CN108467961A - 一种多功能泡沫铝发泡剂及利用其制备泡沫铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能泡沫铝发泡剂及利用其制备泡沫铝的方法，该多功能泡沫铝发泡剂为硫酸铜或硫酸铜相关衍生物或主要包括硫酸铜组分的混合物，利用上述多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法是在制备泡沫铝过程中添加泡沫铝原料铝金属质量的0.5％～20％多功能泡沫铝发泡剂，该多功能泡沫铝发泡剂能够应用于制备泡沫铝的熔体发泡法、粉末冶金法、二次发泡法。本发明所提供的发泡剂与制备泡沫铝发泡温度匹配性好、缓释时间长、分散性好、廉价、使用方便，且同时具有增黏、增强的功能。

Description

一种多功能泡沫铝发泡剂及利用其制备泡沫铝的方法
技术领域
本发明属于泡沫铝材料领域，特别涉及一种多功能泡沫铝发泡剂及利用该发泡剂生产泡沫铝的方法。
背景技术
泡沫铝是一种新型的功能结构材料，具有良好的隔热、吸能、吸声、减震等性能，被广泛应用在航空、航天、汽车、建筑等方面。在制备泡沫铝的方法中，熔体发泡法因其制备工艺简单、生产成本低廉、易于工业化生产而成为目前工业制备泡沫铝使用最广泛的方法。但众所周知，目前熔体发泡法最常使用的发泡剂TiH2的起始分解温度为433℃(分解峰为611℃)，与泡沫铝最适宜发泡温度660℃～740℃不相匹配。在发泡过程中，由于铝熔点超过TiH2最大分解峰温度，TiH2会在刚加入铝熔体的极短时间内不可控的快速分解，导致TiH2在铝熔体中没有足够时间分散均匀，也不能够在搅拌均匀后保持良好的发泡能力，最后制备得到的泡沫铝孔分布不均匀，孔结构不规则，极大的限制了泡沫铝性能的提升与应用的推广，并且制备泡沫铝苛刻的工艺条件，使泡沫铝生产成本的降低、产业的升级变的艰难。
为了得到孔隙均匀、孔结构良好的泡沫铝，同时为了实现泡沫铝产业升级，目前已有很多研究人员针对泡沫铝发泡剂的选择探索与性能改善进行了大量工作，并且取得了一系列的研究成果。例如，对TiH2进行氧化处理，提高了其分解温度，延长了TiH2的缓释时间，但在加热保温过程中，脱氢过程使TiH2氢含量降低，导致发泡剂发泡能力下降；对TiH2表面进行金属层包覆处理，可有效提高其分解温度，延长缓释时间，但TiH2自身性质并未改变，当外部高温通过具有良好导热性的金属层传递到内部时，TiH2仍会分解并释放出气体，如果金属镀层不够致密，气体依然会溢出；采用具有较高分解温度的发泡剂CaCO3，其分解温度为825℃，远高于铝熔体，在CaCO3分解温度下铝熔体黏度很低，难以保留住熔体内的气体，同时，CaCO3与铝的相容性较差，制备的泡沫铝孔壁塑性、韧性差，泡沫铝力学性能低。
除此之外，在实际制备泡沫铝过程中，在利用TiH2或改性TiH2作为发泡剂时，往往会出现发泡过程中发泡剂上浮，从而使得所制备的泡沫铝底部无法形成多孔结构，造成原料浪费，提高了成本。
虽然上述现有的多种发泡剂改性方法与新型替代发泡剂可以解决发泡剂分解温度与铝熔体不匹配的部分问题，但现工业中采用熔体发泡法制备泡沫铝仍主要采用TiH2作为发泡剂，一方面是出于制造成本上的原因，另一方面是因为现有改性方法所制备的发泡剂与新型替代发泡剂仍普遍存在分解温度匹配性不够好、发泡剂缓释时间短、分散性较差、改性方法复杂、改性成本高和发泡剂不利于泡沫铝性能的提升中的一个或多个问题亟待解决，并且现存发泡剂大多只有发泡这一项功能。
因此寻找一种分解温度适宜、缓释时间长、廉价、使用方便、有利于提高泡沫铝性能的多功能发泡剂是一件极为有利于泡沫铝产业发展的事情。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中泡沫铝发泡剂的不足，提供一种与制备泡沫铝发泡温度匹配性好、缓释时间长、分散性好、廉价、使用方便的发泡剂，且同时具有增黏、增强的功能。
本发明还提供基于上述发泡剂的泡沫铝制备方法，简化了现有泡沫铝制备工艺，其制备出的泡沫铝具有物理性质更佳的特点。
为实现上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
一种多功能泡沫铝发泡剂，为硫酸铜或硫酸铜相关衍生物或主要包括硫酸铜组分的混合物。
其中，所述硫酸铜相关衍生物为分解温度区间在630℃～860℃范围内的硫酸铜相关衍生物。
通常而言，为了容易获取及降低成本，所述硫酸铜相关衍生物通常选择硫酸铜水合物，例如5H2O·CuSO4、H2O·CuSO4或3H2O·CuSO4；但上述选择并不意味着对本发明进行限制，凡是分解温度区间在630℃～860℃范围内的硫酸铜相关衍生物皆符合本发明的保护范围及相关应用。
其中，所述主要包括硫酸铜组分的混合物为分解温度区间在630℃～860℃范围内的主要包括硫酸铜组分的混合物。
通常而言，为了容易获取及降低成本，所述主要包括硫酸铜组分的混合物通常选择主要包括硫酸铜组分的工业产品或原料，例如含铜化合物的硫酸铜水合物混合物、含铁杂质的硫酸铜水合物混合物或含硫化合物的硫酸铜水合物混合物，其中所述铜化合物、铁杂质及硫化合物为生产硫酸铜过程中所产生的不可避免杂质；但上述选择并不意味着对本发明进行限制，凡是分解温度区间在630℃～860℃范围内的主要包括硫酸铜组分的混合物皆符合本发明的保护范围及相关应用。
利用上述多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法，其特征在于是在制备泡沫铝过程中添加泡沫铝原料铝金属质量的0.5％～20％多功能泡沫铝发泡剂。
通常地，所述制备泡沫铝过程为需要添加发泡剂进行泡沫铝制备的工艺方法，包括熔体发泡法、粉末冶金法、二次发泡法。
优选地，是在制备泡沫铝过程中添加泡沫铝原料铝金属质量的6％～18％多功能泡沫铝发泡剂。
