CN1459347A - 用氧化物包覆氢化钛制备发泡剂的方法 - Google Patents

用氧化物包覆氢化钛制备发泡剂的方法 Download PDF

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Abstract

用氧化铝包覆氢化钛制备发泡剂的方法，是用非均匀成核法在TiH2颗粒表面包覆氧化物制备发泡剂。其中，单层包覆法是在Ti2颗粒表面包覆Al2O3制成Al2O3/TiH2颗粒发泡剂；双层包覆法是在TiH2颗粒表面先包覆Al2O3再包覆SiO2制成SiO2/Al2O3/TiH2颗粒发泡剂。用本发明提供的方法制备的发泡剂，包覆层厚度均匀，双层包覆的发泡剂外层致密，能够推迟发泡剂开始释氢时间。在制造泡沫铝材的过程中，可使发泡剂均匀分散在铝熔体中，制造的泡沫铝材孔洞分布均匀，产品质量高。该铝材可在消声、减震、屏蔽防护、吸能缓冲等一些高技术领域得到广泛应用。

Description

用氧化物包覆氢化钛制备发泡剂的方法
本发明属于用氧化物包覆氢化钛发泡剂制备技术，本发泡剂用于制造泡沫铝材。
在本发明完成之前，采用氧化物包覆TiH2，通常有两种方法：1、物理包覆法；2、化学包覆法。物理包覆主要有通过研磨法用Al2O3粉和TiH2颗粒进行混合包裹，如：“泡沫金属铝及合金的制备方法”(中国专利号：96117124.3，授权公告号：1058057)。此方法制备的包覆层厚度不均匀，包覆材料浪费大，且机械研磨包裹过程中，发泡剂TiH2易发生分解造成发泡剂的浪费。又如“采用金属Cu Co Ni对发泡剂进行包覆”[专利申请号：99125331.0，申请日：1999.12.08，中国专利申请公开(公告)号：1298960]。该包覆方法能耗高，设备复杂而难以推广；化学包覆法是采用硅醇盐制备SiO2凝胶包覆层，采用钛醇盐及无机盐制备出TiO2包覆层。如“TiH2的SiO2凝胶包裹对其释氢的影响”(东南大学学报，1999，29(6)：145-148)和“Preparation，StructuresNano-TiO2 Particles and the properties of TiH2 Coated with Nano-TiO2.Journal ofSoutheast University(English Edition)，1999，15(2)：88-91”但是上述化学包覆法采用的化学试剂成本高，难以大规模推广。
本发明的目的在于，提供用非均匀成核法在TiH2颗粒表面包覆氧化物制备发泡剂的方法，包括单层包覆法和双层包覆法。单层包覆法是在TiH2颗粒表面包覆Al2O3制备发泡剂；双层包覆法是在TiH2表面先包覆Al2O3再包覆SiO2制备发泡剂。用上述工艺制备的发泡剂包覆层厚度均匀，可推迟开始释氢的时间，用其制造的泡沫铝材的孔洞分布均匀，提高产品质量。
本发明的特征在于，采用非均匀成核法在TiH2颗粒表面包覆氧化物。单层包覆法：在TiH2颗粒表面包覆Al2O3前驱体，经煅烧得到单层包覆的颗粒发泡剂；在TiH2颗粒表面先包覆Al2O3前驱体，再包覆SiO2前驱体，经煅烧得到双层包覆的颗粒发泡剂。
1、用单层包覆法制备发泡剂的步骤如下：
a.制备TiH2悬浮液：配制pH值为3-5的HAc-NaAc缓冲溶液，将粒径为0.01-0.5mm的TiH2颗粒置入上述缓冲溶液中，用超声波分散制成悬浮液；
b.制备包覆有氧化物前驱体的TiH2颗粒溶液：用去离子水配制浓度为0.01-0.005mol/L的Al2(SO4)3溶液，然后用滴定管以φ≤1mL/min的滴定速度滴入上述悬浮液中，同时以机械或磁力搅拌保持TiH2颗粒在缓冲溶液中均匀分散；按每克TiH2颗粒的滴加Al2(SO4)3为50-200mL的比例滴定，滴加完成即可；
c.经过过滤、烘干、350℃煅烧，即可得到单层包覆的颗粒发泡剂；
2、用双层包覆法制备发泡剂的步骤如下：
a.制备TiH2悬浮液：配制pH值为3-5的HAc-NaAc缓冲溶液，将粒径为0.01-0.5mm的TiH2颗粒置入上述缓冲溶液中，用超声波分散制成悬浮液；
b.制备包覆有氧化物前驱体的TiH2颗粒溶液：用去离子水配置浓度为0.01-0.005mol/L的Al2(SO4)3溶液，然后用滴定管以φ≤1mL/min的滴定速度滴入上述悬浮液中，同时以机械或磁力搅拌保持TiH2颗粒在缓冲溶液中均匀分散；按每克TiH2颗粒的滴加Al2(SO4)3为50-200mL的比例滴定，滴加完成，即得到包覆有一种氧化物前驱体的TiH2颗粒溶液；配制浓度为0.2-0.4mol/L的Na2SiO3溶液和浓度为2.0-4.0mol/L的HCl溶液；在机械或磁力搅拌条件下，采用共滴的方式向上述包覆一种氧化物前驱体的TiH2颗粒的溶液中滴加，Na2SiO3溶液的滴定速度ψ≤1mL/min，按每克TiH2颗粒滴加50-100mL Na2SiO3溶液的比例滴定；滴加HCl以维持溶液的pH值为3.5，滴加完成后继续搅拌30min后，陈化2小时；
c.经过滤、烘干，再经350℃煅烧，即得到双层包覆的颗粒发泡剂。
本发明与以往技术相比，具有包覆层厚度均匀，推迟TiH2颗粒开始释氢的时间。采用单层包覆法制备的发泡剂，开始释放氢气时间延迟至90秒；采用双层包覆法制备的发泡剂外层致密，且开始释放氢气时间延迟至120秒。上述发泡剂在铝熔体中分布均匀，使泡沫铝材孔洞分布均匀，提高泡沫铝材的质量。
图1是单层包覆法制备的发泡剂颗粒结构示意图，图中1为TiH2颗粒，2为Al2O3颗粒层。
图2是双层包覆法制备的发泡剂颗粒结构示意图，图中1为TiH2颗粒，2为Al2O3层，3为SiO2膜。
实施例1：
用单层包覆法制备发泡剂：
a.配制HAc-NaAc缓冲溶液，使其pH＝4.5，然后将10克20μm的TiH2颗粒加入到缓冲溶液中，用超声波分散配成悬浮液；
b.用去离子水配置浓度为0.005mol/L的Al2(SO4)3溶液，然后用滴定管以φ＝1mL/min的滴定速度滴入上述悬浮液中，同时用磁力搅拌保持TiH2颗粒在缓冲溶液中均匀分散，按每克TiH2颗粒的滴加Al2(SO4)3为150mL的比例，将Al2(SO4)3溶液滴加量1500mL，得到包覆有Al2O3前驱体的TiH2颗粒溶液；
c.经过过滤、烘干，再经350℃煅烧，即可得到单层包覆的Al2O3/TiH2颗粒发泡剂。
实施例2：
用双层包覆法制备发泡剂：
a.配制HAc-NaAc缓冲溶液，使其pH＝4.5，然后将10克粒径为20μm的TiH2颗粒加入到上述缓冲溶液中，用超声波分散制成悬浮液；
b.用去离子水配置浓度为0.005mol/L的Al2(SO4)3溶液，然后用滴定管以φ＝1mL/min的滴定速度滴入上述悬浮液中，同时用磁力搅拌保持TiH2颗粒在缓冲溶液中均匀分散，按每克TiH2颗粒的滴加Al2(SO4)3为100mL的比例，将Al2(SO4)3溶液滴加量1000mL，得到包覆有Al2O3前驱体的TiH2颗粒溶液；配制浓度为0.4mol/L的Na2SiO3溶液和浓度为2.0mol/L的HCl溶液。在磁力搅拌条件下，采用共滴的方式向上述有Al2O3前驱体的TiH2颗粒溶液中滴加，Na2SiO3溶液的滴定速度ψ＝1mL/min，按每克TiH2颗粒滴加50mLNa2SiO3溶液的比例，将Na2SiO3溶液滴加500mL；滴加HCl溶液以维持溶液的pH值为3.5；滴加完成后继续搅拌30min后，陈化2小时；
c.经过滤、烘干，再经350℃煅烧，即得双层包覆的SiO2/Al2O3/TiH2颗粒发泡剂。

