生产多孔金属熔结成型体的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产多孔金属熔结成型体的方法，其中使其中分散有可熔结金属粉末的可膨胀聚合物颗粒发泡而形成成型体。对该成型体进行热处理，在该热处理中该聚合物被驱除并且该可熔结金属粉末熔结得到多孔金属熔结成型体。优选使用苯乙烯聚合物。该可熔结金属粉末例如选自铝、铁、铜、镍和钛。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种。金属泡沫体具有一些令人感兴趣的性能与实心金属相比，它们的密度大为降低。然而，它们仍具有高的比刚度和強度。在冲击的情况下，该多孔结构将大量动能转化成形变能和热，因而金属泡沫体非常适合掺入碰撞元件中。与聚合物泡沫相比，金属泡沫体具有显著更高的強度和耐热性。其他潜在应用包括挡热板、过滤器、催化剂载体、吸音涂层或生产用于印刷或纸张エ业的非常轻的泡沫填充辊。金属泡沫体可以以各种方式生产。在“粉末途径”中，将金属粉和粉状发泡剂如氢化钛粉末(TiH3)混合，通过单轴压制或挤出加工而形成可发泡的半成品部件并加热到该金属的熔点。发泡剂释放气体并使熔融金属发泡。取决于保持该温度的时间，泡沫结构如相对密度、孔度等发生变化。在“熔体途径”中，将气体吹入金属熔体中并使发泡的金属固化。 为了稳定该熔体中的气泡，例如可以将SiC颗粒加入熔体中。金属成型体可以通过将包含金属粉末以及作为有机粘合剂的聚合物的热塑性组合物注射成型而生产。这些为高度填充的有机聚合物模塑组合物。在注射成型、挤出或压制该热塑性组合物以形成生坯之后，除去该有机粘合剂并熔结所得不含粘合剂的生坯。多孔金属成型体还可以通过同时使用发泡剂而得到。因此，WO 2004/067476公开了ー种生产多孔熔结成型体的方法，其中使金属粉末与粘合剂组分混合并将可膨胀聚苯こ烯颗粒(EPS)作为发泡剂引入。将该可热塑性流动的模塑组合物引入用于使该模塑组合物膨胀的外罩模具中，转化成熔融态并发泡。使发泡的模塑组合物固化，除去有机组分并熔结以此方式处理的成型体。发泡步骤应在形成単独的膨胀聚苯こ烯泡沫颗粒下进行，这些颗粒各自占据该模塑组合物中的密闭三维空间并且具有窄的直径分布。在该方法中，粘合剂和可发泡材料必须彼此不同。该模塑组合物的生产复杂且要求许多接连的步骤。根据WO 2004/067476,具有简单几何形状的成型体通过压制粉状含EPS模塑组合物以形成压制体井随后借助蒸汽在多孔模具中发泡而得到。据说几何形状复杂的模制品可以通过该模塑组合物借助已知的注射成型方法成型和发泡而得到。该方法的缺点是由EPS颗粒产生的孔非常大，结果仅在成型体中保留几个稳定化柱并且这些柱也呈不均匀分布。最終得到其机械性能对许多应用并不令人满意的材料。DE 103 28 047 B3描述了ー种生产由金属泡沫体构成的组件的方法，其中多个金属泡沫体结构单元呈三维排列，这些结构单元可以通过向包含金属粉末和发泡剂粉末，例如金属氢化物的粒料中引入能量并使其至少部分发泡而得到。对以此方式排列的金属泡沫体结构单元进行后处理，使得相邻的金属泡沫体结构单元通过强制连锁(formschliissig)、融合和/或粘接相互結合。该方法的缺点是在金属泡沫结构单元的生产中，所形成的金属泡沫体可能发生部分坍塌，导致不可控地在以此方式生产的结构单元内部形成更致密的区域并导致低再现精确度。不粘接的话，则各金属泡沫体结构单元不能相互粘附。本专利技术的目的是提供一种，其没有上述缺点。该目的由如下一种实现，在该方法中使其中分散有可熔结金属粉末的可膨胀聚合物颗粒发泡而形成成型体并对该生坯成型体进行热处理，在该热处理中聚合物被驱除并且可熔结金属粉末熔结得到多孔金属熔结成型体。在有利的实施方案中，在填充之后将可膨胀聚合物颗粒引入密闭，优选在所有侧均密闭的模具中，并且例如通过用蒸汽和/或热空气处理使可膨胀聚合物颗粒发泡。该模具的几何形状(三维形状)通常对应于后期模制品的所需几何形状。