优选地，所述多功能泡沫铝发泡剂在添加前先进行干燥和/或除去结晶水处理。通常地，所述干燥处理为热处理用于去除多功能泡沫铝发泡剂在存放过程中的受潮现象，所述除去结晶水处理通常采用常规热处理。若多功能泡沫铝发泡剂含有硫酸铜水合物，则必须进行除去结晶水处理，因为一方面硫酸铜水合物在刚加入铝溶液表面时，结晶水最先脱去成为自由水，容易导致铝溶液表面剧烈氧化，产生氧化层阻止硫酸铜水合物在铝溶液中的分散，导致分散性变差；另一方面硫酸铜水合物中结晶水会因高温脱去成为自由水，自由水与铝溶液容易发生过于剧烈的反应(产生轻微爆炸)。
进一步地，因本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂具有较长的缓释时间，在制备泡沫铝过程中添加发泡剂后至开始发泡中的间隔时间为1～5min。
优选地，在制备泡沫铝过程中，还添加有泡沫铝原料铝金属质量的3％-8％的增黏剂。
通常地，所述增黏剂为具有能够与铝熔体反应、能够在铝熔体中形成硬质相或能够增加铝熔体流动阻力的物质。
其中，上述能够与铝熔体反应的物质包括钙、硼、镁、铁、铜、锰、钛、硅、镍、钴、锌、氧化铜、氧化钛、氧化硅、钛铁、硅铁、碳化硅、氢化钛、氢化锆、二硼化钛和碳化硼任一或任意组合；
其中，上述能够在铝熔体中形成硬质相的物质包括钙、铜、钛、铁、氧化钙、氧化铝、钛铁、硅铁、二硼化钛、碳化硼和硫酸铜任一或任意组合；
其中，上述能够增加铝熔体流动阻力的物质包括钙、硼、镁、铁、铜、锰、钛、硅、镍、钴、锌、氧化铝、氧化钙、氧化铜、氧化钛、氧化硅、钛铁、硅铁、碳化硅、氢化钛、氢化锆、二硼化钛和碳化硼任一或任意组合。
本发明基于上述多功能泡沫铝发泡剂，还提供另一种泡沫铝制备方法的改进方案：
进一步地，在制备泡沫铝过程中，不添加增黏剂。本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂其分解产物为CuO，可与铝熔体发生铝热反应，铝熔体中生成细小弥散的Al2O3颗粒，因此同时具有增黏、增强、发泡的作用。
注意的是，所述制备泡沫铝过程除上述所提供的技术内容外，与制备泡沫铝的现有工艺相同，为了更好的说明本发明，本发明提供下述制备方法：
当将本发明多功能泡沫铝发泡剂利用于传统熔体发泡法中，包括以下步骤：
(1)预处理
将多功能泡沫铝发泡剂在350℃～600℃环境下热处理至少3h，备用；
(2)配料
按质量份数计，以下述比例进行配料：
泡沫铝原料铝金属 100份，
多功能泡沫铝发泡剂 0.5-20份，
增黏剂 3-8份；
其中，步骤(2)中所述多功能泡沫铝发泡剂是经过步骤(1)预处理后的多功能泡沫铝发泡剂；
(3)熔融发泡
将步骤(2)配料好的泡沫铝原料铝金属置于容器中在660℃～900℃条件下融化，再将配料好的增黏剂加入到铝熔体中，在600～1200r/min的搅拌速度下搅拌1～10min，并保温至660℃～830℃恒定温度；去除铝熔体上的氧化膜，在600～1200r/min的搅拌速度下，将配料好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1000～1200r/min的搅拌速度继续搅拌1～5min，时间到达后停止搅拌，在660℃～830℃条件下保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡5～20min后，冷却即得泡沫铝。
因本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂具有更长的缓释时间，当将本发明多功能泡沫铝发泡剂利用于传统熔体发泡法中，并简化其工艺、成本，包括以下步骤：
(1)预处理
将多功能泡沫铝发泡剂在350℃～600℃环境下热处理至少3h，备用；
(2)配料
按质量份数计，以下述比例进行配料：
泡沫铝原料铝金属 100份，
多功能泡沫铝发泡剂 0.5-20份；
增黏剂 3-8份；
其中，步骤(2)中所述多功能泡沫铝发泡剂是经过步骤(1)预处理后的多功能泡沫铝发泡剂；
(3)熔融发泡
将步骤(2)配料好的泡沫铝原料铝金属置于容器中在660℃～900℃条件下融化，并保温至660℃～830℃恒定温度；去除铝熔体上的氧化膜，在600～1200r/min的搅拌速度下，将配料好的多功能泡沫铝发泡剂与增黏剂一起加入到铝熔体中，加入完毕后，以1000～1200r/min的搅拌速度继续搅拌1～5min，时间到达后停止搅拌，在660℃～830℃条件下保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡5～20min后，冷却即得泡沫铝。
因本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂还具增黏的功能，当将本发明多功能泡沫铝发泡剂利用于传统熔体发泡法中，并进一步简化其工艺、成本，包括以下步骤：
(1)预处理
将多功能泡沫铝发泡剂在350℃～600℃环境下热处理至少3h，备用；
(2)配料
按质量份数计，以下述比例进行配料：
泡沫铝原料铝金属 100份，
多功能泡沫铝发泡剂 0.5-20份；
其中，步骤(2)中所述多功能泡沫铝发泡剂是经过步骤(1)预处理后的多功能泡沫铝发泡剂；
(3)熔融发泡
将步骤(2)配料好的泡沫铝原料铝金属置于容器中在660℃～900℃条件下融化，并保温至660℃～830℃恒定温度；去除铝熔体上的氧化膜，在600～1200r/min的搅拌速度下，将配料好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1000～1200r/min的搅拌速度继续搅拌1～5min，时间到达后停止搅拌，在660℃～830℃条件下保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡5～20min后，冷却即得泡沫铝。
