CN103898350A - 一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法。具体步骤为：1）混料：按质量比例将发泡剂、去离子水和分散剂，用振动球磨机混合；2）砂磨：将粉料放入砂磨机中，同时加入铁氧体、铝粉、氧化铝粉；3）成型：将砂磨后的浆料进行成型得到生坯；4）发泡：将生坯干燥后，进行高温保温发泡，然后在空气中自然冷却，得到泡沫铝/铁氧体复合吸波材料。本发明的优点在于：1）本发明的发泡剂可解决TiH2作为发泡剂存在价格昂贵、操作条件苛刻的问题。2）本发明的发泡剂可通过改变原料配比来调节泡沫铝的孔隙率和孔径分布，从而调节泡沫铝/铁氧体复合材料的吸波性能。

Description

一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合吸波材料的制备方法，具体涉及一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法。
背景技术
随着计算机、变电站、无线通讯站及传感器等高新技术的普及，吸波材料已经进入了被广泛应用的阶段。在人们的日常工作和生活中，一些电子电器设备的普及所带来的电磁辐射及干扰问题日益严重，由电磁波辐射引起的问题在人们追求高质量生活的今天正在逐渐引起公众的关注。
吸波材料按工作原理可分为干涉型和吸收型两大类，其中吸收型吸波材料又可分为磁损耗型和电损耗型两种。磁损耗型吸波材料主要特点是具有较高的磁损耗正切角，利用磁滞损耗、畴壁共振和自然共振、后效损耗等磁极化机制衰减吸收电磁波，主要包括铁氧体粉体、羰基铁粉、超细金属粉、纳米相材料等。电损耗型吸波材料主要特点是具有较高的电损耗正切角，依靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化衰减吸收电磁波，主要包括导电碳黑、碳化硅、金属短纤维、导电高分子等。
目前，对于吸波材料来说，单纯的磁损耗型或电损耗型不能满足实际应用的需要，且单独使用这些材料时大多存在吸波能力弱，吸波频带窄、质量重、不耐高温和机械性能较差等不足。为了满足实际需求，就要在传统吸波材料的基础上，突破原有材料的局限，积极研制新型吸波剂，探索集磁损耗和电损耗于一身的复合型吸波材料，并且满足电磁干扰材料“薄、轻、宽、强”的要求。
多样化孔隙为特征的超轻型多孔金属实现了结构材料的轻质多功能化，因其具有轻质，高比强度，高能量吸收，声、热、电磁屏蔽及其多功能兼容等特点，正成为目前的研究热点之一。
泡沫铝是一种新型功能材料，它是金属铝基体中分散着无数气泡的类似泡沫状的超轻金属材料，一般孔隙率为40%～98%。
目前最具商业价值的泡沫铝制备工艺是熔体发泡法，可以生产大尺寸且具有规则孔洞结构的闭孔泡沫铝。但到目前为止，鲜有大规格闭孔泡沫铝制品商业化应用的报道。存在的问题主要表现在：（1）传统工艺大都采用 TiH2等作为发泡剂及金属钙作为增粘剂，TiH2 类发泡剂分解速度快的特点使得该法操作条件苛刻，成品率低；（2）昂贵TiH2类发泡剂及金属钙的使用，也进一步提高了闭孔泡沫铝的制造成本。因此，开发可替代 TiH2类发泡剂的新型材料意义重大。
专利CN 102002300B公开了一种泡沫铝合金吸波材料的制备方法，该方法包括泡沫铝合金基体的表面预处理、吸波涂料的制备和喷涂，其中聚苯胺为吸波剂，掺杂的稀土元素进一步提高了聚苯胺的吸波性能。同时，泡沫铝的多孔结构，使得电磁波多次反射、散射和干涉，增加其能量损失。
发明内容
本发明的目的在于一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，即在制备泡沫铝的过程中掺杂铁氧体吸波材料。
实现本发明目的的技术方案为：一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其具体步骤如下：
1）混料：按质量比例将发泡剂、去离子水和分散剂，用振动球磨机混合0.5～3小时后得到粉料；
2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入铁氧体、铝粉、氧化铝粉，砂磨 0.5～3小时得浆料；
3）成型：将上述砂磨后的浆料进行成型得到生坯；
4）发泡：将生坯干燥后，在600～800℃恒温，保温5～10min，在空气中自然冷却，得到泡沫铝/铁氧体复合吸波材料。
进一步地，在上述步骤1）中，所述的发泡剂、去离子水和分散剂的质量百分比为1：（10～50）：（0.2～0.5）。
进一步地，所述的发泡剂，按质量百分比表示，由白云石32%～52%、碳酸钙25%～35%、硫酸钙5%～10%、碳粉10%～18%和硅粉5%～10%组成。
进一步地，所述的分散剂为聚乙烯醇或甲基纤维素。
进一步地，在上述步骤2）中，所述的铁氧体、铝粉和氧化铝粉的质量百分比为1：（1～10）：（1～5），所述的铁氧体与发泡剂的质量百分比为（1～5）：1。
进一步地，所述的铁氧体为镍锌铁氧体，粒径为3～5μm。
进一步地，所述的镍锌铁氧体的组分及含量的重量比为：Fe2O3 40～60%、NiO 10～30%、ZnO 20～40%，其余为添加剂。
进一步地，所述的添加剂为BaO或者Bi2O3。
