CN104478337B

CN104478337B - 一种泡沫铝材料

Info

Publication number: CN104478337B
Application number: CN201410779469.XA
Authority: CN
Inventors: 张宇; 张励
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology Changshu Research Institute Co Ltd
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology Changshu Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: CN104478337A

Abstract

本发明涉及一种泡沫铝材料，属于泡沫铝材料领域。该泡沫铝材料由发泡坯料、铝粉和发泡剂制成，其特征在于：以质量百分数计，包括发泡坯料40～60%、铝粉15～40%和发泡剂10～25%，所述的发泡剂，按质量百分比表示，由白云石35%～50%、碳酸钙26%～34%、水玻璃5～15%和碳粉12%～16%组成。本发明具有的优点：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。发泡剂中添加的水玻璃，高温下发泡坯料、铝粉与发泡剂相互共熔，材料内部呈现密集的闭孔气孔，可获得多孔性、轻质的泡沫铝材料结构。

Description

一种泡沫铝材料

技术领域

本发明涉及一种泡沫铝材料，属于泡沫铝材料领域。

背景技术

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。

文献：左孝青，周芸，赵国宾等，CaCO₃发泡剂制备泡沫铝工艺研究，稀有金属，2004（1），195～198.公开了一种以CaCO₃为发泡剂制备泡沫铝的方法，即Al-Si12在熔融状态下，加入活性剂Mg镁粉，再与SiC颗粒混合均匀，然后加入发泡剂CaCO₃搅拌，进行发泡保温，最后冷却。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的泡沫铝材料，具有轻质、隔热、保温、耐腐蚀、机械强度高的特点。

实现本发明目的的技术方案为：一种泡沫铝材料，该泡沫铝材料由发泡坯料、铝粉和发泡剂制成，其以质量百分数计，包括发泡坯料40～60%、铝粉15～40%和发泡剂10～25%，所述的发泡剂，按质量百分比表示，由白云石35%～50%、碳酸钙26%～34%、水玻璃5～15%和碳粉12%～16%组成。

所述的发泡剂为颗粒状，粒径为40～80μm。

所述的发泡剂可由下述方法制得：

1）混料：对白云石和碳酸钙进行配料，用振动球磨机混合0.5～2小时后得到混合粉料，；

2）砂磨：将上述混合粉料放入砂磨机中，同时加入碳粉和水玻璃，砂磨0.5～2小时得浆料；

3）造粒：将上述砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒。

进一步优选地，本发明所述的发泡坯料，以质量百分计，包括水泥40%～60%、膨胀玻化微珠20%～40%、硫酸钠5%～15%和羟甲基纤维素5%～15%。其制备方法为：

1）按重量百分比，称取水泥、膨胀玻化微珠和硫酸钠，经混合、研磨，制得混合粉料；

2）将羟甲基纤维素溶于水中，用质量浓度为10%～20%的碱性溶液调节体系pH值为8～10，再将体系升温至60℃～80℃，加入所制得的混合粉料，保温搅拌1～3小时，抽滤、脱水和干燥。

其中，羟甲基纤维素与水的质量比为1：10。

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。发泡剂中添加的水玻璃，高温下发泡坯料、铝粉与发泡剂相互共熔，材料内部呈现密集的闭孔气孔，可获得多孔性、轻质的泡沫铝材料结构。3）发泡剂中的白云石，可分解出大量气体，选用的碳粉作为调节剂，不但调节发泡剂的发泡性能，而且增强了泡沫陶瓷的耐温性能。

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

按发泡坯料40%、铝粉40%、发泡剂20%的比例称取后，混合粉碎均匀，压制成预成型块，通过烧结-冷却工艺即制成泡沫铝材料。其中，发泡剂的成分为：白云石35%、碳酸钙34%、水玻璃15%和碳粉16%，具体的，该发泡剂的制备步骤为：称取白云石35克和碳酸钙34克，用振动球磨机混合0.5小时；然后在砂磨机中进行砂磨，同时加入碳粉16克和水玻璃15克，砂磨0.5小时；最后将砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒，粒径为40μm。