值得说明的是，本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂其分解生成的气体主要为SO2和O2的混合气体，分解产物为CuO，因此相较现有泡沫铝发泡剂，本发明所分解生成的气体为能够造成大气污染的污染物，需要相应进行净化后才能排放到大气中。因此，在利用本发明多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝过程中，还包括以下步骤：
进一步地，在制备泡沫铝过程中，收集多功能泡沫铝发泡剂分解生成的气体，将所收集的气体通过二氧化硫净化处理后排放至大气。
通常地，所述二氧化硫净化处理为现有除二氧化硫技术，为了更好的说明本发明，本发明提供下述二氧化硫净化处理方法：
在制备泡沫铝过程中，通过风机将多功能泡沫铝发泡剂分解生成的气体通入至净化二氧化硫用介质中，除去二氧化硫后排放至大气。
所述净化二氧化硫用介质为能够与二氧化硫发生反应或吸附二氧化硫的溶液、气体或多孔材料。溶液例如NaOH溶液、KOH溶液、氨水；气体例如氨气、水蒸气；多孔材料例如多孔镍、多孔碳、多孔钛、多孔活性炭。
注意的是，本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂虽然分解生成的气体包括污染物，但其污染物成分单一，主要为SO2，不需要较为复杂的净化方法和设备即可进行净化处理，便于处理排放。因此，虽然处理分解气体相应产生了一定工业成本，但相较本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂在发泡功能上的提升及原材料成本低廉的特点，总体工业成本有望低于现有技术。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂的分解温度区间为630℃～860℃，进一步优选可为641℃～816℃，与熔体发泡法适宜发泡温度区间(660℃～740℃)相匹配且分解速度在适宜发泡温度区间内可控；
2、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂相较现有发泡剂具有缓释时间极长的特点，在641～758℃分解温度区间内缓释时间超过5min，远远超过大部分已知泡沫铝发泡剂，这有利于延长发泡剂在铝熔体中均匀分散的时间，且比起常用发泡剂只能以固定速率发泡，其缓释时间可通过温度控制；
3、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂与常用发泡剂相比，比重更大，更易在加入铝熔体后沉底，使铝熔体底部也能够形成多孔结构，且分解产生的气体密度大，上浮倾向小，其与铝熔体相互作用力较强，使气泡能更稳定的存在于熔体内，有利于提高原料利用率；
4、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂能够通过在制备过程中控制其分解温度，从而控制泡沫铝性能；因硫酸铜发泡剂具有较广泛的分解温度区间，其中在适宜发泡温度区间内，从641℃～758℃，其分解时间都超过5min，如，在720℃发泡时间约为6min，则为了制备小孔隙率、小孔径的泡沫铝，可在720℃发泡时间1min或2min后，将泡沫铝取出冷却，即得到小孔隙率、小孔径泡沫铝，反之，为了制备得到大孔隙率、大孔径泡沫铝，可延长发泡时间；
5、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂适用于熔体发泡法、粉末冶金法、二次发泡法，其中，对于粉末冶金法，粉末混合过后，通常要升温到660℃以上使铝融化产生孔洞结构，普通发泡剂在660℃剧烈反应，产生的气体容易从铝的缺陷中泄露，最终导致制备的泡沫铝孔隙率非常低；本发明发泡剂在660℃时分解速度非常慢，可在660℃长时间保温使铝融化后，再快速升温至硫酸铜发泡剂快速分解温度，来制备得到泡沫铝，温度匹配性非常好；对于二次发泡法，本发明发泡剂加入到铝熔体中后，由于本发明发泡剂具有超长的缓释时间，有足够的时间提供给铝熔体预制体转移到高温模具中，二次发泡法同样非常适合在660℃～740℃制备泡沫铝。
6、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂，原料易得，其工业化制备技术成熟，可大批量生产，成本大幅低于TiH2；
7、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂，可通过在制备过程中控制其分解温度从而调整其缓释时间，并因其远高于现有发泡剂的缓释时间，用其制备泡沫铝的工艺相比传统制备泡沫铝工艺所需的操作要求更低，能够在缓释时间内进行大量操作，对设备的要求更低，降低了工业化的难度，为泡沫铝工业升级提供了新的方向；
8、本发明所提供的多功能泡沫铝发泡剂，其分解产物为CuO，可与铝熔体发生铝热反应，铝熔体中生成细小弥散的Al2O3颗粒，使硫酸铜发泡剂同时具有增黏、增强、发泡的作用，经测试，相同孔隙率泡沫铝，硫酸铜制备的泡沫铝比TiH2制备的泡沫铝，其压缩强度可提升77.12％，吸能性能可提升99.17％。
附图说明
图1为本发明实施例1所用的多功能泡沫铝发泡剂的DSC曲线图。
图2为对比例1所用的TiH2发泡剂的DSC曲线图。
图3为本发明实施例5制备的泡沫铝横切面照片。
图4为本发明实施例6制备的泡沫铝纵切面照片。
图5为对比例1制备的泡沫铝纵切面照片。