本发明与现有技术相比，具有的优点在于：1）本发明的发泡剂可解决TiH2作为发泡剂存在价格昂贵、操作条件苛刻的问题。2）本发明的发泡剂可通过改变原料配比来调节泡沫铝的孔隙率和孔径分布，从而调节泡沫铝/铁氧体复合材料的吸波性能。3）本发明中的白云石，可分解出大量气体，选用的碳粉、硅粉作为调节剂，不但调节发泡剂的发泡性能，而且增强了泡沫铝的耐温性能。4）本发明的泡沫铝/铁氧体复合材料，能满足“薄、轻、宽、强”的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
1）混料：称取100克发泡剂（成分：白云石32克、碳酸钙35克、硫酸钙10克、碳粉13克、硅粉10克），5千克去离子水和50克聚乙烯醇，用振动球磨机混合0.5小时后得到粉料；
2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入100克镍锌铁氧体（成分Fe2O3 40克、NiO 10克、ZnO 40克、BaO 10克，粒径为3μm）、100克铝粉、100克氧化铝粉，砂磨 0.5小时得浆料；
3）成型：将上述砂磨后的浆料进行成型得到生坯；
4）发泡：将生坯干燥后，在600℃恒温，保温5min，在空气中自然冷却，得到泡沫铝/铁氧体复合吸波材料。
实施例2
1）混料：称取100克发泡剂（成分：白云石52克、碳酸钙25克、硫酸钙5克、碳粉10克、硅粉8克），5千克去离子水和20克聚乙烯醇，用振动球磨机混合0.5小时后得到粉料；
2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入500克镍锌铁氧体（成分Fe2O3 60克、NiO 10克、ZnO 20克、BaO 10克，粒径为5μm）、5千克铝粉、2.5千克氧化铝粉，砂磨 3小时得浆料；
3）成型：将上述砂磨后的浆料进行成型得到生坯；
4）发泡：将生坯干燥后，在800℃恒温，保温10min，在空气中自然冷却，得到泡沫铝/铁氧体复合吸波材料。
实施例3
1）混料：称取100克发泡剂（成分：白云石40克、碳酸钙30克、硫酸钙6克、碳粉18克、硅粉6克），3千克去离子水和30克甲基纤维素，用振动球磨机混合0.5小时后得到粉料；
2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入100克镍锌铁氧体（成分Fe2O3 45克、NiO30克、ZnO 20克、BaO 5克，粒径为3μm）、700克铝粉、300克氧化铝粉，砂磨2小时得浆料；
3）成型：将上述砂磨后的浆料进行成型得到生坯；
4）发泡：将生坯干燥后，在650℃恒温，保温5min，在空气中自然冷却，得到泡沫铝/铁氧体复合吸波材料。
本发明并不局限于以上实施例，实施例1～3仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的实质情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1）混料：按质量比例将发泡剂、去离子水和分散剂，用振动球磨机混合0.5～3小时后得到粉料；
2）砂磨：将上述粉料放入砂磨机中，同时加入铁氧体、铝粉、氧化铝粉，砂磨 0.5～3小时得浆料；
3）成型：将上述砂磨后的浆料进行成型得到生坯；
4）发泡：将生坯干燥后，在600～800℃恒温，保温5～10min，在空气中自然冷却，得到泡沫铝/铁氧体复合吸波材料。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述的发泡剂、去离子水和分散剂的质量百分比为1：（10～50）：（0.2～0.5）。
3.根据权利要求1或2所述的一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂，按质量百分比表示，由白云石32%～52%、碳酸钙25%～35%、硫酸钙5%～10%、碳粉10%～18%和硅粉5%～10%组成。
4.根据权利要求1或2所述的一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为聚乙烯醇或甲基纤维素。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的铁氧体、铝粉和氧化铝粉的质量百分比为1：（1～10）：（1～5），所述的铁氧体与发泡剂的质量百分比为（1～5）：1。
6.根据权利要求1或5所述的一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述的铁氧体为镍锌铁氧体，粒径为3～5μm。
7.根据权利要求6所述的一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述的镍锌铁氧体的组分及含量的重量比为：Fe2O3 40～60%、NiO 10～30%、ZnO 20～40%，其余为添加剂。
8.根据权利要求7所述的一种泡沫铝/铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述的添加剂为BaO或者Bi2O3。
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