的孔隙率一致的效果。本方法將現(xiàn)有的熔體發(fā)泡法與底部吹氣法結(jié)合，以極低的成本改進(jìn)了熔體發(fā)泡法氣泡上浮造成泡沫鋁密度不均勻的問(wèn)題，具有高可靠性和可實(shí)施性，是對(duì)目前的熔體發(fā)泡法進(jìn)行泡沫鋁生產(chǎn)的一種行之有效的改進(jìn)。
【IPC分類】C22C1-08, C22C21-00
【公開號(hào)】CN104561635
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410653535
【發(fā)明人】聶剛, 謝峰, 龍海敏
【申請(qǐng)人】界首市一鳴新材料科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年11月17日