图6为本发明实施例6与对比例1分别制备的泡沫铝的压缩强度对比图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。值得指出的是，给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明保护范围。
实施例1
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
选用无水硫酸铜作为多功能泡沫铝发泡剂，将无水硫酸铜在350℃热处理3h，得到干燥的无水硫酸铜，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照钙、干燥的无水硫酸铜质量分别为铝锭质量的3％、0.5％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在660℃融化，再将称量好的钙加入到熔融的铝熔体中，在600r/min的搅拌速度下搅拌1min，并保温至660℃恒定温度；
去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入NaOH溶液中，操作人员佩戴口罩，在600r/min的搅拌速度下，将称量好的无水硫酸铜加入到铝熔体中，加入完毕后，以1000r/min的搅拌速度继续搅拌1min，时间到达后停止搅拌，在660℃下保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡5min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例2
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将含铜元素的5H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其400℃热处理8h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照氧化铝、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的5％、5％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在700℃融化，再将称量好的氧化铝加入到熔融的铝熔体中，在800r/min的搅拌速度下搅拌5min，并保温至700℃恒定温度；
去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入多孔活性炭中，操作人员佩戴口罩，在800r/min的搅拌速度下，将称量好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌3min，时间到达后停止搅拌，在700℃下保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡10min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例3
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将含铁杂质的3H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其500℃热处理16h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照TiB2、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的8％、10％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在800℃融化，再将称量好的TiB2加入到熔融的铝熔体中，在1000r/min的搅拌速度下搅拌10min，并保温至800℃恒定温度；
去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入水蒸气中，操作人员佩戴口罩，在1000r/min的搅拌速度下，将称量好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌5min，时间到达后停止搅拌，在800℃下保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡20min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例4
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其600℃热处理24h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照氧化钙、碳化硅混合物、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的3％、5％、20％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在900℃融化，再将称量好的氧化钙、碳化硅混合物加入到熔融的铝熔体中，在1200r/min的搅拌速度下搅拌10min，并保温至830℃恒定温度；
去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入氨气中，操作人员佩戴口罩，在1200r/min的搅拌速度下，将称量好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌5min，时间到达后停止搅拌，在830℃保温发泡；
(5)冷却
