專利名稱：泡沫銅型材的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工領(lǐng)域的泡沫材料制備工藝，特別涉及一種泡沫銅型材的制備工藝。
背景技術(shù)：
泡沫銅是一種具有滲透性好、孔徑和孔隙可控、形狀穩(wěn)定、耐高溫、抗熱震、能再生、可加工、表觀密度低、透過性高、應(yīng)力集中小、比力學(xué)性能高等等特殊性能。作為減震器、 緩沖器、吸能器、過濾器、液體透過器、催化劑載體、多孔金屬電極的重要構(gòu)件，可廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、建筑業(yè)、化工、電化學(xué)工業(yè)、航天工業(yè)、軍事工業(yè)等行業(yè)。傳統(tǒng)泡沫銅的制備方法包括粉末燒結(jié)、纖維燒結(jié)、鑄造法、沉積法，這些方法制備的產(chǎn)品尺寸小、孔隙均勻性差、 生產(chǎn)效率低、成本高，而且無法生產(chǎn)較長長度的各種形狀的型材，因而嚴(yán)重地制約了泡沫銅的生產(chǎn)和應(yīng)用。若能研發(fā)一種圓形、方型、工字型、扁形等各種形狀泡沫銅型材的高效率制備工藝，將極大的推進(jìn)泡沫銅的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。根據(jù)發(fā)明人所進(jìn)行的資料檢索，相關(guān)專利引述如下
1.CN101186982A發(fā)明了一種通孔泡沫銅的制備方法，該方法采用較低熔點(diǎn)的鋁金屬球燒結(jié)體為前驅(qū)體、較高熔點(diǎn)的銅或銅合金為滲流體，采用滲流方法實(shí)現(xiàn)通孔泡沫銅的制備。2. CN101781724A發(fā)明了一種采用配合物制備超細(xì)泡沫銅的方法，該方法通過腐蝕液對(duì)銅進(jìn)行普通化學(xué)腐蝕獲得超細(xì)泡沫銅。3.CN101608271A發(fā)明了一種通孔泡沫銅的制備方法，該方法是以電解銅粉和 NaCl顆粒為原材料，采用燒結(jié)-脫溶技術(shù)制備通孔泡沫銅。4. CN1552950A發(fā)明了一種常快速生產(chǎn)泡沫銅工藝，該工藝采用聚氨酯泡沫棉作為基體，通過表面處理及化學(xué)處理后，直接實(shí)施化學(xué)鍍銅，再經(jīng)過電鍍銅加厚形成半成品，再經(jīng)過去除泡沫棉、氫還原熱處理后得到多孔泡沫銅材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種孔隙均勻性好、生產(chǎn)效率高、長度和形狀幾乎不受限制的泡沫銅型材制備工藝，以克服傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝存在的諸多缺限。本發(fā)明的基本原理如下
由于氫在液態(tài)銅中的溶解度是5. lmg/100g，而在固態(tài)銅中溶解度僅為1.9mg/100g， 兩者相差2. 68倍，因此在銅熔液中溶解的大量氫將在凝固過程中以氣泡形式析出，在連鑄時(shí)，隨著牽引桿的抽拉，銅熔液流經(jīng)結(jié)晶器時(shí)不斷凝固，同時(shí)也在內(nèi)部析出大量氫氣泡，構(gòu)成泡沫銅，凝固的泡沫銅持續(xù)地被牽引桿拉走，后續(xù)的泡沫銅在流出現(xiàn)結(jié)晶器時(shí)持續(xù)形成， 從而制備出長度很長，截面形狀與結(jié)晶器過流口相同的泡沫銅型材。本發(fā)明泡沫銅型材的制備工藝，在氫氣氣氛中通過連鑄的方法獲得內(nèi)部具有大量氫氣孔的泡沫銅型材，其特征在于包括以下步驟
(1)把純度>99%的銅料放入高壓爐內(nèi)的熔煉坩堝，鎖緊高壓爐；(2)對(duì)高壓爐抽真空，使?fàn)t內(nèi)壓力<1.OPa ；
(3)加熱熔煉坩堝熔化銅料；
(4)向高壓爐充入氫氣；
(5)保溫使氫氣在高溫下溶解到銅熔液中；
(6)把銅熔液倒入高壓爐內(nèi)的電阻加熱的連鑄坩堝內(nèi)；
(7)持續(xù)抽拉牽引桿，使銅熔液流經(jīng)結(jié)晶器，即拉制出與結(jié)晶器過流口形狀一致的泡沫銅型材。所說的步驟(4)充入氫氣達(dá)到壓力0. 2 2MPa。所說的步驟(5)銅熔液保溫溫度為1350 1550°C，保溫時(shí)間為10 60min。所說的步驟(6)連鑄坩堝加熱溫度為1200 1400°C。所說的步驟(7)牽引桿的抽拉速率為10 50mm/min。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1.該工藝?yán)脷湓谝簯B(tài)銅和固態(tài)銅中的溶解度顯著差異，用連鑄的方法來制備泡沫銅，氣孔分布均勻，生產(chǎn)效率很高，工藝可控性強(qiáng)，操作簡單。2.該工藝只要改變結(jié)晶器過流口的形狀，即可以直接做成各種截面形狀的泡沫銅型材。


圖1是泡沫銅型材制備工藝原理示意圖。圖2是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)例，保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。實(shí)施例1 制備直徑30mm的泡沫銅棒材，具體步驟如下
