[发明专利]泡沫镁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及有开或闭孔隙的合金的制造，具体地说是泡沫镁合金的制备方法。

背景技术

泡沫金属是由基体金属和分布在其中的气孔组成的非均质材料。由于泡沫金属在受压、弯曲和扭转时具有良好的机械性能和良好的热学、声学性能而具有广泛的应用领域，例如，用作为轻质结构材料和生物体植入材料，被用来制作爆炸缓冲器件、流体过滤器和接触反应支撑体。虽然目前对泡沫金属的研发还主要集中于泡沫铝合金，然而由于镁的密度仅为铝的2/3，故泡沫镁合金的轻质优点将比泡沫铝合金更为突出，因此对泡沫镁合金的研发已经越来越引起人们的关注。

目前，轻质泡沫镁合金的制备大多数是采用渗流铸造法和熔体发泡法。例如，CN1544671公开的一种泡沫镁制备工艺和CN101220424公开的一种制作泡沫镁合金的方法，均属于采用渗流铸造法；CN1966748公开的熔体直接发泡制备泡沫镁的方法和CN101135015公开的泡沫镁的熔体发泡制备方法，均属于采用熔体发泡法。上述制备方法的主要缺点是：

(1)工艺过程复杂、周期长、产率低和易残留杂质。

以CN101220424公开的一种制作泡沫镁合金的方法为例，该专利制备泡沫镁合金分为三个阶段，各阶段都具有一定的不足之处，主要体现在：a)该专利首先需要制作石膏型，根据该专利权利要求书2所述，仅加热后保温去除聚氨酯海绵的过程就需要十三小时左右，加之石膏浆的自然硬化和加热升温等环节，石膏型制备至少需要十几个小时才能完成；同时，制作石膏模型的工艺过程复杂且制作“形状完整没有裂纹”的泡沫状石膏模型成功率低，所制备的石膏模型不可避免会产生形状不完整或裂纹等缺陷；b)该专利需要将镁合金熔液浇注到石膏模型的孔隙中，在此期间，需要模型预热、抽真空等环节，工艺过程复杂且很难保证镁合金溶液对石膏模型的充分填充；c)该专利需要通过流水溶解和冲刷去除石膏，该过程不仅耗时长且很难将被泡沫镁合金包裹的石膏彻底清除，特别是小孔隙中的石膏残渣，不可避免会在泡沫镁合金中残留石膏杂质。由此可见，采用该专利制备泡沫镁合金的工艺过程复杂、周期长、产率低、易残留杂质。

(2)制得的泡沫镁合金具有通孔结构，应用范围较窄。

这类制备方法制备的泡沫镁合金产品具有通孔结构。通孔结构的泡沫金属具有孔隙率高、孔结构分布均匀、具有三维骨架结构、通透性好等特点，主要作为过滤材料使用。作为过滤材料，难免会接触液态的具有腐蚀性的化学溶液。但由于镁合金的化学活性高，其不适合在腐蚀性环境应用，所以泡沫镁合金一般不适合制备成通孔结构并作为过滤材料使用，因此，该类制备方法制备的泡沫镁合金应用范围较窄。

(3)以石膏模型来制备泡沫镁合金，对镁合金的结构和性能具有不良影响。

CN101220424公开的一种制作泡沫镁合金的方法是首先用石膏浆料制作成泡沫状石膏模型，待其硬化后再将镁合金熔液浇注到石膏模型的孔隙中，形成石膏型-镁合金复合体，待其冷却固化后，通过流水溶解和冲刷除去复合体中的石膏来实现泡沫镁合金的多孔结构。该专利采用的石膏浆料主要成分为CaSO₄·2H₂O、MgSO₄和硼酸，在其采用流水溶解和冲刷清理石膏的过程中，由于镁具有较高的化学和电化学活性，液体环境会造成泡沫镁合金的腐蚀速度加快；而且，此时的泡沫镁合金孔结构比较脆弱，长时间去除石膏型的过程中会造成孔结构的腐蚀、破坏甚至坍塌。因此，采用该专利方法制备泡沫镁合金对其结构和性能会造成不利影响。

另外，CN101135012披露了粉末压制制备多孔泡沫镁的方法，该制备方法的主要缺点是：

(1)制备工艺复杂、效率低并成本高。

该专利方法制备多孔泡沫镁合金主要采用了制粉、烘干、装料和热压四道工序，且在采用热压工艺制备出泡沫镁合金粉末压坯后，还需要通过对压坯进行热轧等机械加工才得到多孔泡沫镁产品，因此工艺过程复杂、制备周期长、效率低和成本高。

(2)所制备的多孔泡沫镁合金孔隙率低，孔结构分布不均且孔的形状不规则。