在步骤(3)保温发泡20min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例5
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将无水硫酸铜作为多功能泡沫铝发泡剂，将其600℃热处理24h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照钛铁、氧化硅、CuSO4、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的1％、1％、2％、15％称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在900℃融化，再将称量好的钛铁、氧化硅、CuSO4加入到熔融的铝熔体中，在1000r/min的搅拌速度下搅拌3min，并保温至800℃恒定温度；
去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入KOH溶液中，操作人员佩戴口罩，在1200r/min的搅拌速度下，将称量好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1000r/min的搅拌速度继续搅拌3min，时间到达后停止搅拌，在740℃保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡15min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例6
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将5H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其400℃热处理16h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照Ca、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的5％、15％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在800℃融化，再将称量好的Ca加入到熔融的铝液中，在1200r/min的搅拌速度下搅拌7min，并保温至700℃恒定温度；
去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入氨水中，操作人员佩戴口罩，在1200r/min的搅拌速度下，将称量好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌4min，时间到达后停止搅拌，在720℃保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡10min后，将其取出坩埚并空冷，即得到孔隙率为78％的泡沫铝。
实施例7
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将无水硫酸铜作为多功能泡沫铝发泡剂，将其350℃热处理3h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的12％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在660℃融化，并以该温度保温至温度恒定，去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入NaOH溶液中，工作人员佩戴口罩，在600r/min的搅拌速度下，将称量好的多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1000r/min的搅拌速度继续搅拌1min，时间到达后停止搅拌，在660℃保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡5min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例8
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将5H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其400℃热处理8h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照铜、氧化硅、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的2％、3％、5％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在700℃融化，并以该温度保温至温度恒定，去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入多孔活性炭中，工作人员佩戴口罩，在800r/min的搅拌速度下，将称量好的铜、氧化硅、多功能泡沫铝发泡剂一起加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌3min，时间到达后停止搅拌，在700℃保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡10min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例9
