[发明专利]一种利用沉球吸热促进金属均匀发泡的工艺

说明书

本发明公开了一种利用沉球吸热促进金属均匀发泡的工艺，本发明利用低温金属球沉入到金属发泡熔体中，让低温金属球从金属发泡熔体内部吸热，使金属发泡熔体从内部迅速冷却至凝固临界点，降低金属发泡熔体流动性，然后缓慢撤出金属球，再进行保温控制凝固速度，延长发泡时间，这样既可以避免气泡上浮，又能使金属发泡熔体继续完成发泡，减少金属发泡熔体中泡体与液体.分层，提高成品率，控制返工率，降低铸造成本。

技术领域

本发明涉及金属发泡技术领域，具体为一种利用沉球吸热促进金属均匀发泡的工艺。

背景技术

多孔泡沫金属材料由金属骨架及孔隙所组成，是近年来发展起来的一种功能材料。自问世以来，作为结构材料，它具有轻质、高比强度的特点；作为功能材料，它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、防火、防潮、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种良好物理性能，兼之其易加工、易安装、可表面涂装和循环利用的特点，适应了当前发展的需要，在国内外一般工业领域及高技术领域得到了越来越广泛的应用。

泡沫金属是在纯金属或金属合金熔体中加入粘稠剂、发泡剂等添加剂，经过发泡工艺而成的新材料，同时兼有金属和气泡特征。目前已研制出的多孔泡沫金属材料有泡沫铝、泡沫铝合金、泡沫镍、泡沫锌、泡沫铅、泡沫钛等，其中泡沫铝的研究最早，并在实际应用中展现出广阔的前景。

虽然泡沫金属具有很好的应用前景，但由于冶炼加工工艺不够成熟，存在着许多难题尚未很好地解决，突出地表现在：在金属冶炼发泡过程中，由于熔融金属流动性好，气泡和金属密度悬殊大，熔体从外部冷却缓慢，导致金属有机会下沉、气泡容易上浮，发泡体在流动性刚好得到控制又能不影响发泡的温度区间持续时间很短，导致要么熔体流动性控制过早温度降得过早过低导致熔体不能充分发泡，要么外部冷却过快会导致内外生熟不一，出现空芯现象，要么流动性控制晚形成泡体和固体分层明显，上述三种情况都会造成成品率极低，产品返工率高，导致冶炼能耗高、发泡剂消耗多，生产成本和产品价格居高不下，从而制约着泡沫金属的推广和应用。

我公司以前曾有利用低温陶球置入发泡熔体从内部冷却提高发泡材料的均匀度技术，见《一种硬质轻体复合材料的均匀发泡与复合工艺》 (专利申请号201711009175.9)，但该技术是将陶球作为填充剂置入发泡熔体后不再分离出来，形成的是金属与非金属复合发泡材料。但在金属发泡材料铸造技术中，至今尚没有能够将携冷物输入发泡熔体内部吸热后又迅速撤出直接铸造纯金属发泡材料技术。

为此提出将低温金属球沉入发泡熔体中吸热后撤出的思路实现熔体内外同步冷却，既能使发泡体内部温度维持在流动性临界点较长时间有利于自由发泡，又能保证熔体自上而下都能发泡，使生成的气泡不漂浮，从而提高了泡沫金属的成品率，控制产品返工率，降低铸造成本，提升技术竞争力。

发明内容

针对现有技术存在的工艺缺陷，本发明提出将低温金属球沉入发泡熔体中，让低温金属球从正在发泡的金属熔体内部吸热，使金属发泡熔体从内部迅速冷却至凝固临界点，降低发泡熔体流动性，然后缓慢撤出金属球，再通过保温控制凝固速度，延长发泡时间，这样既可以避免气泡上浮，又能使金属发泡熔体继续完成发泡，从根本上解决了金属发泡中泡体漂浮产生分层的难题，提高了泡沫金属的成品率，控制产品返工率，降低铸造成本。

一种利用沉球吸热促进金属均匀发泡的工艺，步骤如下：

(1)根据金属发泡熔体大小将所需的金属球如钢球加工成立体空间结构的低温金属球阵待用；

(2)将步骤(1)制备的低温金属球阵通体冷却至设定的低温待用 (该温度要依据发泡熔体总量、温度以及金属球需要吸收热量多少进行核算确定)；

(3)同步准备冷却池，冷却池长宽高均分别是发泡模具长宽高的1.5 倍左右，冷却池四周为金属网状结构，孔径略小于冷却砂粒直径，两层池盖，池盖也为网状结构，但网孔直径是冷却砂粒直径的3-5倍。