CN106222470B - 一种泡沫铝合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种泡沫铝合金的制备方法，包括以下步骤：1)将金属铝熔化并保温至800℃～850℃，向铝熔体中加入占其总质量为1％～4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5～15分钟，使得熔体黏度稳定；2)将步骤1)增黏后的铝熔体降温至650℃～750℃，加入占其总质量0.2～2.1％经过双层包覆的氢化钛，并进行高速搅拌，搅拌时间为2～12分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；其中，氢化钛包覆方法为先将氢化钛经过化学镀铁处理，然后将包覆有铁的氢化钛与氧化铝研磨混合而成。该制备方法制备的泡沫铝合金孔径分布均匀，且泡沫铝平均孔径为1.2～1.5mm，孔隙率为75～80％。

Description

一种泡沫铝合金的制备方法
技术领域
本发明属于泡沫金属制备技术领域，具体涉及一种泡沫铝合金的制备方法。
背景技术
泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺制成的含有大量闭合空隙的铝基金属材料，同时兼有金属和气泡特征。特点是密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。可广泛应用于交通运输、建筑机械、电子通讯、航空航天、环境保护等多个领域。
从20世纪中叶开始，世界各国竞相投入到泡沫铝的研究与开发之中，经历50余年的研究发展，目前已形成多种制备泡沫铝的方法。针对闭孔泡沫铝来说常见的有熔体发泡法、粉末冶金法、注气发泡法。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。
泡沫金属的结构性与功能性在很大程度上取决于孔洞结构的均匀性，因此获得孔洞结构均匀的泡沫金属是近年来人们研究的热点。而要使孔洞结构均匀，必须使气泡均匀，也就是说必须使发泡剂在熔体中分布均匀。目前人们主要采用两种技术方案：
第一种是：增粘+高速搅拌，该方法要求严格控制熔体粘度，因为粘度过低，气体的逸出增加，同时使气泡部分聚集而形成大小不一的孔；而粘度过高，则发泡剂在熔体中难以均匀分散，加之，因搅拌速度很高(6000～10000rpm)，故对搅拌装置有很高的要求，特别是搅拌器叶片，要有很高的耐磨、耐蚀和耐热性。
第二种是：采用特殊的铸型，即将坩埚内的熔体先与发泡剂搅拌均匀，然后浇注到另一个带有密封盖的铸型中发泡，利用气泡膨胀使各气泡内压力均衡，最后形成大小均匀的孔洞。该方法操作起来复杂，对熔体粘度控制也严格，粘度过低，气体易逸出，而粘度过高，则难以浇注。
上述两种方法中所用地发泡剂都是TiH2等金属氢化物，这类氢化物在500℃以上即开始分解放氢，而且放氢速度很快，为了减少氢的散失，常规做法是提高熔体粘度或缩短搅拌时间，而在短时间内搅拌均匀不易做到，因此，使发泡剂均匀化很困难。总之，到目前为止，要制备出孔洞结构均匀的泡沫金属铝，仍是一个急待解决的课题。
发明内容
本发明提出一种泡沫铝合金的制备方法，该制备方法制备的泡沫铝合金孔径分布均匀，且泡沫铝平均孔径为1.2～1.5mm，孔隙率为75～80％。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种泡沫铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至800℃～850℃，向铝熔体中加入占其总质量为1％～4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5～15分钟，使得熔体黏度稳定；
2)将步骤1)增黏后的铝熔体降温至650℃～750℃，加入占其总质量0.2～2.1％经过双层包覆的氢化钛，并进行高速搅拌，搅拌时间为2～12分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，氢化钛包覆方法为先将氢化钛经过化学镀铁处理，然后将包覆有铁的氢化钛与氧化铝研磨混合而成。
进一步，氢化钛在进行化学镀铁之前需要进行预处理，预处理包括碱性除油、超声波除油、敏化与活化处理。
进一步，包覆有铁的氢化钛与氧化铝的质量比为：0.5～2.0:0.2～1.2。
进一步，所述步骤2)高速搅拌的转速为2000转/分钟～4000转/分钟。
本发明的有益效果：
1、本发明的增黏剂选用钙而不是镁，这是因为镁作为增黏剂如果其含量超过1％的话，容易造成孔结构不均匀现象产生。如果采用钙做增黏剂，其不仅能够提高熔体的黏度，而且有利于后续孔的均匀。
2、本发明发泡剂氢化钛经过化学镀铁、氧化铝(Al2O3)双层包覆处理，减少了氢化钛粉末的表面张力，使团聚化氢向明减弱，提高了氢化钛开始释放氢的温度，释放氢的开始温度达到640℃。解决了氢化钛与氧化铝单纯研磨物理包覆存在的氢化钛易发生分解的问题。制备出的泡沫铝的孔径平均粒径仅仅为泡沫铝平均孔径为1.2～1.5mm，孔隙率为75～80％。
