CN1179474A - 孔径可调泡沫铝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属泡沫铝的制备方法。本发明方法是先将待发泡金属铝及其合金熔化,再将增粘剂铝或废旧泡沫铝覆盖其上,保温后搅拌,拌匀后加入发泡剂,再搅拌并在600～700℃保温,从炉中取出后冷却即得到孔结构均匀的泡沫铝。本发明可以通过调整增粘剂的加入量和预热温度来控制所制泡沫铝的孔径,并可制得孔径均匀的泡沫铝。

Description

孔径可调泡沫铝的制备方法
本发明涉及金属泡沫铝的制备方法。
泡沫铝是一种包含无数气泡的多孔质金属材料，具有密度小，吸音、阻燃、吸能等优良性能，是极有应用前景的新型材料。
到目前为止，人们研究较多且最具应用前景的泡沫铝的制造方法是熔体发泡法，该方法的主要制备过程是：将铝(纯铝或铝合金)熔化，加入增粘剂，搅拌增粘，再加入发泡剂(金属氢化物，如TiH2、ZrH2、HfH2等)，发泡剂受热分解放出氢气，在粘性熔体中形成气泡，冷却凝固后便得到泡沫铝。
泡沫铝结构优劣的一个重要指标是孔洞尺寸和形状的均匀性。而要获得均匀的孔结构，熔体发泡过程中的增粘处理是最为关键的。因为，粘度过低，会使随后加入的发泡剂分解产生的气体极易外逸，而且气泡在生长过程中很容易聚集长大，形成大小不一的气孔；而粘度过高，则使发泡剂在熔体中均匀分散困难。因此，控制适当的粘度，是获得均匀孔结构的重要保证。为此研究人员已使用了多种增粘剂和增粘方法，如用气体增粘，所用气体为O2、Ar、N2、空气、水等；粉末增粘，如MnO2、Mg、Ca、Al2O3等。但这些增粘方法都存在以下不足：
1.所需设备繁杂。如用气体增粘时，需要有压缩气体装置，气体输送管道等；
2.易造成发泡金属污染。因所用的发泡剂基本不与发泡金属合金化，而是以各种夹杂物的形式留在泡沫金属中，而且其加入量都较大，如Ca的加入量为0.2-8.0％，这对泡沫金属的性能将产生不利影响；
3.因粘度增加快，对工艺过程控制要求很高，不易达到；
4.所用增粘剂成本偏高；
5.所用活性增粘剂如Mg、Ca等，在搅拌过程中易氧化燃烧，污染了工作环境。
本发明目的是提供一种能够克服上述缺点的，安全、廉价、有效的增粘剂和增粘方法，用该增粘剂和增粘方法制备出的泡沫铝孔径可调，且均匀性好。
本发明是用铝屑或废旧泡沫铝作为增粘剂。
本发明方法是，首先将待发泡金属铝及其合金熔化，并在液相线温度Tm+20～40℃保温，再将增粘剂铝屑或废旧泡沫铝覆盖其上，增粘剂的加入量是总量的30～60％，保温10～30min，再进行搅拌，搅拌速度500～800rpm；搅拌均匀后再加入发泡剂0.5～2.0％TiH2或ZrH2等。再以1500～2300rpm的速度搅拌20～60s，在600～700℃保温60～300s，从炉中取出后冷却即得到孔结构均匀的泡沫铝。
本发明的理论依据是：液态金属的粘滞性起因于质点间的内摩擦力，液体中如有一定数量的固相质点而成为不均匀的多相***时，将使内摩擦力增加即使粘度增加，固相率越高，粘度就越大，当把固态的铝屑和废旧泡沫铝加入到熔体中并搅拌均匀后，熔体中固相质点增加，便形成粘度较大的流变熔体。因此，熔体的粘度可通过调整铝屑和废旧泡沫铝的加入量及保温时间来控制。为此，本发明方法所制得的泡沫铝孔径可调，且均匀性好。
本发明的优点是：
1.所用的增粘剂与基体金属一致，不会造成污染；
2.生产成本低廉，可以充分利用废旧泡沫铝，而这部分铝很难重熔回收；
3.增粘速度便于控制，只需改变增粘剂的加热时间或加入量即可实现；
4.操作时无燃烧、烟雾和异味，对环境无污染；
5.制得的泡沫铝孔径可调、均匀性好。
总之，本发明方法简单，易行，不需要庞大的设备，所制备的泡沫铝孔径可调，均匀性好，是极具实用价值和应用前景的泡沫铝的制备方法。
实施例：
1.用铸造铝合金(ZL104)，在660～700℃熔化，再降温至660～685℃，加入废旧泡沫铝(用ZL104发泡)占总量的20～30％，以500～800rpm速度搅拌30s，加入发泡剂Al2O3∶TiH2＝(1.0～2.0)∶1，以1500～2300rpm的速度搅拌30s，在650～675℃保温120s，从炉中取出冷却即得到泡沫铝，其孔隙率为74％，孔径为2.8mm。

Claims (4)

1.一种用熔体发泡法制备孔径可调泡沫铝的制备方法，其特征是，先将待发泡金属铝及其合金熔化，并在液相线温度Tm+20～40℃保温，再将增粘剂铝屑覆盖其上，保温10～30min，再以500～800rpm的速度搅拌，待搅拌均匀后加入发泡剂，再以1500～2300rpm的速度搅拌20～60s，最后在600～700℃保温60～300s，取出后冷却即得到孔结构可调且均匀的泡沫铝。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，增粘剂还可以是废旧泡沫铝，其加入量是总量的30～60％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是，发泡剂可以用TiH2、ZrH2、HfH2等，其加入量是总量的0.5～2.0％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是，可以通过调整增粘剂的加入量来调整熔体粘度，还可以通过调整增粘剂的预热温度来调整增粘速度，从而获得孔径可调、均匀性好的泡沫铝。
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