[发明专利]一种高活性纳米铝热剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种高活性纳米铝热剂的制备方法，属于铝热剂技术领域。本发明针对目前常规铝热剂产生的热效率较低，易产生焊合率低、缩孔的问题，本发明提供了一种以氯化铝和铝粉作为基料，通过球磨后放入异丙醇中进行分散，使用三丁基铝与异丙醇铝进行反应，辅以超声震荡，在酸性调节下回流陈化，获得铝溶胶，随后以柠檬酸铵作为络合剂，与铁离子进行结合，辅以表面活性剂进行改性，提高活性，添加铂离子作为催化剂，通过超声震荡获得铁溶胶包裹铝溶胶，再冷冻干燥，获得含铁化合物包裹铝化合物的物质，最后通过电解熔融，通过铂催化，还原包裹的部分氧化铝，获得氧化铁掺杂铂包裹氧化铝及铝的高活性纳米铝热剂。

技术领域

本发明涉及一种高活性纳米铝热剂的制备方法，属于铝热剂技术领域。

背景技术

在诸多的焊接方法中，电阻焊（包括点焊、凸焊）被视为最重要的连接方法而被应用于车身结构及零部件的制造中。但是，与其它焊接方法相比，电阻焊能耗相对较高。在进行铝合金电阻焊时，由于铝合金具有较高的导热、导电性。因此，同样条件下产生电阻热相对较少，且大量的焊接热量被迅速传导到金属基体及周围环境中而损失掉，焊接时需要相对更高的焊接能量作用才能实现这类材料的高质量焊接。在实际焊接生产中，为了提供足够的电阻热量，铝合金等轻合金薄板结构的电阻点焊焊接电流通常为相同板厚低碳钢的3～5倍。因此，为了实现铝合金等轻合金薄板材料的高质量焊接，需要功率强大的电阻点焊机。这固然可以实现铝合金材料的可靠焊接，但在产品的生产制造环节，却需要消耗更多的电能。这无疑增大了能源消耗，增加了生产中的能源成本。

常规铝热剂通常由铝粉和氧化铁粉组成，主要用于钢铁等材料的铝热焊中。对于将铝热剂用于电阻点、凸焊铝合金材料，起到降低电能消耗，提高焊接效率的作用，在之前的各类文献资料中并未见相关报道。常规铝热剂用于电阻点、凸焊铝合金材料，由于电阻热的瞬时、点热源的特性，使常规铝热剂产生的热效率较低，难以发挥铝热剂的较大能效，易产生焊合率低、缩孔等缺陷，从而使其应用于电阻焊接铝合金效果较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常规铝热剂产生的热效率较低，易产生焊合率低、缩孔的问题，本发明提供了一种以氯化铝和铝粉作为基料，通过球磨后放入异丙醇中进行分散，使用三丁基铝与异丙醇铝进行反应，辅以超声震荡，在酸性调节下回流陈化，获得铝溶胶，随后以柠檬酸铵作为络合剂，与铁离子进行结合，辅以表面活性剂进行改性，提高活性，添加铂离子作为催化剂，通过超声震荡获得铁溶胶包裹铝溶胶，再冷冻干燥，获得含铁化合物包裹铝化合物的物质，最后通过电解熔融，通过铂催化，还原包裹的部分氧化铝，获得氧化铁掺杂铂包裹氧化铝及铝的高活性纳米铝热剂。本发明制备的纳米铝热剂活性高，热效率高，焊合率高，无缩孔现象。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）按质量比1:3，取氯化铝和铝粉放入球磨机中，向球磨机中加入直径为20mm的玛瑙球，使用氮气保护，以300r/min球磨40～50min，收集球磨物，将球磨物与球磨物质量7～9倍的异丙醇放入容器中搅拌均匀，对容器进行加热，加热至60～70℃，保温20～25min；

（2）在上述保温结束后，以0.1mL/s向容器中滴加三丁基铝，滴加量为上述异丙醇体积的3～5％，再将容器置于超声波震荡器中，设定频率为1.8～2.2MHz，震荡30～40min，使用质量分数为70％的硝酸溶液调节pH至3.0～3.5，将容器置于回流装置中，设定温度为60～65℃，回流23～25h；

（3）待上述回流结束后，对回流装置中的剩余物进行过滤，收集过滤物，按重量份数计，取70～80份无水乙醇、30～35份硝酸铁、20～25份过滤物、12～16份环氧丙烷、3～5份柠檬酸铵、1～3份蔗糖脂肪酸酯及0.9～1.2份硝酸铂，首先将无水乙醇、硝酸铁、柠檬酸铵、蔗糖脂肪酸酯及硝酸铂放入玻璃容器中，以160r/min搅拌10～15min；