[发明专利]一次熔体发泡制备泡沫铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫铝的制备方法，尤指一种只须将铝一次泡沫化即可制得泡沫铝制品的一次熔体发泡制备泡沫铝的方法。

背景技术

泡沫铝是一种含有大量孔洞结构的新型复合金属材料，一般孔隙率为40%～98%，具有质轻、较高比强度、阻尼减震、高冲击能量吸收和优异的吸音、隔热、散热、电磁屏蔽等多种物理性能，已在航空、航天、汽车制造、轨道交通等领域得到了应用，在目前众多实际应用当中可知， 泡沫铝合金制品比单纯泡沫铝材料用得更为广泛，因此泡沫铝和泡沫铝合金已成为21世纪许多国家竞相研究的热点材料之一；传统技术对泡沫铝或铝合金的制备工艺研究较多，基本可分为铸造法、发泡法、烧结法和沉积法，其中熔体发泡法由于其生产工艺简单，易实现工业化生产，通过控制发泡的工艺参数就能改变泡沫铝合金制品中孔径和孔隙率的大小，因此在实际生产中的应用更为广泛，在我国由于受制备技术条件的制约还没实现大规模工业化生产。

中国专利200610088246.4和200710133993.X分别公开了一种采用发泡法制备泡沫铝或铝合金的方法，此两种制备方法均为将铝或铝合金二次泡沫化，工序相对繁杂，对设备与环境参数要求较高，比较适用于制备或填充具有复杂外形的泡沫铝合金异型件和腔体，当用于规则外形的型体、规则三明治结构或规则泡沫铝合金填充件时则没必要采用二次泡沫化的制备方法，在工序多样化，产品多元化的今天，以上所述的二次泡沫化的制备方法使得理应简单的工序复杂化，生产成本相对增大，不能满足生产的多元化要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在公开一种只须将铝一次泡沫化即可制得泡沫铝制品的一次熔体发泡制备泡沫铝的方法，本发明的制备方法用于规则外形的型体、规则三明治结构或规则泡沫铝合金填充件时使得工序更为简单，生产成本大幅度降低，且不会影响泡沫铝或铝合金的整体性能，适合工业生产的多元化发展，同时也方便做专项技术研究。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种一次熔体发泡制备泡沫铝的方法，所述的方法步骤包括。

（1）将铝切割成锭块，将铝锭放入坩埚，启动热电炉加热至800℃，并保温1～30分钟，使铝完全熔化。

（2）通过调节热电炉使铝液温度降至680℃时往铝液里添加金属钙，钙的添加量为相对铝重量的1%～4%之间；添加钙的同时使用搅拌机搅拌，搅拌时间为1～35分钟为最佳，让钙在铝液中均匀分布，与铝液充分混合从而使得熔体的表面粘度增加。

（3）将氢化钛进行预处理，通过调节热电炉温度使熔体温度降至650℃时将预处理后的氢化钛添加到熔体中，氢化钛的添加量为相对铝重量的1%～6%之间；添加经过预处理后的氢化钛的同时使用搅拌机搅拌混合熔体，使得氢化钛在熔体中均匀分布，充分分解。

（4）将模具进行加热，使之达到600～650℃，加热过程中可采用惰性气体对模具进行保护；将熔体放入经过热处理后的模具中，使之初步成形为预制件，随即调节热电炉使预制件在650℃的温度下保温发泡2～45分钟。

（5）将预制件取出，空冷5～30分钟使高温泡沫熔体在模具中定形，然后将预制件取出水冷，即可获得泡沫铝制品。

其中，所述的氢化钛预处理方法为在400～550℃条件下，在空气气氛中对氢化钛进行热处理，加热时间为1～15分钟。

其中，所述的氢化钛预处理方法为采用化学改性法对氢化钛颗粒进行包覆。

其中，在模具内部预先填埋氧化铝纤维棒，将纤维棒按一定间距定位后将熔体倒入模具中后一起进行保温发泡。

其中，所述的模具为具有规则圆管状或规则方形管状的腔体。

其中，所述的铝可换用合金，可是硅铝合金或者铝铜合金或铝镁合金中的一种或铝锰合金中的一种，最终可制得泡沫铝合金制品。

本发明公开了一种只须一次熔体发泡制备泡沫铝的工艺方法，分析出增粘剂金属钙添加量、发泡剂氢化钛添加量、保温发泡时间和发泡剂氢化钛的预处理这四个因素对泡沫铝或铝合金的性能的影响，在制备过程中通过对这四个因素的合理科学控制得到了制备具有均匀孔结构泡沫铝的工艺参数和方法，并采取该工艺参数和方法制备泡沫铝合金制品，扩大其在实际生产中的应用，本发明原理的定量分析如下。