在大多数情况下优选在引入模具中之前使可膨胀聚合物颗粒预发泡。在预发泡过程中，在机械搅动下，例如通过借助热气，尤其是空气和/或蒸汽流化而加热可膨胀聚合物颗粒。适合该目的的预发泡剂对本领域技术人员而言由EPS绝缘材料的生产已知。例如60-120°C的温度通常是合适的。在这些条件下，颗粒由于发泡剂气化并且也部分由于渗入它们中的蒸汽发生膨胀而在珠粒内部形成闭孔结构。在预发泡过程中，聚合物颗粒不相互融合且保持为离散颗粒。后期成型体的密度可以经由主要取决于热处理持续时间的发泡程度影响。在预发 泡中的热处理持续时间通常为5-100秒。若没有预发泡步骤的话，在可膨胀聚合物颗粒在模具中发泡过程中可能发生非均匀膨胀和充模，其中模具受热壁附近的可膨胀聚合物颗粒比模具内部的颗粒更大程度地膨胀。模具通常仅被(任选预发泡的)可膨胀聚合物颗粒部分填充。在发泡过程中，该聚合物颗粒膨胀并完全填充最初未被泡沫完全填充的模具。聚合物颗粒在该操作过程中相互融合。特别是在复杂的几何形状情况下，还可能有利的是在模具中保持低的空体积并任选压实引入模具中的(任选预发泡的)可膨胀聚合物颗粒床，以此方式消除不希望的空隙。压实例如可以通过振摇模具、翻滚运动或其他合适的措施而实现。发泡通常通过加热到例如60-120°C，优选70-110°C而进行，例如通过借助蒸汽、热空气、沸水或其他传热介质加热填充的模具。发泡使颗粒的聚合物组分体积增加，其中床中的间隙被膨胀聚合物颗粒填满且各颗粒由于体积増大的颗粒之间的相互作用力而发生产生形状的聚集。聚合物颗粒在相互接触的表面上熔融，使得聚合物颗粒融合在一起得到成型体(生坯)。模具限定生坯的形状和体积。可以由模具中取出具有足够生坯強度的成型体。发泡过程中的压カ通常并不重要且通常为0. 05-2巴。完全发泡的持续时间尤其取决于模制品的尺寸和几何形状以及还有所需密度并且可以在宽范围内变化。本专利技术方法由其中分散有可熔结的金属粉末的可膨胀聚合物颗粒起始。可膨胀聚合物颗粒优选能够自由流动或者易于流动。分散的可熔结金属粉末的重量比例基于聚合物和可熔结金属粉末的总重量优选为60-95重量％，尤其是65-90重量％。在聚合物颗粒中，该聚合物形成其中分散有可熔结金属粉末的连续(内聚)相。该可膨胀聚合物颗粒优选包含物理发泡剂如具有2-7个碳原子的脂族烃，醇类，酮类，醚类，齒代烃，ニ氧化碳或水或其混合物。优选异丁烷、正丁烷、异戊烷或正戊烷或其混合物。该可膨胀聚合物颗粒基于该可膨胀聚合物颗粒中的聚合物通常包含2-20重量％，优选3-15重量％发泡剂。发泡剂作为在可膨胀聚合物颗粒中的分子溶液和/或作为包裹液滴存在于该聚合物中。该可膨胀聚合物颗粒优选基本为球形，但其他形状如棒状或透镜状粒料也是可能的。该可膨胀聚合物颗粒通常具有0. 5-30mm，尤其是0. 7_10mm的直径(或在非球形颗粒情况下在最大尺寸方向上的长度)。 该可膨胀聚合物颗粒可以以各种方式得到。该可膨胀聚合物颗粒例如可以通过以如下方式生产可膨胀热塑性聚合物粒料而得到将发泡剂和可熔结的金属粉末混入聚合物熔体中并将该熔体造粒。可膨胀聚合物颗粒优选借助挤出方法生产。此时经由挤出机将发泡剂混入聚合物熔体中，混入可熔结的金属粉末，使聚合物熔体通过ロ模板并造粒而得到颗粒。熔体通常在引入发泡剂之后冷却。这些步骤各自可以借助塑料加工中已知的设备或设备组合进行。聚合物熔体可以直接取自聚合反应器或或者可以通过熔融聚合物粒料而在混合挤出机或分开的熔融挤出机中生产。静态或动态混合机适合混入发泡剂和可熔结的金属粉末。熔体的冷却可以在混合设备中或在分开的冷却器中进行。可能的造粒方法例如为加压水下造粒、使用旋转刀且通过喷雾冷却 液体而冷却的造粒或通过雾化的造粒。该可熔结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克坦，I·贝林，J·K·W·桑德勒，N·瓦格纳，K·哈恩，C·基伯格，J·库尔图瓦，A·特劳特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：