实施例2

按发泡坯料60%、铝粉15%、发泡剂25%的比例称取后，混合粉碎均匀，压制成预成型块，通过烧结-冷却工艺即制成泡沫铝材料。其中，发泡剂的成分为：白云石35%、碳酸钙34%、水玻璃15%和碳粉16%，具体的，该发泡剂的制备步骤为：称取白云石47克和碳酸钙26克，用振动球磨机混合0.5小时；然后在砂磨机中进行砂磨，同时加入碳粉12克和水玻璃15克，砂磨0.5小时；最后将砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒，粒径为60μm。

实施例3

按发泡坯料55%、铝粉35%、发泡剂10%的比例称取后，混合粉碎均匀，压制成预成型块，通过烧结-冷却工艺即制成泡沫铝材料。其中，发泡剂的成分为：白云石50%、碳酸钙33%、水玻璃5%和碳粉12%，具体的，该发泡剂的制备步骤为：称取白云石47克和碳酸钙2克，用振动球磨机混合0.5小时；然后在砂磨机中进行砂磨，同时加入碳粉16克和水玻璃15克，砂磨0.5小时；最后将砂磨后的浆料通过喷雾造粒机进行造粒，粒径为80μm。

实施例1中的发泡坯料为市售。

实施例2和3中的发泡坯料为自制，制备方法为：1）按重量百分比，称取水泥40%～60%、膨胀玻化微珠20%～40%和硫酸钠5%～15%，经混合、研磨，制得混合粉料；2）将羟甲基纤维素10%～20%溶于水中，用质量浓度为5%～15%的碱性溶液调节体系pH值为8～10，再将体系升温至60℃～80℃，加入所制得的混合粉料，保温搅拌1～3小时，抽滤、脱水和干燥。

各组分的具体用量见表1。

表1

	水泥/g	膨胀玻化微珠/g	硫酸钠/g	羟甲基纤维素/g	水/g
						组分Ⅰ	40	40	10	10	100
组分Ⅱ	60	20	5	15	150
						组分Ⅲ	43	22	15	20	200

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

1.一种泡沫铝材料，该泡沫铝材料由发泡坯料、铝粉和发泡剂制成，其特征在于：以质量百分数计，包括发泡坯料40～60%、铝粉15～40%和发泡剂10～25%，所述的发泡剂，按质量百分比表示，由白云石35%～50%、碳酸钙26%～34%、水玻璃5～15%和碳粉12%～16%组成，所述的发泡坯料，以质量百分计，包括水泥40%～60%、膨胀玻化微珠20%～40%、硫酸钠5%～15%和羟甲基纤维素5%～15%。

2.根据权利要求1所述的泡沫铝材料，其特征在于：所述的发泡剂为颗粒状，粒径为40～80μm。

3.根据权利要求1或2所述的泡沫铝材料，其特征在于：所述的发泡剂由下述方法制得：

1）混料：对白云石和碳酸钙进行配料，用振动球磨机混合0.5～2小时后得到混合粉料；

2）砂磨：将步骤1）制得的混合粉料放入砂磨机中，同时加入碳粉和水玻璃，砂磨0.5～2小时得浆料；

3）造粒：将步骤2）制得的浆料通过喷雾造粒机进行造粒。

4.根据权利要求1所述的泡沫铝材料，其特征在于：所述的发泡坯料，其制备方法为：

按重量百分比，称取水泥、膨胀玻化微珠和硫酸钠，经混合、研磨，制得混合粉料；

将羟甲基纤维素溶于水中，用质量浓度为10%～20%的碱性溶液调节体系pH值为8～10，再将体系升温至60℃～80℃，加入所制得的混合粉料，保温搅拌1～3小时，抽滤、脱水和干燥。

5.根据权利要求4所述的泡沫铝材料，其特征在于：所述的羟甲基纤维素与水的质量比为1:10。