專利名稱：一種小孔徑泡沫鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多孔泡沬金屬材料的制備領(lǐng)域，特別是一種小孔徑泡沬鋁材料 的制備方法。
背景技術(shù)：
泡沬鋁具有輕量、高比強(qiáng)度、吸音、減震、保溫、隔熱等特性，在建筑、 汽車、裝飾、航天航空、船舶、噪音控制、減震器等領(lǐng)域都有巨大的巿場(chǎng)潛力。
目前，公知的熔體發(fā)泡泡沬鋁的平均孔徑為3mm 6mm,已有的研究表 明，當(dāng)泡沬鋁平均孔徑減小到lmm以下時(shí)，泡沬鋁的宏觀孔結(jié)構(gòu)不均勻性減 小，泡沬鋁的力學(xué)性能和能量吸收性能提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種小孔徑泡沬鋁的制備方法，它可實(shí) 現(xiàn)泡沬鋁孔徑的細(xì)化，獲得平均孔徑小于lmm、孔結(jié)構(gòu)均勻的泡沫鋁，同時(shí)具 有工藝簡(jiǎn)單，適合規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。
本發(fā)明的工藝步驟是在鋁或鋁合金熔化后加入增粘劑Ca和形核劑Ti02 顆粒進(jìn)行攪拌，后將經(jīng)預(yù)氧化處理的發(fā)泡劑TiH2加入熔體攪拌分散，繼續(xù)攪拌 發(fā)泡、保溫發(fā)泡、冷卻后得小孔徑泡沬鋁。
本發(fā)明還包括以下技術(shù)方案①制備小孔徑泡沬鋁的各組分比例為增粘 劑金屬鈣為1 wt.% 4wt.%、形核劑1102為0.2 wt.% 2 wt.%、發(fā)泡劑氫化鈦 為0.5 wt.% 2.5 wt.%,余量為鋁或鋁合金；形核劑Ti02的粒度為-300目，發(fā) 泡劑氫化鈦的粒度為-100目 -500目，且發(fā)泡劑預(yù)氧化處理方法是，先在40(TC 下加熱表面氧化5 20h，接著升溫至450。C 60(TC保溫1 3h;②銷或銷合金 熔化溫度高于金屬熔點(diǎn)50°C 200°C，熔化保溫時(shí)間20min. 60min.;③增粘 劑鈣和形核劑Ti02加入金屬熔體后以500 rpm 5000rpm的速度攪拌5min. 15min.; ④發(fā)泡劑攪拌分散時(shí)間為10s 100s，速度為2000 rpm 5000rpm; ⑤繼續(xù)攪拌發(fā)泡的時(shí)間是10s 100s,攪拌速度500 rpm 2000rpm，攪拌發(fā)泡 溫度比鋁或鋁合金熔化溫度低10°C 20°C;⑥保溫發(fā)泡溫度與攪拌發(fā)泡溫度相 同，保溫發(fā)泡時(shí)間是30s 200s。
釆用預(yù)氧化處理的發(fā)泡劑，可使處理后的發(fā)泡劑開始分解溫度提高、開始 分解時(shí)間推遲，為發(fā)泡劑在攪拌分散提供均勻分散時(shí)間，并為發(fā)泡過(guò)程提供充 足的發(fā)氣量，實(shí)現(xiàn)發(fā)泡劑分散、分解(發(fā)泡)的協(xié)調(diào)。
在鋁熔體中添加形核劑Ti02顆粒，可以提供更多的氣泡非均勻形核核心， 提高氣泡的形核率，有利于氣泡結(jié)構(gòu)的細(xì)化。
發(fā)泡劑攪拌分散后，繼續(xù)攪拌發(fā)泡，可將初始生成的氣泡不斷打碎成細(xì)小 的氣泡，也利于氣泡結(jié)構(gòu)的細(xì)化。
本發(fā)明的有益效果是(1)在常規(guī)熔體發(fā)泡技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)釆用預(yù)氧 化處理的發(fā)泡劑、在鋁熔體中添加形核劑Ti02顆粒、攪拌發(fā)泡三個(gè)技術(shù)手段， 可有效實(shí)現(xiàn)小孔徑、結(jié)構(gòu)均勻泡沬銷的制備，提高泡沬銷的力學(xué)性能和能量吸
收性。所制備的泡沬鋁技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到平均孔徑0.5mm lmm;孔隙率 60% 80%;孔結(jié)構(gòu)均勻性底部無(wú)集液實(shí)心層，縱向平均孔徑差小于平均孔 徑的30%; (2)設(shè)備條件簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。


圖l為本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
ZLD104合金在石墨坩鍋中加熱到68(TC熔化、保溫30min.后加入2wt.。/。的4丐 和0.5wt。/。的TiO2 (粒度為-300目)，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌(攪拌速度4000rpm,攪拌 時(shí)間10min )增粘并分散形核劑Ti02,將氫化鈦(2wt.%,粒度-200目，經(jīng)過(guò)400。C5h + 500°。211預(yù)氧化處理)加入到熔體中，攪拌分散(攪拌速度4000rpm,攪拌時(shí) 間25s),保持熔體溫度在67(TC，之后釆用低速攪拌發(fā)泡(800 rpm,攪拌時(shí)間 20s)，取出攪拌頭并保溫發(fā)泡90s，取出石墨坩鍋空冷至室溫，可獲得平均孔徑 0.9mm、孔隙率75%、底部無(wú)集液實(shí)心層、縱向平均孔徑差小于平均孔徑的30% 的泡沫鋁。 實(shí)施例二
