[发明专利]吹气法制备泡沫铝装置及泡沫铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫铝的制备装置及泡沫铝的制备方法，尤其涉及一种吹气法制备泡沫铝装置及泡沫铝的制备方法。

背景技术

泡沫铝具有密度低、高比强度、隔音、吸音、减震、高的能量吸收性能、保温、隔热等综合特性，在铁路客车、军事、建筑、汽车、装饰、航天、航空、船舶等领域都有巨大的市场应用潜力。泡沫铝从气孔结构来看可以分为开孔泡沫铝和闭孔泡沫铝，其中闭孔泡沫铝的应用更为广泛。闭孔泡沫铝的制备方法主要有熔体吹气法、熔体发泡法、粉末压实熔化发泡法等。当泡沫铝的泡孔尺寸减小后，泡孔会趋向于球形，结构更为均匀；小孔径泡沫铝的液膜面积减小从而使得液膜稳定性增加，泡孔更为稳定，在热加工过程中更易流动和变形，有利于泡沫铝的二次加工；其力学性能也会大幅提升；在成型过程中出现的泡孔坍塌现象也会得到改善，有利于发泡高度的增大，从而能够制备出大块泡沫铝，进一步推动泡沫铝的产业化。因而，小孔径特别是气孔尺寸小于5mm的泡沫铝的制备方法及制备装置是目前吹气法制备泡沫铝发展的一个重要方向。

熔体吹气法工艺是通过吹气头将气体(一般为氧化性气体)直接注入含有陶瓷颗粒的液态铝或铝合金中，历经气泡的形成、上浮、堆积和冷凝过程，最终收集成型制备得到泡沫铝的方法。相较于其他制备工艺，吹气法具有成本低、可连续性生产的优点。然而，吹气法制备的泡沫铝存在力学性能不够高、加工方式需拓展等问题，解决方式是制备小孔径的泡沫铝。

吹气法制备泡沫铝最初是由加拿大Alcan公司和挪威Hydro公司在20世纪90年代初分别独立提出，都是旋转喷吹法，即通过吹气头的旋转实现气体的分散，后来Alcan又提出了通过吹气头往复运动来分散气泡的方法(美国专利US5334236)。然而，旋转吹气头和传统的往复运动吹气头对于熔体扰动较大，气泡脱离条件差异较大，制备的泡沫铝泡孔均匀度较差。

N.Babcsan等人开发了利用超声振动制备吹气法泡沫铝的方法，先利用超声处理在铝熔体中分散超细颗粒，再采用超声振动分散进入熔体中的气体，泡沫铝的孔径可以降到亚毫米范围内，但Babcsan并没有公布相应技术细节，且超声振动法的成本也相对较高。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种吹气法制备泡沫铝装置，能够在成本较低的条件下制备出泡孔尺寸较小，且具有较好均匀度的泡沫铝。

一种吹气法制备泡沫铝装置，包括吹气管、吹气头、直流振动电机及限动板，该吹气管包括水平段和与水平段相连的竖直段，该水平段包括进气端，该竖直段包括出气端，该出气端与该吹气头连接，该吹气管为悬臂梁结构，该进气端为该悬臂梁结构的固定端，该出气端为该悬臂梁结构的自由端，该直流振动电机和该限动板固定设置在该吹气管的水平段，并且，该直流振动电机设置在该固定端和该限动板之间，该限动板能够限制该吹气管在竖直方向的运动。

一种泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：提供增粘的金属铝或铝合金熔体；以及将吹气头插入该增粘的金属铝或铝合金熔体中，在吹气的同时使该吹气头做水平简谐振动。

与现有技术相比较，本发明提出的吹气法制备泡沫铝装置及泡沫铝的制备方法利用非常简单的方式使吹气头能够进行高频水平简谐振动，由于利用了吹气管竖直段对于振动的放大作用，实现了一般机械振动难以达到的高频率且高振幅的要求，成功制备出孔径较小的泡沫铝，且直流振动电机的成本相对于超声振动装置非常低廉。

附图说明

图1是本发明实施例的吹气法制备泡沫铝装置的组成示意图。

图2是沿图1中B方向的本发明实施例的吹气法制备泡沫铝装置的吹气头的振动形式示意图。

图3是吹气头在没有施加振动时，采用高速摄像装置获得的水模拟的气泡照片。

图4是与图3相同的吹气头在施加振动时，采用高速摄像装置获得的水模拟的气泡情况照片。

图5是利用本发明实施例的吹气法制备泡沫铝装置对于泡沫铝泡孔尺寸的减小情况。

图6是利用本发明实施例的吹气法制备泡沫铝装置制备的1mm左右孔径的吹气法泡沫铝光学照片。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例吹气法制备泡沫铝装置及泡沫铝的制备方法。