[发明专利]一种高强度泡沫铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及泡沫金属材料领域，尤其涉及一种高强度泡沫铝的制备方法。

背景技术

泡沫金属是多孔体中所有孔隙的体积与多孔体总体积之比达到90%以上，具有一定强度和刚度的多孔金属。泡沫金属的制备有粉末冶金法和电镀法，前者通过向熔体金属添加发泡剂制得泡沫金属；后者通过电沉积工艺在聚氨酯泡沫塑料骨架上复制成泡沫金属。

泡沫铜的导电性和延展性好，且制备成本比泡沫镍低，导电性能更好，可将其用于制备电池负极（载体）材料、催化剂载体和电磁屏蔽材料。特别是泡沫铜用于电池作电极的基体材料，具有一些明显的优点，但由于铜的耐腐蚀性能不如镍好从而也就限制了它的一些应用。孔隙度到达90%以上的，具有一定强度和刚度的多孔金属。在石油化工、航天航空、环保中制造净化、过滤、催化支架、电极等装置。

工业及科学技术的不断进步，离不开基础材料的发展与革新。泡沫金属的出现，为诸多工艺方法提供了新的思路及解决方案。不同于其他化学纤维多孔材料，除了均匀的孔隙与更大的比表面积以及轻质等特性，同时还具有优良的金属机械性能和热、电等物理特性，并比聚合泡沫更易再生，这些优越性能使泡沫金属涉及的应用范围越来越广。这类金属孔隙度高，孔隙直径可达至毫米级。

泡沫金属是指含有泡沫气孔的特种金属材料。通过其独特的结构特点，泡沫金属拥有密度小、隔热性能好、隔音性能好以及能够吸收电磁波等一系列良好优点，是随着人类科技逐步发展起来的一类新型材料常用于航空航天、石油化工等一系列工业开发上。铜材制成的泡沫金属材料泡沫铜具有良好的导电导热性能，可用于热管、均热板芯材、LED散热材料。

含有泡沫状气孔的金属材料与一般烧结多孔金属相比，泡沫金属的气孔率更高，孔径尺寸较大，可达7毫米。由于泡沫金属是由金属基体骨架连续相和气孔分散相或连续相组成的两相复合材料，因此其性质取决于所用金属基体、气孔率和气孔结构，并受制备工艺的影响。通常，泡沫金属的力学性能随气孔率的增加而降低，其导电性、导热性也相应呈指数关系降低。当泡沫金属承受压力时，由于气孔塌陷导致的受力面积增加和材料应变硬化效应，使得泡沫金属具有优异的冲击能量吸收特性。泡沫金属材料独特的三维孔隙结构提供了更大的比表面积，适宜于各种高温及腐蚀领域，比如油井防砂、汽车（尤其是柴油机）尾气。

泡沫铝及其合金质轻，具有吸音、隔热、减振、吸收冲击能和电磁波等特性，适用于导弹、飞行器和其回收部件的冲击保护层，汽车缓冲器，电子机械减振装置，脉冲电源电磁波屏蔽罩等。泡沫金属材料独特的力学性能使其成为优良的吸能材料，同样其保有的金属特性使其在建筑，特种零件等诸多领域拥有良好的表现。

泡沫镍由于有连通的气孔结构和高的气孔率，因此具有高通气性、高比表面积和毛细力，多作为功能材料，用于制作流体过滤器、雾化器、催化器、电池电极板和热交换器等。泡沫镍及铁镍材料作为泡沫金属材料研究所的优势产品已广泛用于过滤、电池、催化领域。随着社会城市化、科技化、人性化的发展，如何设计一种干燥快、附着力强、冲击强度高、硬度高和抗划痕负荷性好的高强度泡沫铝，以满足市场需求，是非常必要的。

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对现有泡沫铝耐磨性差、耐腐蚀性差、通孔率低、密度高和发泡不均匀的技术问题，提供一种高强度泡沫铝的制备方法。

技术方案：

本发明一种高强度泡沫铝的制备方法，包括如下步骤：

步骤1）：称取三氧化二铝、发泡剂氢化钛、碳化硅、银、金、铂、钯、锆、钛、聚酯多元醇、有机硅酮、环戊烷、辛酸亚锡、N,N-二甲基环己胺和铝铁合金；

步骤2）：将三氧化二铝、碳化硅、银、金、铂、钯、锆、钛和铝铁合金投入球磨机中球磨20-30h，再加入剩余原料球磨10-20h；

步骤3）：将球磨后的原料升温至900-1100℃，加入发泡剂氢化钛，在800-1200rpm转速下搅拌5-25min，吹入空气、氮气或氩气，煅烧6-12h，冷却后即可。

优选地，步骤1）中所述的各原料，按重量份数配比如下：三氧化二铝100份，发泡剂氢化钛1-5份，碳化硅10-30份，银2-6份，金6-10份，铂1-5份，钯4-8份，锆0.5-4.5份，钛0.1-2份，聚酯多元醇15-35份，有机硅酮5-25份，环戊烷1-20份，辛酸亚锡12-18份，N,N-二甲基环己胺3-7份，铝铁合金30-50份。