AlSi5合金在石墨坩鍋中加熱到700。C熔化、保溫20min.后加入2.5wt.。/。的鉤 和0.8wt。/。的TiO2 (粒度為-300目)，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌(攪拌速度2000rpm,攪拌 時(shí)間18min)增粘并分散發(fā)泡劑，將氫化鈦(1.6wt.%,粒度-300目，經(jīng)過(guò)40(TC6h + 550°。1.511預(yù)氧化處理)加入到熔體中，攪拌分散(攪拌速度3000rpm，攪拌 時(shí)間35s),保持熔體溫度在690。C，之后釆用低速攪拌發(fā)泡(600 rpm,攪拌時(shí) 間25s)，取出攪拌頭并保溫發(fā)泡70s，取出石墨坩鍋空冷至室溫，可獲得平均孔 徑0.8mm、孔隙率70%、底部無(wú)集液實(shí)心層、縱向平均孔徑差小于平均孔徑的 30%的泡沫鋁合金。 實(shí)施例三
純鋁在石墨坩鍋中加熱到73(TC熔化、保溫40min,后加入3.0wt.。/。的鈣和1.0wt。/。的Ti02 (粒度為-300目)，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌(攪拌速度2500rpm，攪拌 時(shí)間15min)增粘并分散發(fā)泡劑，將氫化鈦(1.4wt.%，粒度-300目，經(jīng)過(guò)40(TC7h + 575°Clh預(yù)氧化處理)加入到熔體中，攪拌分散(攪拌速度2500rpm,攪拌 時(shí)間40s)，保持熔體溫度在71(TC,之后釆用低速攪拌發(fā)泡(700rpm，攪拌時(shí) 間30s),取出攪拌頭并保溫發(fā)泡50s，取出石墨坩鍋空冷至室溫，可獲得平均 孔徑0.6mm、孔隙率68%、底部無(wú)集液實(shí)心層、縱向平均孔徑差小于平均孔徑 的30%的泡沬鋁合金。
權(quán)利要求
1、一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，其特征是工藝步驟為在鋁或鋁合金熔化后加入增粘劑鈣和形核劑TiO2顆粒進(jìn)行攪拌，均勻分布在熔體后，將經(jīng)預(yù)氧化處理的發(fā)泡劑氫化鈦加入熔體，攪拌分散，繼續(xù)攪拌發(fā)泡，保溫發(fā)泡，冷卻得小孔徑泡沫鋁。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的小孔徑泡沬鋁的制備方法，其特征是①制備小 孔徑泡沫鋁的各組分比例為增粘劑金屬鈣為1 wt.% 4wt.%、形核劑Ti02為 0.2 wt.% 2 wt.%、發(fā)泡劑氫化鈥為0.5 wt.% 2.5 wt.%，余量為鋁或鋁合金； 形核劑Ti02的粒度為-300目，發(fā)泡劑氫化鈦的粒度為-100目 -500目，且發(fā) 泡劑預(yù)氧化處理方法是，先在40(TC下加熱表面氧化5 20h,接著升溫至 45(TC 600"C保溫1 3h;②鋁或鉬合金熔化溫度高于金屬熔點(diǎn)50°C 200°C, 熔化保溫時(shí)間20min. 60min.;③增粘劑鉤和形核劑Ti02加入金屬熔體后以 500rpm 5000rpm的速度撹拌5min. 15min.;④發(fā)泡劑攪拌分散時(shí)間為10s 100s，速度為2000rpm 5000rpm;⑤繼續(xù)撹拌發(fā)泡的時(shí)間是10s 100s,攪拌 速度500rpm 2000rpm，攪拌發(fā)泡溫度比鉬或鉬合金熔化溫度低10°C 20°C; 保溫發(fā)泡溫度與攪拌發(fā)泡溫度相同，保溫發(fā)泡時(shí)間是30 s 200s。
全文摘要
一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，屬于多孔泡沫金屬材料的制備領(lǐng)域。本發(fā)明的工藝步驟是在鋁或鋁合金熔化后加入增粘劑鈣和形核劑TiO₂顆粒進(jìn)行攪拌，后將經(jīng)預(yù)氧化處理的發(fā)泡劑TiH₂加入熔體進(jìn)行攪拌分散，經(jīng)攪拌發(fā)泡、保溫發(fā)泡、冷卻后得到小孔徑泡沫鋁。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)泡沫鋁孔徑細(xì)化、孔結(jié)構(gòu)均勻化，并具有工藝簡(jiǎn)單，適合規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/08GK101182608SQ20071006644
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者蕓 周, 左孝青, 畢于順, 陸建生 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)