CN108425027B - 一种纳米黑瓷铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米黑瓷铝合金及其制备方法，它是按重量份比将10‑40份的纳米黑瓷粉混合到熔融的60‑90份的铝合金中，超声震荡，浇注冷却制得，黑瓷优选以提钒尾渣为主要原料焙烧制得的钒钛黑瓷。本发明制得的纳米黑瓷铝合金为通体纯黑色，耐腐蚀，不褪色，抗拉强度可达到300～450Mpa，阳光吸收率高于0.90，且成本低，产出率高，工艺简单，适合大量制备。

Description

一种纳米黑瓷铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种黑瓷铝合金及其制备方法，属于复合材料和太阳能利用技术领域。
背景技术
黑色集热板因其良好的光热转换性能备受欢迎，现有的轻质黑色集热板当属黑色铝合金集热板，目前黑色铝合金，主要通过在铝合金表面喷涂黑色涂层的方法获得，不耐腐蚀，易褪色老化，寿命短；也有通过微弧氧化镀层，如专利CN102154673B公开的是将称取的六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钾及氟化钠搅拌混合均匀得到微弧氧化基础电解液；再向基础电解液中加入称取的草酸高铁铵，搅拌混合均匀，得到铝合金微弧氧化液；其次对铝合金依次进行表面除油清洗、水洗、铝合金微弧氧化、封闭处理和干燥后，在铝合金表面制备得到环保型微弧氧化黑色陶瓷膜，这种方法工艺复杂，成本高。
现有技术中黑色铝合金的制备也有，通常是将铝粉与黑色染料混合加热熔融制得，如专利CN104212984A公开的工艺方法为：(1)将铝合金制成细粉，细度为150-180目；(2)在所得的铝合金细粉加入发泡剂，高速搅拌混合20分钟；(3)在步骤2所得的混合物中加入黑色颜料，高速搅拌混合40分钟；(4)将步骤3所得的混合物加热至680-700摄氏度，对熔化的混合物进行高速搅拌，至混合物有气泡产生，继续搅拌；(5)持续搅拌30分钟，并保持步骤4中所述温度，待不再有气泡产生，停止加热，并冷却，得到黑色铝合金。这种方法很难制备均质纯黑的黑色铝合金，且所用的黑色染料为铜铬黑，制得的黑色铝合金光吸收性差，强度、耐蚀性不够，成本也高。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足而提供一种纳米黑瓷铝合金及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种纳米黑瓷铝合金，它是按重量份比将10-40份的纳米黑瓷粉混合到熔融的60-90份的铝合金中制得。
所述的黑瓷优选以提钒尾渣为主要原料焙烧制得的钒钛黑瓷。钒钛黑瓷的制备方法可参照专利号为ZL86104984.5的中国专利中公开的方法，优化参数使用纯提钒尾渣，焙烧温度为1100℃-1200℃制得。
上述纳米黑瓷铝合金的制备方法，包括步骤如下：
(1)将经过工艺前处理(过筛、除杂、提纯等工艺)的提钒尾渣高温焙烧，制得黑瓷原料；
(2)将黑瓷原料粉碎后，在真空高能球磨机中进行高速球磨，得到纳米黑瓷粉，纳米黑瓷粉的细度为10nm-100nm；
(3)将铝合金在超声波真空熔炼炉中熔炼，熔炼温度为740℃-780℃，得到铝合金熔液；
(4)将步骤(2)所得到纳米黑瓷粉加入到步骤(3)中的铝合金熔液中，搅拌混合后，超声震荡使纳米黑瓷粉在铝合金熔液中分布均匀；
(5)将步骤(4)所得到的混合物熔液浇注到模具中，冷却。
上述制备方法中，步骤(1)所述的高温焙烧温度为1100℃-1200℃；所述的经过工艺前处理的提钒尾渣中过渡金属氧化物含量超过90wt％；步骤(4)所述的超声震荡时间为2-3min。
