CN108715981A - 一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，使用以下原料制备：铝粉85‑90份、氧化锆陶瓷粉12‑15份、镍纤维1‑2份、镁铝合金3‑6份、发泡剂2‑3份，通过对泡沫铝的基材和发泡剂的配方和配比进行调整，不仅可以改善泡沫铝的强度及韧性，而且降低了生产的成本。
Description
技术领域
本发明属于新型材料技术领域，具体涉及一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝及其制备方法。
背景技术
随着人们生活和工作压力的逐渐增大，人们越来越对悠闲惬意的居家生活充满了向往，在外面奔波打拼了一天，更加渴望回到自己安全舒适的小窝里放松。近几年，时尚的休闲吊椅在现代都市里悄然走俏，在家里放把休闲吊椅。手工编制而成的藤艺吊椅，造型典雅大方、风格独特别致、款式新颖多样、坚固结实耐用，既有欧洲的高贵古典式、也有北美的休闲浪漫式、又有东方古朴庄重式，款款风格充满了艺术气息和文化品位，还给人一种返璞归真的享受。
现在的吊椅多使用钢结构加工制备，为了保持结构的稳定，需要使用较厚的钢结构制备，这样会造成吊椅的质量变重，吊椅的椅背支撑部件可以使用木质材料制备，但是在室外使用时，容易发生霉变、腐蚀，影响制品的使用寿命，材料的强度也无法达到要求，对使用者的健康也存在一定的隐患，使用钢管等金属材料制备虽然能避免出现霉变，但是容易出现腐蚀，同时，材料的质量较重，会对吊椅的支撑部件产生更大的压力，因此，需要一种轻型高强度材料来满足使用的需要。
泡沫铝具有质量轻、强度高的特点，但是，在加工过程中发泡工艺处理不当容易造成各处性能不均衡，在制作吊椅支撑件时，容易由于受力不均匀造成局部断裂，影响使用的安全。
在泡沫铝生产过程中，多使用氢化钛作为发泡剂，但是，氢化钛价格较高，在对日常使用的泡沫铝进行加工时，加工的成本相对较高，而且其分解温度范围较广，分解温度在400℃-800℃，所以在使用前往往需要使用金属对氢化钛粉末进行包覆处理，进一步提升了生产的成本；现在虽然有记载使用碳酸盐等作为发泡剂的发泡方法，但是，其发泡不易控制，容易造成发泡不均匀，造成成品泡沫铝的强度下降，影响正常使用。
专利号为CN106048281A的专利一种高强度泡沫铝板的加工方法中，公开了使用碳酸钙68-70%与氢氧化镁30-32%混合作为发泡剂的方案，但是，其发泡剂使用量达到铝粉质量的13-25%，过量的非金属盐发泡剂必然会造成泡沫铝综合性能的下降，不能作为用于承重作用的支撑杆使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝及其制备方法，对泡沫铝的配方及发泡剂进行调整，提升了泡沫铝的强度，降低生产成本。
本发明通过以下技术方案实现：
一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，使用以下原料制备：铝粉85-90份、氧化锆陶瓷粉12-15份、镍纤维1-2份、镁铝合金3-6份、发泡剂2-3份；
所述发泡剂按重量比例由以下成分制成：碳酸钙：氢化钛为6-8: 1。
所述镁铝合金中镁的重量比为3-4%。
所述镍纤维长度为0.8-1.2mm。
所述氧化锆陶瓷粉经过改性处理，处理步骤如下：
（1）、将氧化锆陶瓷进行破碎，使其粒径在550-800μm，水洗、烘干；
（2）、把步骤（1）处理好的氧化锆陶瓷使用质量分数6%的氢氧化钠溶液在35-38℃下浸泡处理30-60min，在浸泡过程使用超声波震荡，超声波震荡频率为1.5MHz，过滤；
（3）、将步骤（2）处理好的氧化锆陶瓷使用蒸馏水冲洗至清洗后的水PH在6.5-7.5，将氧化锆陶瓷烘干；
（4）、将步骤（3）处理好的氧化锆陶瓷在190-195℃保温处理30min，自然降温至常温；
（5）、将步骤（4）处理好的氧化锆陶瓷使用混合酸浸泡处理10-15min，所述混合酸由质量分数为20%的磷酸、质量分数15%的硫酸、水按重量比1:1.5:12配制成；
（6）、将步骤（5）处理好的氧化锆陶瓷使用蒸馏水冲洗，将冲洗后的氧化锆陶瓷在125-130℃下保温处理12-15min，然后继续破碎至粒径为60-80μm，得到氧化锆陶瓷粉。
