本发明专利技术公开一种注塑型通孔泡沫金属及其制备方法，本发明专利技术所涉及的泡沫金属由镍基合金混合料制成，所述混合料包含镍60粉末、粘结剂和造孔剂，所述粘结剂包含低密度聚乙烯(LDPE)、石蜡(PW)和硬脂酸(SA)，所述造孔剂为氢化钛(TiH2)和氯化钠(NaCl)。将配比好的金属粉末、粘结剂和造孔剂的混合料注塑成型，得到固定形状制件，并通过真空烧结和水浴去杂质后制备得泡沫金属。其中，真空烧结经过多个梯度的升温和保温过程，使泡沫金属含有大量葫芦状的特殊结构通孔。
【技术实现步骤摘要】
一种注塑型通孔泡沫金属及其制备方法
本专利技术涉及一种注塑型通孔泡沫金属及其制备方法，更具体地，涉及将金属粉末、粘结剂和造孔剂的混合料注塑成型，并通过真空烧结制备泡沫金属的方法。
技术介绍
泡沫金属是一种金属基体中含有大量结构及分布可控的孔洞,以孔洞作为复合相的新型复合材料。泡沫金属兼有结构材料和功能材料的特点。作为结构材料，它具有轻质、高比强度和很高的比表面积等特点，在航空、航天领域的应用上表现出极大的优越性，例如，泡沫铝已经用于飞机机翼复合材料的芯片，并成为加热器、热交换器和电池极板的优良材料；泡沫镍已用于墙体或地板的加热瓦，用作碱性电池及燃料电池的极板材料，可极大地提高电池容量；作为功能材料，它具有良好的吸声、隔声、散热、隔燃、减振、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。传统的泡沫金属制备方法可分为铸造法、沉积法、粉末冶金法等。铸造法很难控制孔的尺寸和均匀度，孔隙度较小；沉积法适用范围小，价格昂贵；粉末冶金法成型结构单一，成品质量较差。本专利技术结合金属粉末注塑的方式，较好地弥补了上述传统制备方法的缺陷，提供了一种制备通孔泡沫金属的新方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种将金属粉末、粘结剂和造孔剂混合料注塑成型，并通过真空烧结脱脂并发泡，制备泡沫金属的方法，该方法可以得到较现有泡沫金属更好的材料特性和结构。为实现所述目的，本专利技术的技术方案如下：一种注塑型通孔泡沫金属，其中，所述泡沫金属由镍基合金混合料制成，所述镍基合金混合料的组分按照质量百分比计算，包括：镍60粉末60％-65％；粘结剂10％-12％；造孔剂25％-28％；所述粘结剂的组分按照质量百分比计算，包括：低密度聚乙烯50％-55％；石蜡40％-45％；硬脂酸5％-10％；所述造孔剂的组分按照质量百分比计算，包括：氢化钛7％-10％；氯化钠90％-93％。所述的注塑型通孔泡沫金属，其中，所述泡沫金属表面及内部具有若干葫芦状结构的通孔。所述注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，包括以下步骤：(a)将低密度聚乙烯、石蜡、硬脂酸按照上述质量比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到粘结剂；(b)将粘结剂、镍60粉末和造孔剂按照上述质量比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到喂料；(c)根据发泡产品制造注塑模具，在注塑机中添加喂料，注塑后得到制件；(d)控制工艺参数，将制件经过真空烧结脱脂和氢化钛分解，并进行预烧结，形成烧结颈，继续提高烧结温度，熔盐脱盐后得到泡沫金属，炉冷至室温取出样品；(e)将样品放入水浴缸清洗，过滤杂质，取出干燥后得到泡沫金属。所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(a)中共混时间为0.5-1小时，温度为150℃。所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，步骤(b)还包括：(b1)干燥粘结剂；(b2)将粘结剂、镍60粉末和造孔剂交替倒入料斗，共混时间0.5-1小时、料筒温度170℃-200℃。所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(c)中，注塑模具模温控制在80℃，保压时间2-3s，至冷却到模温后开模取出。所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(d)中，烧结炉开始以20℃-40℃/min的速率升温至450℃停止升温，保温1小时脱粘结剂，氢化钛分解放出氢气，形成开放孔洞，以50℃-70℃/min的速率迅速升温至750℃-800℃，保温1小时进行预烧结，使颗粒粉末之间形成烧结颈，形成金属的基本骨架，保证此后的熔融脱盐过程发生大量金属粉末的坍塌，继续升温至1000℃保温0.5小时熔融脱盐，氯化钠呈液态从开放孔中流出，最后升温至1050℃保温0.5小时，炉冷降至室温后，取出样品。所述的注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其中，所述步骤(e)中，水浴是在100℃沸腾的情况下，反复过滤，去除杂质，然后在150℃温度环境下干燥2小时。本专利技术的有益效果是，该方法使泡沫金属可获得复杂化、小型化的结构和均质的微孔结构，同时具有制造周期短、工艺流程少、生产过程环保等优点。该泡沫金属适合做催化剂和高容量电池的电极。附图说明图1为本专利技术实施例的工艺流程图。图2为本专利技术实施例的泡沫金属截面局部放大图。图中标号分别为：1为脱盐遗留孔、2为氢气发泡孔、3为镍基合金。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的实施例，以使本专利技术的优点、特点以及其方法变得更加清楚。但是，本专利技术并不局限于下面所述的实施例，可以多种方式实施。下面所述实施例是为了使本专利技术公开更完整，使本专利技术所属
