[发明专利]吹气发泡连续生产闭孔泡沫铝的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料加工领域，尤其涉及一种熔体-气体发泡法连续生产闭孔泡沫铝的方法及设备。

背景技术

闭孔泡沫铝是一种新型结构功能材料，其以独特的结构表现出特殊的物理、化学和力学性能与可回收性等。作为结构材料，它具有轻质和高比强度的特点；作为功能材料，它同时具备吸声、隔声、隔热、阻燃、减震、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。所以其在冶金、机械、交通运输、航空航天、化工、电子通讯、建筑、军备及汽车等领域均有广泛应用。

常用的制备闭孔泡沫铝的方法主要有粉末冶金法、熔体-固体发泡剂法与熔体-气体发泡法。

粉末冶金法由于成本较高，只适合于铸造加工一些小零件，不适用于大规模工业生产。

熔体-固体发泡剂法的工艺简单、生产成本低于粉末冶金法，但只能够进行批量生产。

熔体-气体发泡法是当前唯一能够进行连续生产闭孔泡沫铝的方法，具有所制备泡沫铝的孔隙范围大，且生产成本低廉的优点。但是，现行的铝熔体-气体发泡方法存在下列明显不足：

(1)在其它发泡工艺条件恒定时，铝熔体泡沫的尺寸只能够随通入气体的压力或流量的提高而增大，不能够人为控制使其减小，导致在制备小孔径的高密度泡沫铝时的生产效率低；

(2)由于无法产生尺寸均匀一致的铝熔体泡沫，所以闭孔泡沫铝的密度均匀性差，导致了同密度泡沫铝的显著性能差异[R.Edwin Raj，B.S.S.Daniel，Structural and compressive property correlation of closed-cell aluminum foam，J，Alloys Comp.，467(2009)1-2，550-556.A.E.Simone，L.J.Gibson，Aluminum foams produced by liquid-state processes.Acta Materialia，46(1998)9，3109-3123.]；

(3)不能按预定孔径生产泡沫铝产品。

可见，铝熔体气体发泡法中泡沫尺寸及其均匀性的控制是高效率连续生产高性能闭孔泡沫铝的关键技术。

发明内容

为解决上述铝熔体-气体发泡方法存在的问题，本发明提供了一种高效率且低成本的能够精确控制泡沫铝产品孔径和密度的连续生产闭孔泡沫铝的方法与装置。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种吹气发泡连续生产闭孔泡沫铝的设备，包括由调速电机驱动的往复运动机构、发泡装置和传送网带系统；

所述往复运动机构包括曲柄连杆机构和微孔排管底吹气装置，所述微孔排管底吹气装置是相连通的斜立的L型通气管和一根以上的水平出气管构成的一体结构，所述通气管的水平下端口与所述水平出气管相连，通气管的上端与曲柄连杆机构相连接，所述水平出气管上分布有出气微孔，所述出气微孔的直径为0.08～0.5mm；

所述发泡装置包括发泡炉和发泡槽，发泡炉包覆于发泡槽的外围，所述发泡槽由隔板分隔成蓄液室和发泡室两部分，所述隔板插嵌于发泡槽壁上沿的槽道中并且可在外力推动下沿所述槽道滑动至一定位置悬空，所述发泡室上沿水平截面的长小于1220mm，宽为15～150mm；

所述传送网带系统包括驱动轮、从动轮、传送网带和弧形过渡结构，所述传送网带在传送过程中经过弧形过渡结构，所述弧形过渡结构设置于所述发泡槽的发泡室侧的槽壁上沿外侧，与所述槽壁的内沿在上沿处相切；所述的弧形过渡机构可以是圆弧板、滚筒、栅板、栅管等结构形式；

所述水平出气管置于所述发泡室底部。

具体的，所述水平出气管是金属或陶瓷材料。

进一步的，所述出气微孔是在所述水平出气管上钻出的孔，或者是在水平出气管上钻孔后用高温胶粘接上空心陶瓷管而形成。

利用上述设备连续生产闭孔泡沫铝的方法，包括如下步骤：

第一步，制备成分均匀的铝熔体：将原料，可以是纯铝或铝硅合金、变形铝合金、废铝熔化，在680～750℃加入金属镁作为湿润促进剂，以提高后续加入的陶瓷颗粒与熔体的湿润性，避免陶瓷颗粒在熔体中的沉降，以维持铝熔体的成分均匀，其加入量为原料质量的0.5～4％，并进行搅拌；待镁完全熔解后，加入粒度小于30μm的碳化硅粉或者粒度小于20μm的氧化铝粉作为陶瓷增粘剂，以调整铝熔体的粘度，其加入量分别为熔体体积8～25％和5～15％，并充分搅拌均匀，形成成分均匀的铝熔体；