所述发泡剂中的碳酸钙在使用前使用对其表面进行改性处理，具体处理步骤如下：
（1）、将碳酸钙清洗、烘干，破碎成粒径为80-110μm的粉末；
（2）、将镁粉、铝粉按重量比2:1混合均匀，镁粉的粒径为0.8-1.2mm，铝粉的粒径为0.5-0.8mm，将镁粉、铝粉混合物加入石英管，向石英管内不断通入氩气，保持管内温度为110-115℃，保温处理5-8min；
（3）、将步骤（1）处理好的碳酸钙粉末和步骤（2）处理好的镁铝粉混合粉末按重量比100:4.5-6的比例混合均匀，得到预处理碳酸钙粉；
（4）、将步骤（3）得到的预处理碳酸钙粉与偏硅酸按重量比15:2.2-2.5的比例在400℃下混合均匀，冷却，破碎为粒径为0.8-1mm的颗粒，得到改性碳酸钙。
一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将铝粉在氩气保护下加入模具在680-720℃下熔融，然后加入镍纤维，搅拌，使镍纤维在铝熔体中分散均匀；
（2）、将经过改性的氧化锆陶瓷粉加入步骤（1）得到的铝熔体中，保持铝熔体的温度为695-725℃，搅拌，使改性后的氧化锆陶瓷粉在铝熔体中分散均匀，降温至685-690℃；
（3）、将铝镁合金加入步骤（2）处理后的熔体中，并使其充分熔融，冷却至常温，然后破碎成粒径为0.8-2mm的颗粒；
（4）、将步骤（3）破碎后的颗粒与发泡剂混合均匀，加入模具，快速升温至850℃，同时，保持模具内压力为0.8-0.95Mpa；再逐渐升温至875℃，升温幅度为5℃/min，在875℃/min下保温处理50-80s，自然冷却，冷却过程中逐步进行减压至常压处理，压力降幅为15kPa/min，得到成品。
有益效果：本发明提供的新型吊椅椅背支撑用泡沫铝以铝为基体，加入镁铝合金能大大提升泡沫铝的强度，而且经过验证，加入镁铝合金有助于经过改性后的碳酸钙在铝液体系中分散，保证发泡的稳定性、均匀性和连续性；同时，本发明中在原料中加入镍纤维，可以提升泡沫铝的抗冲击性，避免在使用过程中出现断裂，在基体中加入氧化锆陶瓷粉，不仅可以改善熔融后铝液体系的粘度，使其有利于均匀地发泡，还可以在进一步促进发泡剂在发泡体系中的均匀分散，同时，氧化锆陶瓷粉和镍纤维可以作为泡沫铝空隙间的交联点，与铝-镁体系共同支撑泡沫铝的微孔结构，使微孔间壁强度更大，提升制品的抗冲击及抗弯折强度，使用本发明制备的泡沫铝的强度相对于直接使用铝发泡的泡沫铝，抗冲击强度提升25%。
本申请中还对发泡剂的配比进行了调整，使用碳酸钙与氢化钛的复配发泡剂进行发泡处理，克服了氢化钛分解温度范围广，使用成本高的缺陷，利用氢化钛与改性碳酸钙低温—高温搭配的适用温度，提升了发泡剂的利用率，显著降低了发泡剂的使用量，同时，发泡的连续性、均匀性都有着显著的提升，泡沫铝的孔隙率达到87.25%，平均孔径为1.85mm，引发剂的成本也降低50%以上。
本申请在对碳酸钙进行改性时，使用了镁铝粉对碳酸钙表面进行处理，可以增强发泡剂在混合体系中的溶解性及分散的效果，而且改性过程中还加入了偏硅酸，既可以提升发泡剂的稳定，也可以在发泡时自身分解，生成强度更高的二氧化硅等产物，进一步增强泡沫铝的强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，使用以下原料制备：铝粉88份、氧化锆陶瓷粉14份、镍纤维1.2份、镁铝合金5.2份、发泡剂2.78份；
所述发泡剂按重量比例由以下成分制成：碳酸钙：氢化钛为7.3: 1。
所述镁铝合金中镁的重量比为3.15%。
所述镍纤维长度为1.2mm。
所述氧化锆陶瓷粉经过改性处理，处理步骤如下：
（1）、将氧化锆陶瓷进行破碎，使其粒径在620μm，水洗、烘干；
（2）、把步骤（1）处理好的氧化锆陶瓷使用质量分数6%的氢氧化钠溶液在36℃下浸泡处理50min，在浸泡过程使用超声波震荡，超声波震荡频率为1.5MHz，过滤；
（3）、将步骤（2）处理好的氧化锆陶瓷使用蒸馏水冲洗至清洗后的水PH在7.2，将氧化锆陶瓷烘干；
（4）、将步骤（3）处理好的氧化锆陶瓷在190-195℃保温处理30min，自然降温至常温；
