專利名稱：一種包鎳的TiH₂發(fā)泡劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁中所用到的包裹鎳層的TH2發(fā)泡劑的制備方法。
背景技術(shù)：
閉孔型泡沫鋁由于具有良好的吸隔音、電磁屏蔽及緩沖減震功能，在航空航天、電子、化工、建筑等方面獲得了廣泛應(yīng)用。在其制造方法中，熔體直接發(fā)泡法工藝簡單、生產(chǎn)成本低，易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于現(xiàn)行工藝中發(fā)泡劑TH2在600°C (泡沫鋁的發(fā)泡溫度在 650 700°C )下即開始快速分解，限制了促使發(fā)泡劑在鋁熔體中均勻分布的攪拌時間，使得產(chǎn)品的氣孔均勻性較差，密度及質(zhì)量不穩(wěn)定，對孔徑的控制更是難以實現(xiàn)。為此，對現(xiàn)有的TH2進行鈍化處理及開發(fā)替代產(chǎn)品已獲得了工業(yè)和科研領(lǐng)域的極大重視，并提出了多種途徑TiH2表面氧化、包裹氧化物，包裹熔點較高的金屬，使用碳酸鈉代替TiH2、氫化混合稀土等等。其中，在TiH2表面包裹高熔點金屬Ni、Co的方法不須改變現(xiàn)有泡沫鋁的生產(chǎn)工藝， 具有良好的可操作性，最具應(yīng)用價值。為了在TH2顆粒表面包裹上金屬Ni、Co等高熔點成分，專利CN1298960A提出了高壓氫還原、電鍍法和真空噴鍍等方法，這些方法需要耐壓容器、設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，使批量生產(chǎn)受到限制，難以推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種包鎳的TiH2發(fā)泡劑的制備方法，該方法所需設(shè)備簡單，易于操作；且得到的鍍層牢固，厚度均勻；還可以根據(jù)所需，通過本發(fā)明的方法調(diào)控產(chǎn)品鍍層厚度。本發(fā)明的方法生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，發(fā)泡劑的釋氫開始時間得到穩(wěn)定的延緩，適用范圍較廣，適合規(guī)模化生產(chǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是用非均相成核的化學(xué)還原方式在TH2顆粒表面包裹鎳層， 包括以下步驟DTiH2顆粒的前處理包括顆粒的親水、敏化和活化；將TiH2微粒分散于表面活性劑水溶液中攪拌、分離、水洗，然后于40 50°C的氯化亞錫水溶液(6 20g/L)中敏化處理 10 20min，繼而經(jīng)分離水洗后用鈀鹽溶液(0. 5 1. 5g/L)作為活化劑進行活化處理；最后經(jīng)分離、水洗、干燥后備用；2)在堿性鎳溶液中進行非均相成核沉積包覆以次亞磷酸鈉為還原劑，在包括有穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、表面活性劑和速度調(diào)整劑存在的條件下，將溶液中的鎳離子通過還原為鎳單質(zhì)沉積于TiH2顆粒表面，最終可得到具有包覆鎳層的TiH2發(fā)泡劑顆粒；絡(luò)合劑為乳酸、檸檬酸、馬來酸或其鈉鹽中的一種或多種；穩(wěn)定劑為巰基苯駢噻唑、硫代硫酸鹽、碘酸鉀、醋酸鉛中的一種或兩種組合。在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，發(fā)明人通過研究還發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明若采用以下實施方式可以使通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的發(fā)泡劑達到更為優(yōu)良的性能及使用效果。所述2)步中的絡(luò)合劑的濃度為5 50g/L。
本發(fā)明還優(yōu)選絡(luò)合劑中采用檸檬酸與乳酸、馬來酸中的一種或兩種配合使用，檸檬酸所占的質(zhì)量百分比濃度不低于80 %。所述2)步中的穩(wěn)定劑的濃度在0. 1 5mg/L。所述2)步中穩(wěn)定劑為有機穩(wěn)定劑或無機穩(wěn)定劑；有機穩(wěn)定劑的濃度為0. 1 1. 5mg/L，無機穩(wěn)定劑的濃度為1 ;3mg/L。所述的1)步、2)步中所述的表面活性劑是各自獨立的(即1)步、2)步所選用的表面活性劑可以相同，也可以不同)選自油酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的一種即可；最適合采用的是十二烷基苯磺酸鈉。所述的表面活性劑濃度為20 60mg/L。