Claims (2)

1.用氧化物包覆氢化钛制备发泡剂的方法，是在TiH2颗粒表面包覆氧化物，其特征在于，采用非均匀成核法制备，具体步骤如下：
a.制备TiH2悬浮液：配制pH值为3-5的HAc-NaAc缓冲溶液，将粒径为0.01-0.5mm的TiH2颗粒置入上述缓冲溶液中，用超声波分散制成悬浮液；
b.制备包覆有氧化物前驱体的TiH2颗粒溶液：用去离子水配制浓度为0.01-0.005mol/L的Al2(SO4)3溶液，然后用滴定管以φ≤1mL/min的滴定速度滴入上述悬浮液中，同时以机械或磁力搅拌，保持TiH2颗粒在悬浮溶液中均匀分散；按每克TiH2颗粒的滴加Al2(SO4)3为50-200mL的比例滴定，滴加完成即可；
c.将上述包覆有氧化物前驱体的TiH2颗粒溶液，经过过滤、烘干，再经350℃煅烧即可得到包覆氧化物的TiH2颗粒发泡剂。
2、按照权利要求1所述的用氧化物包覆氢化钛制备发泡剂的方法，其特征是，在包覆氧化物前驱体的TiH2溶液中还加有Na2SiO3溶液和HCl溶液，其具体步骤为：配制浓度为0.2-0.4mol/L的Na2SiO3溶液和浓度为2.0-4.0mol/L的HCl溶液，在机械或磁力搅拌条件下，采用共滴的方式向上述包覆氧化物前驱体的TiH2溶液中滴加，Na2SiO3溶液的滴定速度ψ≤1mL/min，按每克TiH2颗粒滴加50～100mL Na2SiO3溶液的比例滴定；滴加HCl以维持溶液的pH值为3.5，滴加完成后继续搅拌30min后，陈化2小时。
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