[发明专利]一种泡沫金属腔体成型材料及其成型方法

说明书

本发明公开了一种泡沫金属腔体成型材料，具体涉及泡沫金属腔体成型材料技术领域，包括以下原料：含水二氧化硅、炭黑、碱金属硅酸盐。本发明腔体成型材料在作为填充球体使用时，可以在渗流铸造时保持完好的球体外形不变，并在冷却后快速被水清洗而获得光滑的内腔体，从而可以实现较大外形尺寸泡沫金属的成型制造；本发明能解决当前泡沫金属渗流铸造中存在的盐类填充材料易腐蚀金属基体、已有填充球体材料质地松散而无法形成光滑内腔体及脱净困难等问题，显著提高泡沫金属的制备尺寸及腔体成型质量，满足大承载防暴、抗冲击等工况条件对大尺寸泡沫金属高强度稳定应用的需求。

技术领域

本发明涉及泡沫金属腔体成型材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种泡沫金属腔体成型材料及其成型方法。

背景技术

现阶段在泡沫金属的制备技术中，主要有发泡法、渗流铸造法和沉积法等。其中，闭孔泡沫金属主要采用发泡法，存在腔体壁薄、孔隙率高的特点，在吸声降噪方面具有显著优势；开孔泡沫金属主要采用的制造技术是渗流铸造法和基于化学预处理的沉积法。

当前的渗流铸造法，都是采用预置腔体成型材料、渗流铸造金属熔浆及腔体成型材料脱净的方法。腔体成型材料主要采用的是可溶性盐(如NaCl、MgSO₄等)或可水化无机材料。以NaCl为代表的可溶性盐在使用中存在电化学腐蚀、腔体成型不光滑的问题，成为影响泡沫金属质量的一个重要因素。现有技术中提出以海泡石、膨润土、蛭石粉为基体的腔体成型材料(填充球体)，有效实现了成型材料的尺寸控制及腔体成型控制，但由于其填充球体水化清理效果不够理想，在制备大尺寸泡沫铝时容易发生内部球体材料清理不彻底，且填充球体表面致密度较低，易出现泡沫金属腔体光洁度偏低的质量问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种泡沫金属腔体成型材料及其成型方法，本发明所要解决的问题是：常规泡沫金属发泡工艺腔体成型不规则、渗流铸造工艺中现有腔体成型材料用盐存在电化学腐蚀、腔体内壁不光滑、腔体材料清理难度大、泡沫金属制备尺寸有限的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种泡沫金属腔体成型材料，包括以下重量百分比的原料：含水二氧化硅20-70％、炭黑20-70％、碱金属硅酸盐2-60％。

在一种优选的实施方式中，包括以下重量百分比的原料：含水二氧化硅30-50％、炭黑30-50％、碱金属硅酸盐10-30％。

在一种优选的实施方式中，包括以下重量百分比的原料：含水二氧化硅35％、炭黑35％、碱金属硅酸盐30％。

在一种优选的实施方式中，碱金属硅酸盐为硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、硅酸钠中的一种或多种。

本发明还提供一种泡沫金属腔体成型材料的成型方法，具体制备步骤如下：

步骤一：按照上述重量百分比称取含水二氧化硅、炭黑和碱金属硅酸盐，将称取的含水二氧化硅、炭黑和碱金属硅酸盐搅拌混合均匀，得到混合粉料备用；

步骤二：向步骤一中得到的混合粉料中加入适量水，然后利用打浆机制成膏状或浆状；

步骤三：将步骤二中得到的膏状或浆状物倒入球形模具中，并利用球形模具对材料进行挤压，同时进行辅助逐级加热来促进球形材料的干燥固化，待温度上升至90-95℃时实现初步干燥固化；

步骤四：初步干燥固化完成后加热至800-1300℃，并保温1-60min，然后冷却成型得到球形材料备用；

步骤五：将步骤四中得到的球形材料作为泡沫金属的腔体成型材料预置在渗流铸造工艺的模具中使用，将泡沫金属的金属原料通过压入或吸入等方式引入含有腔体成型材料的模具中进行渗流铸造及冷却凝固，将其脱模后置于超声波水槽中进行振动清洗，可实现对腔体材料的水化脱净处理，获得腔体规则、通孔连续的泡沫金属材料。