具体实施方式
实施例1
一种泡沫铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至810℃，向铝熔体中加入占其总质量为1％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间15分钟，使得熔体黏度稳定；
2)将步骤1)增黏后的铝熔体降温至650℃，加入占其总质量0.2％经过双层包覆的氢化钛，2000转/分钟进行搅拌，搅拌时间为2分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可。
其中，氢化钛包覆方法为先将氢化钛经过碱性除油、超声波除油、敏化与活化处理，然后再进行化学镀铁处理，再将包覆有铁的氢化钛与氧化铝研磨混合而成。包覆有铁的氢化钛与氧化铝的质量比为：0.5:0.2。
泡沫铝的平均孔径为1.2mm，孔隙率为75％。
实施例2
一种泡沫铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至830℃，向铝熔体中加入占其总质量为1.5％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间12分钟，使得熔体黏度稳定；
2)将步骤1)增黏后的铝熔体降温至680℃，加入占其总质量0.6％经过双层包覆的氢化钛，2500转/分钟进行搅拌，搅拌时间为4分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，氢化钛包覆方法为先将氢化钛经过碱性除油、超声波除油、敏化与活化处理，然后再进行化学镀铁处理，再将包覆有铁的氢化钛与氧化铝研磨混合而成。包覆有铁的氢化钛与氧化铝的质量比为：0.8:0.4。
泡沫铝的平均孔径为1.3mm，孔隙率为78％。
实施例3
一种泡沫铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至840℃，向铝熔体中加入占其总质量为2.5％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间10分钟，使得熔体黏度稳定；
2)将步骤1)增黏后的铝熔体降温至700℃，加入占其总质量1.8％经过双层包覆的氢化钛，3000转/分钟进行搅拌，搅拌时间为8分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，氢化钛包覆方法为先将氢化钛经过碱性除油、超声波除油、敏化与活化处理，然后再进行化学镀铁处理，再将包覆有铁的氢化钛与氧化铝研磨混合而成。包覆有铁的氢化钛与氧化铝的质量比为：1.5:0.8。
泡沫铝的平均孔径为1.4mm，孔隙率为78％。
实施例4
一种泡沫铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至850℃，向铝熔体中加入占其总质量为4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5分钟，使得熔体黏度稳定；
2)将步骤1)增黏后的铝熔体降温至750℃，加入占其总质量2.1％经过双层包覆的氢化钛，并进行高速搅拌，搅拌时间为12分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，氢化钛包覆方法为先将氢化钛经过碱性除油、超声波除油、敏化与活化处理，然后再进行化学镀铁处理，再将包覆有铁的氢化钛与氧化铝研磨混合而成。包覆有铁的氢化钛与氧化铝的质量比为：2.0:1.2。
泡沫铝的平均孔径为1.5mm，孔隙率为80％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至800℃～850℃，向铝熔体中加入占其总质量为1％～4％的增黏剂Ca，搅拌混匀反应时间5～15分钟，使得熔体黏度稳定；
2)将步骤1)增黏后的铝熔体降温至650℃～750℃，加入占其总质量0.2～2.1％经过双层包覆的氢化钛，并进行高速搅拌，搅拌时间为2～12分钟，将搅拌后的熔体进行恒温发泡，发泡结束后水冷却凝固即可；
其中，氢化钛包覆方法为先将氢化钛经过化学镀铁处理，然后将包覆有铁的氢化钛与氧化铝研磨混合而成；氢化钛在进行化学镀铁之前需要进行预处理，预处理包括碱性除油、超声波除油、敏化与活化处理。
2.根据权利要求1所述的泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，包覆有铁的氢化钛与氧化铝的质量比为：0.5～2.0:0.2～1.2。
3.根据权利要求1所述的泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2)高速搅拌的转速为2000转/分钟～4000转/分钟。
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