所述1)步中的表面活性劑濃度為其臨界膠束濃度的80 120%。所述的速度調(diào)整劑為丁二酸、氟化鈉中的一種。速度調(diào)整劑濃度為4 9g/L。堿性鎳溶液的pH值在8 10范圍內(nèi)，，鎳離子濃度在0. 09 0. 15mol/L,與次磷酸根離子的摩爾比在0. 25 0. 45之間。堿性鎳溶液的pH值用氨水調(diào)節(jié)。本發(fā)明通過提供一種常溫常壓下的用非均相成核的化學(xué)還原在TH2顆粒表面包裹鎳層，代替現(xiàn)有的高壓氫還原包鎳技術(shù)，以制備適合現(xiàn)有熔體發(fā)泡工藝的發(fā)泡劑。本發(fā)明的TiH2包鎳工藝，具有過程簡單、易于操作調(diào)控、得到的包裹層厚度均勻的優(yōu)點，用其制得的泡沫鋁氣孔分布均勻，產(chǎn)品質(zhì)量較高。將TH2粉末清洗之后進行敏化和活化，然后放入裝有鎳鹽、還原劑以及各種添加劑的槽中進行包鎳處理。固液分離出表面包裹有鎳層的TiH2顆粒，洗滌、干燥后即可獲得用于泡沫鋁生產(chǎn)的發(fā)泡劑。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(1)常溫常壓鍍鎳，設(shè)備簡單，易于操作；(2)本發(fā)明特別選用了組合絡(luò)合劑和穩(wěn)定劑，并通過各成分之間有效的配合及工藝優(yōu)化，可使所制得的產(chǎn)品鍍層牢固，厚度均勻；(3)鍍層厚度可以根據(jù)發(fā)泡工藝要求進行調(diào)控，產(chǎn)品適用范圍較廣，制得的泡沫鋁質(zhì)量提高。(4)生產(chǎn)工藝先進，設(shè)備要求不高，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適合規(guī)模生產(chǎn)。(5)使用本發(fā)明制得的發(fā)泡劑不須改變現(xiàn)有的泡沫鋁生產(chǎn)設(shè)備與工藝，發(fā)泡劑的釋氫可獲得穩(wěn)定的延緩，從而有利于得到氣孔分布均勻的多孔材料。綜上，本發(fā)明具有工藝簡單、易于操作、適合規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點；得到的產(chǎn)品釋氫滯后，適合現(xiàn)有發(fā)泡工藝，最終泡沫產(chǎn)品質(zhì)量能夠得到保障。此外，調(diào)節(jié)還原工藝參數(shù)(時間、溫度等)，還可以進一步方便調(diào)控產(chǎn)品的鍍層厚度和釋氫滯后時間。


圖1為本發(fā)明的TiH2發(fā)泡劑顆粒的的掃描電鏡圖。圖2為本發(fā)明的包裹有金屬鎳層的發(fā)泡劑顆粒掃描電鏡圖。圖3采用本發(fā)明制得的發(fā)泡劑制備出的泡沫鋁產(chǎn)品照片。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明提供的發(fā)泡劑制備方法做進一步說明，但不限定本發(fā)明。實施例1 親水化處理稱取0. Ig十二烷基苯磺酸鈉溶于250mL去離子水中，加入25811!12粉末，室溫下磁力攪拌反應(yīng)5min，抽濾分離TiH2粉末，水洗三次，干燥。敏化處理稱量1. 5g氯化亞錫溶于250mL去離子水中制成溶液，加熱到45°C，加入已親水化處理過的TiH2粉末，攪拌反應(yīng)lOmin，抽濾分離，水洗三次后干燥。活化處理配制濃度為0. 8g/L的氯化鈀溶液，稱取250mL，加入已敏化過的粉末， 45°C下磁力攪拌反應(yīng)5min，抽濾分離且水洗三次后常溫下干燥。在硫酸鎳溶液中，順次加入十二烷基硫酸鈉(30mg/L)、檸檬酸鈉G0g/L)、2_巰基苯駢噻唑(0. 5mg/L)、硫代硫酸鈉(0. 8mg/L)和丁二酸(6g/L)制成鍍液，加入還原劑次亞磷酸鈉，用氨水調(diào)節(jié)鍍液的PH值為9左右，攪拌加熱到指定溫度50°C，加入已處理過的TiH2 粉末反應(yīng)iaiiin后，抽濾分離粉末并水洗，然后在干燥箱60°C下干燥他即可得到包裹有鎳層的TH2粉末。圖3(a)是用本專利產(chǎn)品制得的泡沫鋁材料照片。實施例2 TiH2顆粒的前處理工藝如實施例1。在硫酸鎳溶液中，順次加入十二烷基苯磺酸鈉(40mg/L)、乳酸(5g/L)、檸檬酸 (30g/L)、碘酸鉀(ang/L)和丁二酸(5g/L)制成鍍液，加入還原劑次亞磷酸鈉，用氨水調(diào)節(jié)鍍液的PH值為9左右，攪拌加熱到指定溫度50°C，加入已處理過的TH2粉末反應(yīng)15min后， 抽濾分離粉末并水洗，然后在干燥箱60°C下干燥他。最終得到發(fā)泡劑產(chǎn)品，其掃描電鏡結(jié)果如圖2所示。本發(fā)明所制得產(chǎn)品的最主要性能特點在于延緩了 TiH2的分解，未經(jīng)處理的TiH2在 600°C鋁合金熔體中的分解開始時間為Imin左右，而經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理后的包鎳TiH2，其分解開始時間可延緩至3 5min，使得實際操作有足夠的時間進行攪拌，從而有利于提高 TiH2在鋁熔體中的分散均勻性。加之包裹層具有較均一的厚度，可進一步保證了泡沫鋁的質(zhì)量。圖3(b)是用本專利產(chǎn)品制得的泡沫鋁材料。
