CN106399737A - 一种小孔径泡沫铝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种小孔径泡沫铝的制备方法，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℃，加入占其总质量经过高温氧化预处理的0.5～3.5％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，氢化钛高温氧化预处理的方法为将氢化钛在100℃～140℃氧化处理2～3h后，再升温至360℃～390℃氧化处理0.5～1h。该制备方法制得的泡沫铝平均孔径为0.9～1.1mm，孔隙率为75～78％。
Description
技术领域
本发明属于泡沫金属制备技术领域，具体涉及一种小孔径泡沫铝的制备方法。
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。
目前，泡沫铝的力学性能还远未达到其理论值，其原因和孔结构的不均匀性有关，如在应力作用下，泡沫铝结构不均匀处(如大孔等缺陷处)存在应力集中，应力首先在结构不均匀处及其附近导致韧性或者脆性断裂，使泡沫铝强度降低。研究表明，如能将泡沫铝的平均孔径从现有的3～4mm减少到1mm左右，则单位体积内气孔数量增多，可分散孔缺陷、提高泡沫铝均匀性，从而提高其力学性能。
目前还没未见泡沫铝平均孔径在1mm左右的制备方法的报道。
发明内容
本发明提出一种小孔径泡沫铝的制备方法，该制备方法制得的泡沫铝平均孔径为0.9～1.1mm，孔隙率为75～78％。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种小孔径泡沫铝的制备方法，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℃，加入占其总质量经过高温氧化预处理的0.5～3.5％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，氢化钛高温氧化预处理的方法为将氢化钛在100℃～140℃氧化处理2～3h后，再升温至360℃～390℃氧化处理0.5～1h。
进一步，氢化钛的颗粒度为150～300目。
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、对氢化钛的高温预氧化处理现有技术推荐的温度均为400℃及以上，有利于制备出孔洞分布均匀的铝，但是这种处理方式带来的问题是孔径过大，并且影响泡沫铝压缩强度等其他性能。发明人通过大量实验发现，氢化钛先通过100℃～140℃氧化处理2～3h后，再升温至360℃～390℃氧化处理0.5～1h，不仅能够达到孔洞分布均匀的效果，而且制备的泡沫铝的孔径平均粒径仅仅为0.9～1.1mm，远小于现有技术中的2～3mm，孔隙率为75～78％。
具体实施方式
实施例1
一种小孔径泡沫铝的制备方法，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℃，加入占其总质量经过高温氧化预处理的0.5％的氢化钛(颗粒度为150目)，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5分钟，发泡结束后水冷却凝固即可；其中，氢化钛高温氧化预处理的方法为将氢化钛在100℃氧化处理2h后，再升温至360℃氧化处理1h。
泡沫铝的平均孔径为1.1mm，孔隙率为75％。
实施例2
一种小孔径泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至820℃，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℃,加入占其总质量经过高温氧化预处理的1.5％的氢化钛(颗粒度为150目)，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，氢化钛高温氧化预处理的方法为将氢化钛在115℃氧化处理2.2h后，再升温至370℃氧化处理0.9h。
泡沫铝的平均孔径为1.05mm，孔隙率为76％。
实施例3
一种小孔径泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：
1)将金属铝熔化并保温至835℃，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℃,加入占其总质量经过高温氧化预处理的2.0％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，氢化钛高温氧化预处理的方法为将氢化钛在125℃氧化处理2.5h后，再升温至375℃氧化处理0.7h。
泡沫铝的平均孔径为1mm，孔隙率为77％。
实施例4
一种小孔径泡沫铝的制备方法，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6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℃,加入占其总质量经过高温氧化预处理的3.5％的氢化钛，4000转/分钟进行搅拌，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，氢化钛高温氧化预处理的方法为将氢化钛在140℃氧化处理3h后，再升温至390℃氧化处理0.5h。
泡沫铝的平均孔径为0.9mm，孔隙率为77.8％。
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)
1.一种小孔径泡沫铝的制备方法，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℃，加入占其总质量经过高温氧化预处理的0.5～3.5％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，氢化钛高温氧化预处理的方法为将氢化钛在100℃～140℃氧化处理2～3h后，再升温至360℃～390℃氧化处理0.5～1h。
2.根据权利要求1所述的小孔径泡沫铝的制备方法，其特征在于，氢化钛的颗粒度为150～300目。
3.根据权利要求1所述的小孔径泡沫铝的制备方法，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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