（5）、将步骤（4）处理好的氧化锆陶瓷使用混合酸浸泡处理12min，所述混合酸由质量分数为20%的磷酸、质量分数15%的硫酸、水按重量比1:1.5:12配制成；
（6）、将步骤（5）处理好的氧化锆陶瓷使用蒸馏水冲洗，将冲洗后的氧化锆陶瓷在128℃下保温处理12-15min，然后继续破碎至粒径为80μm，得到氧化锆陶瓷粉。
所述发泡剂中的碳酸钙在使用前使用对其表面进行改性处理，具体处理步骤如下：
（1）、将碳酸钙清洗、烘干，破碎成粒径为100μm的粉末；
（2）、将镁粉、铝粉按重量比2:1混合均匀，镁粉的粒径为1mm，铝粉的粒径为0.75mm，将镁粉、铝粉混合物加入石英管，向石英管内不断通入氩气，保持管内温度为112℃，保温处理5-8min；
（3）、将步骤（1）处理好的碳酸钙粉末和步骤（2）处理好的镁铝粉混合粉末按重量比100:5.2的比例混合均匀，得到预处理碳酸钙粉；
（4）、将步骤（3）得到的预处理碳酸钙粉与偏硅酸按重量比15:2.2的比例在400℃下混合均匀，冷却，破碎为粒径为0.8-1mm的颗粒，得到改性碳酸钙。
一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将铝粉在氩气保护下加入模具在710℃下熔融，然后加入镍纤维，搅拌，使镍纤维在铝熔体中分散均匀；
（2）、将经过改性的氧化锆陶瓷粉加入步骤（1）得到的铝熔体中，保持铝熔体的温度为710-725℃，搅拌，使改性后的氧化锆陶瓷粉在铝熔体中分散均匀，降温至685-690℃；
（3）、将铝镁合金加入步骤（2）处理后的熔体中，并使其充分熔融，冷却至常温，然后破碎成粒径为1.2-2mm的颗粒；
（4）、将步骤（3）破碎后的颗粒与发泡剂混合均匀，加入模具，快速升温至850℃，同时，保持模具内压力为0.88-0.95Mpa；再逐渐升温至875℃，升温幅度为5℃/min，在875℃/min下保温处理60-70s，自然冷却，冷却过程中逐步进行减压至常压处理，压力降幅为15kPa/min，得到成品。
实施例2
一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，使用以下原料制备：铝粉89份、氧化锆陶瓷粉13份、镍纤维1.6份、镁铝合金5份、发泡剂2.6份；
所述发泡剂按重量比例由以下成分制成：碳酸钙：氢化钛为6.6: 1。
所述镁铝合金中镁的重量比为3.7%。使用实施例1中的方法对氧化锆陶瓷及发泡剂中的成分进行处理。
实施例3
一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，使用以下原料制备：铝粉90份、氧化锆陶瓷粉15份、镍纤维1.6份、镁铝合金5.5份、发泡剂2.6份；
所述发泡剂按重量比例由以下成分制成：碳酸钙：氢化钛为6.8: 1。
所述镁铝合金中镁的重量比为3.8%。使用实施例1中的方法对氧化锆陶瓷及发泡剂中的成分进行处理。
为了验证本申请中发泡剂发泡效果，本申请使用了不同发泡剂对发泡效果进行对比，具体如下：
首先，使用碳酸钙与氢化钛不同比例组合替换本申请中的发泡剂对发泡效果进行验证，发泡剂总使用量同本申请，其他处理方式同本申请。
试验1中使用普通碳酸钙与氢化钛复配使用，试验结果如表1：
表1。
试验2中使用本申请实施例1方法处理后的碳酸钙与氢化钛复配使用，试验结果如表2：
表2。
由表1、表2可以看出，使用本申请中配比的发泡剂具有更好的发泡效果，而且，将碳酸钙经过本申请的改性处理后再与氢化钙复配使用的发泡效果更好。
Claims (6)
1.一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，其特征在于，使用以下原料制备：铝粉85-90份、氧化锆陶瓷粉12-15份、镍纤维1-2份、镁铝合金3-6份、发泡剂2-3份；
所述发泡剂按重量比例由以下成分制成：碳酸钙：氢化钛为6-8: 1。
2.根据权利要求1所述的一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，其特征在于：所述镁铝合金中镁的重量比为3-4%。