1.把純度>99%的銅料放入高壓爐(1)內(nèi)的熔煉坩堝(2)，鎖緊高壓爐(1)；
2.對(duì)高壓爐(1)抽真空，使?fàn)t內(nèi)壓力<1.01 ；
3.加熱熔煉坩堝(2)熔化銅料；
4.向高壓爐(1)充入氫氣至高壓爐(1)內(nèi)壓力0.2MPa ；
5.1450°C下保溫 60min ；
6.連鑄坩堝(3)加熱到1300°C，把銅熔液倒入連鑄坩堝(3)內(nèi)；
7.以30mm/min的速率持續(xù)抽拉牽引桿(4)，使銅熔液流經(jīng)結(jié)晶器(5)的直徑為30mm的圓形過流口，即拉制出直徑為30mm的圓形泡沫銅棒材。實(shí)施例2 制備寬50mm、厚5mm的泡沫銅板材，具體步驟如下
1.把純度>99%的銅料放入高壓爐(1)內(nèi)的熔煉坩堝(2)，鎖緊高壓爐(1)；
2.對(duì)高壓爐(1)抽真空，使?fàn)t內(nèi)壓力<1.01 ；
3.加熱熔煉坩堝(2)熔化銅料；
4.向高壓爐(1)充入氫氣至高壓爐(1)內(nèi)壓力2MPa;
5.1350°C下保溫 60min ；
6.連鑄坩堝(3)加熱到1200°C，把銅熔液倒入連鑄坩堝(3)內(nèi)；
7.以lOmm/min的速率持續(xù)抽拉牽引桿(4)，使銅熔液流經(jīng)結(jié)晶器(5)的開口尺寸為 50X5mm的過流口，即拉制出截面為50mm、厚5mm的泡沫銅板材。實(shí)施例3 制備寬50mm、厚5mm的泡沫銅板材，具體步驟如下
1.把純度>99%的銅料放入高壓爐(1)內(nèi)的熔煉坩堝(2)，鎖緊高壓爐(1)；
2.對(duì)高壓爐(1)抽真空，使?fàn)t內(nèi)壓力<1.01 ；
3.加熱熔煉坩堝(2)熔化銅料；
4.向高壓爐(1)充入氫氣至高壓爐(1)內(nèi)壓力l.OMPa;
5.1400°C下保溫 60min ；
6.連鑄坩堝(3)加熱到1300°C，把銅熔液倒入連鑄坩堝(3)內(nèi)；
7.以50mm/min的速率持續(xù)抽拉牽引桿(4)，使銅熔液流經(jīng)結(jié)晶器(5)的開口尺寸為 50X5mm的過流口，即拉制出截面寬50mm、厚5mm的泡沫銅板材。實(shí)施例4 制備外徑為25mm、內(nèi)徑20 mm泡沫銅管材，具體步驟如下
和實(shí)施例3的情況基本上相同，只是本實(shí)施例制備的是泡沫銅管材，其結(jié)晶器(5)的過流口為內(nèi)芯尺寸20mm的管型過流口，其制備條件和實(shí)施例3的情況相同。
權(quán)利要求
1.泡沫銅型材的制備工藝，在氫氣氣氛中通過連鑄的方法獲得內(nèi)部具有大量氫氣孔的泡沫銅型材，其特征在于包括以下步驟(1)把純度>99%的銅料放入高壓爐內(nèi)的熔煉坩堝，鎖緊高壓爐；(2)對(duì)高壓爐抽真空，使?fàn)t內(nèi)壓力<1.OPa ；(3)加熱熔煉坩堝熔化銅料；(4)向高壓爐充入氫氣；(5)保溫使氫氣在高溫下溶解到銅熔液中；(6)把銅熔液倒入高壓爐內(nèi)的電阻加熱的連鑄坩堝內(nèi)；(7)持續(xù)抽拉牽引桿，使銅熔液流經(jīng)結(jié)晶器，即拉制出與結(jié)晶器過流口形狀一致的泡沫銅型材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備工藝，其特征在于所說的步驟(4)充入氫氣達(dá)到壓力0.2 2MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制備工藝，其特征在于所說的步驟(5)銅熔液保溫溫度為 1350 1550°C，保溫時(shí)間為10 60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制備工藝，其特征在于所說的步驟(6)連鑄坩堝加熱溫度為 1200 1400°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的制備工藝，其特征在于所說的步驟(7)牽引桿的抽拉速率為 10 50mm/mino
全文摘要
本發(fā)明提出了一種泡沫銅型材的制備工藝。本發(fā)明工藝在密封良好且耐高壓的爐體內(nèi)，對(duì)爐體抽真空，用熔煉坩堝熔化銅，通入氫氣，使銅熔液中溶解大量氫氣，然后把銅熔液澆入連鑄坩堝，連鑄坩堝內(nèi)的銅熔液通過連鑄結(jié)晶器后凝固成與結(jié)晶器過流口形狀一致的型材，由于氫氣在液態(tài)銅中的溶解度遠(yuǎn)大于固態(tài)銅中溶解度，因此銅凝固過程中氫氣以氣泡形式析出，獲得的銅型材內(nèi)部具有大量氫氣泡，構(gòu)成了泡沫銅型材。使用本發(fā)明工藝制備泡沫銅型材具有氣孔分布均勻、型材的形狀不限、長度長、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于軍事工業(yè)、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、建筑業(yè)等。
文檔編號(hào)B22D11/04GK102443715SQ201110116539
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者周榮, 岑啟宏, 蔣業(yè)華, 金青林, 黎振華 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)