[发明专利]一种制备泡沫钢的方法

说明书

本发明涉及一种制备泡沫钢的方法，将钙颗粒与成型剂混合，使钙颗粒浸润；同时将钙粉与铁粉进行混合，再将浸润钙颗粒与钙粉铁粉混合物进行混合，混匀后经压制成块得到压制块，压制块再经真空烧结，使钙以液体的形式从压制块中熔除，得到纯净的泡沫钢。本发明采用金属钙作为造孔材料，通过烧结过程使金属钙以液态形式从泡沫钢中熔除，钙在铁基体中无残留，保证了泡沫钢的性能；同时，在烧结过程中钙对钢中的氧、硫等杂质元素进一步进行脱除，起到净化钢质的作用，从而进一步提高了泡沫钢的性能。

技术领域

本发明涉及泡沫钢生产技术领域，尤其涉及一种制备泡沫钢的方法。

背景技术

泡沫钢是一种钢基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的结构-功能一体化材料。作为功能材料，它具有吸声、隔热、阻燃、电磁屏蔽等多种性能。作为结构材料，通过改变孔隙率和孔结构，可以改变钢材的密度、弹性模量和屈服强度。在相同用钢量的情况下，通过合理的设计可以有效地提高结构构件整体稳定和局部稳定性能，从而提高承载力，达到节约钢材的目的。

目前，泡沫钢的制备方法主要有熔体金属发泡法、金属沉积法、空心球烧结法、渗流法和粉末烧结法。熔体金属发泡法无法使发泡剂均匀分散到熔体中，气泡大小和分布的均匀性难以控制，获得的材料力学性能等较差；空心球法存在空心球制备困难、工艺设备要求高等不足；渗流法工艺流程长、先驱体难以完全去除。粉末烧结法是一种工艺简单、成本较低的制备方法，并且其孔隙率、孔径和孔径分布都可以有效地进行控制。

公开号为CN102392173B的中国发明专利公开了“一种开孔泡沫钢的制备方法”，采用熔点高于钢的不同直径的偏铝酸钠颗粒为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，用水将前驱体偏铝酸钠从复合体中溶解，得到开孔泡沫钢；前驱体偏铝酸钠颗粒的大小直径为：0.1mm-10mm；偏铝酸钠颗粒在1000-1100℃干燥5-6小时；偏铝酸钠在渗流前要在400-600℃的温度下预热2-30分钟；钢基体的熔化温度高于钢基体熔点50-100℃；压力渗流时控制渗入压力为10-100MPa，渗流温度比偏铝酸钠颗粒熔化温度低10-50℃，渗流速度为1mm/s-20mm/s，渗流后得到的复合体进行水洗。该发明工艺简单、成本低。其采用偏铝酸钠颗粒作为渗流的前驱体，对渗流后的复合体进行水洗去除偏铝酸钠，但无法彻底清除，残留在金属中的偏铝酸钠对性能会有不利影响，严重影响泡沫金属的使用效果。

公开号为CN100572576C的中国发明专利公开了“一种通孔泡沫钢的制备方法”，采用熔点低于钢的不同直径的铜金属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沫钢。该发明的工艺简单、低成本、材料可循环利用、不污染环境的特点，可实现工业化生产。其以金属铜作为前驱体，渗流温度远远高于铜的熔点，在渗流过程中不能保证金属铜不出现熔化的现象，造成泡沫钢内孔分布不均匀，同时熔除金属铜是在高温下进行的，此时部分铜会溶入到钢中，形成铁铜合金，对最终的产品性能产生不利影响。

总之，现有技术中因造孔剂均无法在制备泡沫钢时完全去除掉，对泡沫钢的性能产生了不利的影响，使泡沫钢的性能不均匀，不能发挥泡沫钢的优势。因此，急需研发一种在烧结过程能够不留残余，充分保障泡沫钢性能，且工艺简单，安全可靠，甚至对产品的质量有所提升的泡沫钢制备方法。

发明内容

本发明提供了一种制备泡沫钢的方法，采用金属钙作为造孔材料，通过烧结过程使金属钙以液态形式从泡沫钢中熔除，钙在铁基体中无残留，保证了泡沫钢的性能；同时，在烧结过程中钙对钢中的氧、硫等杂质元素进一步进行脱除，起到净化钢质的作用，从而进一步提高了泡沫钢的性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种制备泡沫钢的方法，将钙颗粒与成型剂混合，使钙颗粒浸润；同时将钙粉与铁粉进行混合，再将浸润钙颗粒与钙粉铁粉混合物进行混合，混匀后经压制成块得到压制块，压制块再经真空烧结，使钙以液体的形式从压制块中熔除，得到纯净的泡沫钢。