專利名稱：一種泡沫鋁的發(fā)泡劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于泡沫鋁及泡沫鋁合金的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過發(fā)泡工藝制成的含有大量閉合空隙的鋁基金屬材料，同時(shí)兼有金屬和氣泡特征。特點(diǎn)是密度小、高吸收沖擊能力強(qiáng)、耐高溫、防火性能強(qiáng)、抗腐蝕、隔音降噪、導(dǎo)熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強(qiáng)、有過濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進(jìn)行表面涂裝?？蓮V泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、建筑機(jī)械、電子通訊、航空航天、 環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。從20世紀(jì)中葉開始，世界各國(guó)競(jìng)相投入到泡沫鋁的研究與開發(fā)之中，經(jīng)歷50余年的研究發(fā)展，目前已形成多種制備泡沫鋁的方法。針對(duì)閉孔泡沫鋁來說常見的有熔體發(fā)泡法、粉末冶金法、注氣發(fā)泡法。目前最具商業(yè)價(jià)值的泡沫鋁制備工藝是熔體發(fā)泡法，可以生產(chǎn)大尺寸且具有規(guī)則孔洞結(jié)構(gòu)的閉孔泡沫鋁。但到目前為止，鮮有大規(guī)格閉孔泡沫鋁制品商業(yè)化應(yīng)用的報(bào)道。存在的問題主要表現(xiàn)在
(1)傳統(tǒng)工藝大都采用TiH2等作為發(fā)泡劑及金屬鈣作為增粘劑，TiH2類發(fā)泡劑分解速度快的特點(diǎn)使得該法操作條件苛刻，成品率低；
(2)昂貴TiH2類發(fā)泡劑及金屬鈣的使用，也進(jìn)一步提高了閉孔泡沫鋁的制造成本；還有目前的間斷式操作，大大降低了生產(chǎn)效率；
(3)基礎(chǔ)理論研究薄弱，對(duì)制備工藝過程中裂紋、空腔等缺陷的產(chǎn)生以及氣泡的形成、 演化、穩(wěn)定機(jī)制研究不夠透徹，難以形成穩(wěn)定的制備技術(shù)。因此，開發(fā)可替代TiH2類發(fā)泡劑的新型材料意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)、高效的發(fā)泡劑可替代TiH2類發(fā)泡劑及制備方法。一種泡沫鋁發(fā)泡劑，其特征是其成分配比為碳酸鈣30 40wt %，焦炭40 50wt%、氧化鈦0. 5 lwt%、氫氧化鋁2 5wt%、余量為碳酸鈉。本發(fā)明提到的發(fā)泡劑制備泡沫鋁方法的步驟
(1)熔化過程將鋁合金錠放入坩鍋，加熱到680 720°C后恒溫，直至其熔化；
(2)增粘過程和發(fā)泡過程向鋁熔體中加入1.5^3%的發(fā)泡劑，并以1500 2000rpm的攪拌速度攪拌5 lOmin，使熔體粘度增加，同時(shí)使發(fā)泡劑在鋁熔體中分布均勻；
(3)保溫過程發(fā)泡劑混合均勻后，680 760°C恒溫，保溫5 lOmin。(4)冷卻過程泡沫鋁形成后，使其在空氣自然冷卻或強(qiáng)制水冷。本發(fā)明的有益效果為
1.本發(fā)明的泡沫鋁發(fā)泡劑是可替代TiH2類發(fā)泡劑的新型材料。發(fā)泡劑由生石灰和焦炭組成，其成分配比為生石灰20 40wt %，焦炭60 SOwt %。本發(fā)明的發(fā)泡劑成本低，經(jīng)濟(jì)有效。2.本發(fā)明的泡沫鋁發(fā)泡劑具有增稠和發(fā)泡的雙重作用，減少了傳統(tǒng)的制備步驟，將增粘過程和發(fā)泡過程同時(shí)進(jìn)行，降低了生產(chǎn)成本。3.發(fā)明的泡沫鋁發(fā)泡劑的發(fā)泡原理是 Ca0+3C=CaC2+C0(l)
C0+02=C02(2)
