[发明专利]一种小孔径泡沫铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔泡沫金属材料的制备领域，特别是一种小孔径泡沫铝材料的制备方法。

背景技术

泡沫铝具有轻量、高比强度、吸音、减震、保温、隔热等特性，在建筑、汽车、装饰、航天航空、船舶、噪音控制、减震器等领域都有巨大的市场潜力。

目前，公知的熔体发泡泡沫铝的平均孔径为3mm～6mm，已有的研究表明，当泡沫铝平均孔径减小到1mm以下时，泡沫铝的宏观孔结构不均匀性减小，泡沫铝的力学性能和能量吸收性能提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种小孔径泡沫铝的制备方法，它可实现泡沫铝孔径的细化，获得平均孔径小于1mm、孔结构均匀的泡沫铝，同时具有工艺简单，适合规模化生产的特点。

本发明的工艺步骤是：在铝或铝合金熔化后加入增粘剂Ca和形核剂TiO₂颗粒进行搅拌，后将经预氧化处理的发泡剂TiH₂加入熔体搅拌分散，继续搅拌发泡、保温发泡、冷却后得小孔径泡沫铝。

本发明还包括以下技术方案：①制备小孔径泡沫铝的各组分比例为：增粘剂金属钙为1wt.％～4wt.％、形核剂TiO₂为0.2wt.％～2wt.％、发泡剂氢化钛为0.5wt.％～2.5wt.％，余量为铝或铝合金；形核剂TiO₂的粒度为-300目，发泡剂氢化钛的粒度为-100目～-500目，且发泡剂预氧化处理方法是，先在400℃下加热表面氧化5～20h，接着升温至450℃～600℃保温1～3h；②铝或铝合金熔化温度高于金属熔点50℃～200℃，熔化保温时间：20min.～60min.；③增粘剂钙和形核剂TiO₂加入金属熔体后以500rpm～5000rpm的速度搅拌5min.～15min.；④发泡剂搅拌分散时间为10s～100s，速度为2000rpm～5000rpm；⑤继续搅拌发泡的时间是10s～100s，搅拌速度500rpm～2000rpm，搅拌发泡温度比铝或铝合金熔化温度低10℃～20℃；⑥保温发泡温度与搅拌发泡温度相同，保温发泡时间是30s～200s。

采用预氧化处理的发泡剂，可使处理后的发泡剂开始分解温度提高、开始分解时间推迟，为发泡剂在搅拌分散提供均匀分散时间，并为发泡过程提供充足的发气量，实现发泡剂分散、分解(发泡)的协调。

在铝熔体中添加形核剂TiO₂颗粒，可以提供更多的气泡非均匀形核核心，提高气泡的形核率，有利于气泡结构的细化。

发泡剂搅拌分散后，继续搅拌发泡，可将初始生成的气泡不断打碎成细小的气泡，也利于气泡结构的细化。

本发明的有益效果是：(1)在常规熔体发泡技术的基础上，通过采用预氧化处理的发泡剂、在铝熔体中添加形核剂TiO₂颗粒、搅拌发泡三个技术手段，可有效实现小孔径、结构均匀泡沫铝的制备，提高泡沫铝的力学性能和能量吸收性。所制备的泡沫铝技术指标可达到：平均孔径：0.5mm～1mm；孔隙率：60％～80％；孔结构均匀性：底部无集液实心层，纵向平均孔径差小于平均孔径的30％；(2)设备条件简单，能实现规模化生产。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例一：

ZLD104合金在石墨坩锅中加热到680℃熔化、保温30min.后加入2wt.％的钙和0.5wt.％的TiO₂(粒度为-300目)，对熔体进行搅拌(搅拌速度4000rpm，搅拌时间10min)增粘并分散形核剂TiO₂，将氢化钛(2wt.％，粒度-200目，经过400℃5h+500℃2h预氧化处理)加入到熔体中，搅拌分散(搅拌速度4000rpm，搅拌时间25s)，保持熔体温度在670℃，之后采用低速搅拌发泡(800rpm，搅拌时间20s)，取出搅拌头并保温发泡90s，取出石墨坩锅空冷至室温，可获得平均孔径0.9mm、孔隙率75％、底部无集液实心层、纵向平均孔径差小于平均孔径的30％的泡沫铝。

实施例二：