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将含铁杂质的3H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其500℃热处理16h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照TiH2、氧化铝、Mn、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的0.5％、0.5％、7％、10％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在800℃融化，并以该温度保温至温度恒定，去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入水蒸气中，工作人员佩戴口罩，在1000r/min的搅拌速度下，将称量好的TiH2、氧化铝、Mn、多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌5min，时间到达后停止搅拌，在830℃保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡15min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例10
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将含铜元素的H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其600℃热处理24h，并保存在干燥箱内留取待用；
(2)配料
按照氧化铜、氧化钙、硫酸铜、Mg、多功能泡沫铝发泡剂质量分别为铝锭质量的1％、5.5％、1％、0.5％、20％比例称量原料；
(3)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在830℃融化，并以该温度保温至温度恒定，去除保温后的铝熔体上的氧化膜，将排风扇打开，并将排风扇出气口通入KOH溶液中，工作人员佩戴口罩，在1200r/min的搅拌速度下，将称量好的氧化铜、氧化钙、硫酸铜、Mg、多功能泡沫铝发泡剂加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌5min，时间到达后停止搅拌，在750℃保温发泡；
(4)冷却
在步骤(3)保温发泡20min后，将其取出坩埚并空冷，即得泡沫铝。
实施例11
本实施例所述用多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)预处理
将含硫化合物的5H2O·CuSO4作为多功能泡沫铝发泡剂，将其600℃环境下热处理24h，备用；
(2)配料
按质量份数计，以下述比例进行配料：
其中，步骤(2)中所述多功能泡沫铝发泡剂是经过步骤(1)预处理后的多功能泡沫铝发泡剂；
(3)预制体制备
将步骤(2)配料好的铝粉、多功能泡沫铝发泡剂、Zn粉、Mg粉、Cu粉放入球磨罐中，进行混料，干磨，混料时间为2h；将混合均匀的粉末取出进行冷压，得到泡沫铝预制体；
(4)发泡
将步骤(3)制备的泡沫铝预制体置于模具中，加热到660℃，并保温1h，再升温至720℃，保温10min，最后将得到泡沫铝从模具中取出，并快速风冷至室温。
对比例1
本对比例使用TiH2作为发泡剂制备泡沫铝的方法如下：
(1)配料
按照Ca、TiH2质量分别为铝锭质量的3％、1.5％比例称量原料；
(2)熔融发泡
将铝锭置于坩埚中在800℃融化，再将称量好的Ca加入到熔融的铝熔体中，在1200r/min的搅拌速度下搅拌3min，700℃保温至温度恒定；
去除保温后的铝熔体上的氧化膜，在1200r/min的搅拌速度下，将称量好的TiH2加入到铝熔体中，加入完毕后，以1200r/min的搅拌速度继续搅拌1min，取出搅拌桨，在720℃保温发泡；
(3)冷却
在步骤(2)保温发泡20min后，将其取出坩埚并空冷，即得孔隙率为78％的泡沫铝。

Claims (10)

1.一种多功能泡沫铝发泡剂，其特征在于为硫酸铜或硫酸铜相关衍生物或主要包括硫酸铜组分的混合物。
2.根据权利要求1所述多功能泡沫铝发泡剂，其特征在于所述硫酸铜相关衍生物为分解温度区间在630℃～860℃范围内的硫酸铜相关衍生物。
3.根据权利要求1所述多功能泡沫铝发泡剂，其特征在于所述主要包括硫酸铜组分的混合物为分解温度区间在630℃～860℃范围内的主要包括硫酸铜组分的混合物。
4.一种利用权利要求1所述多功能泡沫铝发泡剂制备泡沫铝的方法，其特征在于是在制备泡沫铝过程中添加泡沫铝原料铝金属质量的0.5％～20％多功能泡沫铝发泡剂。
5.根据权利要求4所述制备泡沫铝的方法，其特征在于是在制备泡沫铝过程中添加泡沫铝原料铝金属质量的6％～18％多功能泡沫铝发泡剂。
6.根据权利要求4或5所述制备泡沫铝的方法，其特征在于所述多功能泡沫铝发泡剂在添加前先进行干燥和/或除去结晶水处理。
7.根据权利要求4或5所述制备泡沫铝的方法，其特征在于在制备泡沫铝过程中添加发泡剂后至开始发泡中的间隔时间为1～5min。
8.根据权利要求4或5所述制备泡沫铝的方法，其特征在于在制备泡沫铝过程中，还添加有泡沫铝原料铝金属质量的3％-8％的增黏剂。
9.根据权利要求4或5所述制备泡沫铝的方法，其特征在于在制备泡沫铝过程中，不添加增黏剂。
10.利用权利要求1所述多功能泡沫铝发泡剂应用于制备泡沫铝的熔体发泡法、粉末冶金法、二次发泡法。
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