的技术人员完全理解专利技术的范畴而提供的，本专利技术限定在权利要求书的范畴内。实施例1本专利技术实施例由镍基合金混合料制成，所述混合料包含65％(重量)的镍60粉末、10％(重量)的粘结剂和25％(重量)的造孔剂，所述粘结剂包含55％(重量)低密度聚乙烯(LDPE)、40％(重量)的石蜡(PW)和5％(重量)的硬脂酸(SA)，所述造孔剂为10％(重量)的氢化钛(TiH2)和90％(重量)氯化钠(NaCl)。所述镍60粉末纯度99.9％，其粒度在300-350目，熔化温度区间在950℃-1000℃，颗粒呈球形。镍60能够在保证以较低成本获得材料轻质、耐磨、耐腐蚀等特性。同时镍60可以获得较高纯度，减少有害杂质对造孔过程的影响。300-350目粒度的球形颗粒使得粉末注塑有良好的润滑性，减少粘结剂的加入，使得产出比更高，降低对注塑机的损害。粒度大于350目的镍60粉末成本过高，且在造孔过程中更易发生坍塌，不利于成型。所述低密度聚乙烯熔点120℃，分解温度300℃，熔体有较好的流动性。低密度聚乙烯考虑到成本低廉，熔体润滑性、流动性好的原因。另外其分解温度低，适合在真空烧结的过程中做第一步梯度温度分解。所述氯化钠采用工业盐，使用前需要在150℃干燥箱中干燥2小时，减少水分加入影响喂料造粒质量。实际应用中，泡沫金属的制备方法参见图1。本专利技术实施例所述低密度聚乙烯、石蜡和硬脂酸按照质量比11:8:1的配比共混挤出粘结剂，全程温度控制在150℃，共混时间1小时，冷却后粉碎成1-3mm直径的小颗粒。本专利技术实施例所述氢化钛和氯化钠按照质量比1:9的配比在烧杯中混合，搅拌均匀后做造孔剂。氢化钛成本较高，但能够产生大量气体，在造孔过程中绝大部分用于制造闭孔，而氯化钠在溶解后可将闭孔串联，形成三维连通孔结构。造孔剂的配比可以在节省成本的前提下尽可能多制造三维连通孔。该配比能够使得氢化钛所产生的闭孔向连通孔的转化率达到80％以上。本专利技术实施例所述镍60粉末、粘结剂和造孔剂按照质量比为13:2:5的配比交替多次加料到料斗中，利用金属粉末注塑专用的双螺杆挤出机进行共混，全程温度控制在170℃，为防止共混时间较长，使得金属粉末的剪切作用导致粘结剂剪切分解，氯化钠颗粒破碎，只需要共混时间0.5小时，冷却后粉碎成1-3mm直径的小颗粒做喂料。本专利技术实施例发泡金属为一种圆盘形制件，直径200mm，高60mm，底部有圆台凹槽，大径100mm，小径50mm，深40mm。根据尺寸设计注塑模具。将喂料通过金属粉末注塑机注塑制件。得到的制件放入真空烧结炉中，烧结炉开始以30℃/min的速率升温至450℃停止升温，保温1小时，粘结剂在此过程分解，形成排气通道和粘结剂遗留孔，另外氢化钛受热分解放出大量氢气，少部分经过排气通道排出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种注塑型通孔泡沫金属，其特征在于，所述泡沫金属由镍基合金混合料制成，所述镍基合金混合料的组分按照质量百分比计算，包括：镍60粉末 60％‑65％；粘结剂 10％‑12％；造孔剂 25％‑28％；所述粘结剂的组分按照质量百分比计算，包括：低密度聚乙烯 50％‑55％；石蜡 40％‑45％；硬脂酸 5％‑10％；所述造孔剂的组分按照质量百分比计算，包括：氢化钛 7％‑10％；氯化钠 90％‑93％。
【技术特征摘要】
1.一种注塑型通孔泡沫金属，其特征在于，所述泡沫金属由镍基合金混合料制成，所述镍基合金混合料的组分按照质量百分比计算，包括：镍60粉末60％-65％；粘结剂10％-12％；造孔剂25％-28％；所述粘结剂的组分按照质量百分比计算，包括：低密度聚乙烯50％-55％；石蜡40％-45％；硬脂酸5％-10％；所述造孔剂的组分按照质量百分比计算，包括：氢化钛7％-10％；氯化钠90％-93％；所述注塑型通孔泡沫金属采用以下步骤制成：(a)将低密度聚乙烯、石蜡、硬脂酸按照上述质量比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到粘结剂；(b)将粘结剂、镍60粉末和造孔剂按照上述质量比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到喂料；(c)根据发泡产品制造注塑模具，在注塑机中添加喂料，注塑后得到制件；(d)控制工艺参数，将制件经过真空烧结脱脂和氢化钛分解，并进行预烧结，形成烧结颈，继续提高烧结温度，熔盐脱盐后得到泡沫金属，炉冷至室温取出样品；(e)将样品放入水浴缸清洗，过滤杂质，取出干燥后得到泡沫金属。2.根据权利要求1所述的注塑型通孔泡沫金属，其特征在于，所述泡沫金属表面及内部具有若干葫芦状结构的通孔。3.根据权利要求1所述的注塑型通孔泡沫金属，其特征在于，所述镍60粉末的粒度在300-350目。4.根据权利要求1所述的注塑型通孔泡沫金属，其特征在于，所述低密度聚乙烯熔点120℃，分解温度300℃。5.一种如权利要求1所述注塑型通孔泡沫金属的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将低密度聚乙烯、石蜡、硬脂酸按照上述质量比在双螺杆挤出机中共混挤出，得到粘结剂；(b)将粘结剂、镍60粉末和造孔剂按照上述质量比在双螺杆挤出机中共...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴松琪，
申请(专利权)人：佛山市海科云筹信息技术有限公司，吴松琪，
类型：发明
国别省市：广东;44
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