3.根据权利要求1所述的一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，其特征在于：所述镍纤维长度为0.8-1.2mm。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，其特征在于：所述氧化锆陶瓷粉经过改性处理，处理步骤如下：
（1）、将氧化锆陶瓷进行破碎，使其粒径在550-800μm，水洗、烘干；
（2）、把步骤（1）处理好的氧化锆陶瓷使用质量分数6%的氢氧化钠溶液在35-38℃下浸泡处理30-60min，在浸泡过程使用超声波震荡，超声波震荡频率为1.5MHz，过滤；
（3）、将步骤（2）处理好的氧化锆陶瓷使用蒸馏水冲洗至清洗后的水PH在6.5-7.5，将氧化锆陶瓷烘干；
（4）、将步骤（3）处理好的氧化锆陶瓷在190-195℃保温处理30min，自然降温至常温；
（5）、将步骤（4）处理好的氧化锆陶瓷使用混合酸浸泡处理10-15min，所述混合酸由质量分数为20%的磷酸、质量分数15%的硫酸、水按重量比1:1.5:12配制成；
（6）、将步骤（5）处理好的氧化锆陶瓷使用蒸馏水冲洗，将冲洗后的氧化锆陶瓷在125-130℃下保温处理12-15min，然后继续破碎至粒径为60-80μm，得到氧化锆陶瓷粉。
5.根据权利要求4所述的一种新型吊椅椅背支撑用泡沫铝，其特征在于：所述发泡剂中的碳酸钙在使用前使用对其表面进行改性处理，具体处理步骤如下：
（1）、将碳酸钙清洗、烘干，破碎成粒径为80-110μm的粉末；
（2）、将镁粉、铝粉按重量比2:1混合均匀，镁粉的粒径为0.8-1.2mm，铝粉的粒径为0.5-0.8mm，将镁粉、铝粉混合物加入石英管，向石英管内不断通入氩气，保持管内温度为110-115℃，保温处理5-8min；
（3）、将步骤（1）处理好的碳酸钙粉末和步骤（2）处理好的镁铝粉混合粉末按重量比100:4.5-6的比例混合均匀，得到预处理碳酸钙粉；
（4）、将步骤（3）得到的预处理碳酸钙粉与偏硅酸按重量比15:2.2-2.5的比例在400℃下混合均匀，冷却，破碎为粒径为0.8-1mm的颗粒，得到改性碳酸钙。
6.一种权利要求5所述的新型吊椅椅背支撑用泡沫铝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将铝粉在氩气保护下加入模具在680-720℃下熔融，然后加入镍纤维，搅拌，使镍纤维在铝熔体中分散均匀；
（2）、将经过改性的氧化锆陶瓷粉加入步骤（1）得到的铝熔体中，保持铝熔体的温度为695-725℃，搅拌，使改性后的氧化锆陶瓷粉在铝熔体中分散均匀，降温至685-690℃；
（3）、将铝镁合金加入步骤（2）处理后的熔体中，并使其充分熔融，冷却至常温，然后破碎成粒径为0.8-2mm的颗粒；
（4）、将步骤（3）破碎后的颗粒与发泡剂混合均匀，加入模具，快速升温至850℃，同时，保持模具内压力为0.8-0.95Mpa；再逐渐升温至875℃，升温幅度为5℃/min，在875℃/min下保温处理50-80s，自然冷却，冷却过程中逐步进行减压至常压处理，压力降幅为15kPa/min，得到成品。
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Effective date of registration: 20191016 Address after: 236500 Middle Section 27-2 of Zhongxing Road, Yawang Industrial Park, Jieshou City, Fuyang City, Anhui Province Applicant after: Jishou Wanchang New Material Technology Co., Ltd. Address before: 236500 2, Qi Lou 85, Xiao Li Zhuang administrative village, Guang Wu Town, Jieshou City, Fuyang, Anhui Applicant before: Ma Yan Min |
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