本发明制得的纳米黑瓷铝合金为通体纯黑色，耐腐蚀，不褪色，抗拉强度可达到300～450Mpa，阳光吸收率高于0.90，可用于制造太阳能领域的黑色铝合金集热板，或需要遮光需求的黑色封装材料等。
本发明方法所用提钒尾渣为工业废渣，即能实现废渣的再利用，又能减少废渣对环境的污染，成本低，产出率高，工艺简单，适合大量制备黑色铝合金。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
纳米黑瓷铝合金的制备方法，包括步骤如下：
(1)将Fe2O3、TiO2、MnO2、MgO、Cr2O3、V2O5、Al2O3等金属氧化物含量达到95wt％的提钒尾渣在高温电炉中焙烧，焙烧温度1150℃，焙烧时间为1h，冷却后得到黑瓷原料；
(2)将黑瓷原料粉碎后，在真空高能球磨机中进行高速球磨24h，得到纳米黑瓷粉，纳米黑瓷粉的细度为10nm-100nm；
(3)将铝合金在超声波真空熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750℃，得到铝合金熔液；
(4)将步骤(2)所得到纳米黑瓷粉加入到步骤(3)中的铝合金熔液中，搅拌混合后，超声震荡2min使纳米黑瓷粉在铝合金熔液中分布均匀；
(5)将步骤(4)所得到的混合物熔液浇注到模具中，冷却得到纳米黑瓷铝合金。
纳米黑瓷铝合金为通体纯黑色，阳光吸收率0.93。
实施例2
纳米黑瓷铝合金的制备方法，包括步骤如下：
(1)将Fe2O3、TiO2、MnO2、MgO、Cr2O3、V2O5、Al2O3等金属氧化物含量达到93wt％的提钒尾渣在高温电炉中焙烧，焙烧温度1140℃，焙烧时间为40min，冷却后得到黑瓷原料；
(2)将黑瓷原料粉碎后，在真空高能球磨机中进行高速球磨24h，得到纳米黑瓷粉，纳米黑瓷粉的细度为10nm-100nm；
(3)将铝合金在超声波真空熔炼炉中熔炼，熔炼温度为760℃，得到铝合金熔液；
(4)将步骤(2)所得到纳米黑瓷粉加入到步骤(3)中的铝合金熔液中，搅拌混合后，超声震荡3min使纳米黑瓷粉在铝合金熔液中分布均匀；
(5)将步骤(4)所得到的混合物熔液浇注到模具中，冷却。
纳米黑瓷铝合金为通体纯黑色，阳光吸收率0.92。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种纳米黑瓷铝合金的制备方法，其特征是，它是按重量份比将10-40份的纳米黑瓷粉混合到熔融的60-90份的铝合金中制得,所述的黑瓷是以提钒尾渣为主要原料焙烧制得的钒钛黑瓷,包括步骤如下：
(1)将经过前处理的提钒尾渣高温焙烧，制得黑瓷原料；
(2)将黑瓷原料粉碎后，在真空高能球磨机中进行高速球磨，得到纳米黑瓷粉，纳米黑瓷粉的细度为10nm-100nm；
(3)将铝合金在超声波真空熔炼炉中熔炼，熔炼温度为740℃-780℃，得到铝合金熔液；
(4)将步骤(2)所得到纳米黑瓷粉加入到步骤(3)中的铝合金熔液中，搅拌混合后，超声震荡使纳米黑瓷粉在铝合金熔液中分布均匀；
(5)将步骤(4)所得到的混合物熔液浇注到模具中，冷却。
2.根据权利要求1所述的一种纳米黑瓷铝合金的制备方法，其特征是，步骤(1)所述的高温焙烧温度为1100℃-1200℃；所述的经过前处理的提钒尾渣中金属氧化物含量超过90wt％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米黑瓷铝合金的制备方法，其特征是，步骤(4)所述的超声震荡时间为2-3min。
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