權(quán)利要求
1.一種包裹鎳的Tm2發(fā)泡劑的制備方法，是用非均相成核的化學(xué)還原方式在TiH2顆粒表面包裹鎳層，包括以下步驟DTiH2顆粒的前處理包括顆粒的親水、敏化和活化；將TiH2微粒分散于表面活性劑水溶液中攪拌、分離、水洗，然后在40 50°C的濃度為6 20g/L氯化亞錫水溶液中敏化處理 10 20min，繼而分離水洗后用濃度為0. 5 1. 5g/L鈀鹽溶液作為活化劑進行活化處理； 最后經(jīng)分離、水洗、干燥后備用；2)在堿性鎳溶液中進行非均相成核沉積包覆以次亞磷酸鈉為還原劑，在包括有穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、表面活性劑和速度調(diào)整劑存在的條件下，將溶液中的鎳離子還原為鎳單質(zhì)沉積于TH2顆粒表面，最終得到具有包覆鎳層的TH2發(fā)泡劑顆粒；絡(luò)合劑為乳酸、檸檬酸、馬來酸或其鈉鹽中的一種或多種；穩(wěn)定劑為巰基苯駢噻唑、硫代硫酸鹽、碘酸鉀、醋酸鉛中的一種或兩種組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述2、步中的絡(luò)合劑的濃度為5 50g/L0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述幻步中穩(wěn)定劑為有機穩(wěn)定劑或無機穩(wěn)定劑；有機穩(wěn)定劑的濃度為0. 1 1. 5mg/L，無機穩(wěn)定劑的濃度為1 ;3mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的1)步、幻步中表面活性劑是各自獨立的選自油酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，1)步中的表面活性劑濃度為其臨界膠束濃度的80 120%，2)步中表面活性劑的用量為20 60mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的速度調(diào)整劑為丁二酸、氟化鈉中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，速度調(diào)整劑濃度為4 9g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，堿性鎳溶液的PH值在8 10范圍內(nèi)，鎳離子濃度在0. 09 0. 15mol/L，與次磷酸根離子的摩爾比在0. 25 0. 45之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項所述的方法，其特征在于，堿性鎳溶液的PH值用氨水調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁材料的技術(shù)，主要提出一種可以延遲TiH2發(fā)泡劑釋氫的方法。本發(fā)明采用非均相成核技術(shù)，在TiH2顆粒表面通過化學(xué)還原沉積包裹高熔點金屬Ni層，達到延緩TiH2分解的目的。首先對TiH2顆粒進行親水化、敏化和活化預(yù)處理，之后將顆粒分散于堿性鎳鹽溶液中，以次亞磷酸鈉為還原劑，將溶液中的Ni離子還原為單質(zhì)鎳微粒并沉積于TiH2顆粒表面。包裹完成后的顆粒經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即可作為泡沫鋁生產(chǎn)用發(fā)泡劑。使用該發(fā)泡劑不需要改變現(xiàn)有泡沫鋁生產(chǎn)設(shè)備與工藝即可獲得氣孔分布均勻的多孔材料。該方法設(shè)計的包覆過程簡單、工藝成熟，適宜工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。本方法還可根據(jù)泡沫鋁生產(chǎn)工藝的要求，通過調(diào)控包覆條件來控制包覆厚度，得到可以滿足不同發(fā)泡時間要求的發(fā)泡劑。
文檔編號C22C21/00GK102191396SQ20111010179
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者宋振偉, 李海普 申請人:中南大學(xué)