其反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，從而使得泡沫鋁材制備過程中的各種條件(包括溫度、時(shí)間及攪拌強(qiáng)度等)沒有使用TiH2作發(fā)泡劑時(shí)的苛刻。4.本發(fā)明的增粘機(jī)理主要在于CaO和分解得到的CaC2固體微粒殘留物使熔體的粘度增加。發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體C02氣體可以與鋁熔體發(fā)生反應(yīng)形成許多細(xì)小的氧化物顆粒，增加熔體的粘度。5.本發(fā)明的泡沫鋁及泡沫鋁合金制備方法的保溫過程是680 760°C恒溫，保溫 5 lOmin。在該溫度段中，反應(yīng)平緩，產(chǎn)生氣體均勻。740°C下制備的泡沫鋁樣品的孔隙率大于80%，其密度為0. 12 0. 24g/m3,孔徑為2 6mm。6.本發(fā)明的泡沫鋁發(fā)泡劑不僅是替代TiH2類發(fā)泡劑的新型材料，而且具有TiH2 類發(fā)泡劑無法比擬的特點(diǎn)。本發(fā)明的特點(diǎn)發(fā)泡劑價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)有效；減少了傳統(tǒng)的制備步驟，降低了生產(chǎn)成本；發(fā)泡劑具有的增稠和發(fā)泡的雙重作用增大了泡沫鋁的孔隙率。
具體實(shí)施例方式
給出發(fā)明實(shí)施例，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制 實(shí)施例1
一種泡沫鋁發(fā)泡劑，其特征是其成分配比為碳酸鈣30wt%，焦炭40wt%、氧化鈦 0. 5wt%、氫氧化鋁2wt%、余量為碳酸鈉。(1)熔化過程將純鋁，加熱到680 720°C后恒溫，直至其熔化；
(2)增粘過程和發(fā)泡過程向鋁熔體中加入1.5^3%的發(fā)泡劑，并以1500 2000rpm的攪拌速度攪拌5 lOmin，使熔體粘度增加，同時(shí)使發(fā)泡劑在鋁熔體中分布均勻；
(3)保溫過程發(fā)泡劑混合均勻后，680 760°C恒溫，保溫5 lOmin。(4)冷卻過程泡沫鋁形成后，使其在空氣自然冷卻或強(qiáng)制水冷。固定后成為泡沫
ρ O實(shí)施例2
一種泡沫鋁發(fā)泡劑，其特征是其成分配比為碳酸鈣40wt%，焦炭50wt%、氧化鈦lwt%、 氫氧化鋁5wt%、余量為碳酸鈉。(1)熔化過程鋁鎂合金，加熱到680 720°C后恒溫，直至其熔化；
(2)增粘過程和發(fā)泡過程向鋁熔體中加入1.5^3%的發(fā)泡劑，并以1500 2000rpm的攪拌速度攪拌5 lOmin，使熔體粘度增加，同時(shí)使發(fā)泡劑在鋁熔體中分布均勻；
(3)保溫過程發(fā)泡劑混合均勻后，680 760°C恒溫，保溫5 lOmin。(4)冷卻過程泡沫鋁形成后，使其在空氣自然冷卻或強(qiáng)制水冷。固定后成為泡沫招鏡合金ο實(shí)施例3
一種泡沫鋁發(fā)泡劑，其特征是其成分配比為碳酸鈣35wt%，焦炭Mwt %、氧化鈦 0. 6wt%、氫氧化鋁、余量為碳酸鈉。
(1)熔化過程將鋁硅合金，加熱到680 720°C后恒溫，直至其熔化；
(2)增粘過程和發(fā)泡過程向鋁熔體中加入1.5^3%的發(fā)泡劑，并以1500 2000rpm的攪拌速度攪拌5 lOmin，使熔體粘度增加，同時(shí)使發(fā)泡劑在鋁熔體中分布均勻；
(3)保溫過程發(fā)泡劑混合均勻后，680 760°C恒溫，保溫5 lOmin。(4)冷卻過程泡沫鋁形成后，使其在空氣自然冷卻或強(qiáng)制水冷。固定后成為泡沫鋁硅合金。
權(quán)利要求
1.一種泡沫鋁發(fā)泡劑，其特征是其成分配比為碳酸鈣30 40wt %，焦炭40 50wt %、 氧化鈦0. 5 lwt%、氫氧化鋁2 5wt%、余量為碳酸鈉。
2.一種泡沫鋁的制備方法，其特征是(1)熔化過程將鋁合金錠放入坩鍋，加熱到 680 720°C后恒溫，直至其熔化；( 增粘過程和發(fā)泡過程向鋁熔體中加入權(quán)利要求1 所述的1. 5 3%的發(fā)泡劑，并以1500 2000rpm的攪拌速度攪拌5 lOmin，使熔體粘度增加，同時(shí)使發(fā)泡劑在鋁熔體中分布均勻；( 保溫過程發(fā)泡劑混合均勻后，680 760V 恒溫，保溫5 IOmin ； (4)冷卻過程泡沫鋁形成后，使其在空氣自然冷卻或強(qiáng)制水冷。
全文摘要
一種泡沫鋁及泡沫鋁合金的發(fā)泡劑和制備方法。屬于泡沫鋁及泡沫鋁合金的制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明發(fā)泡劑由生石灰和焦炭組成，其成分配比為碳酸鈣30～40wt％，焦炭40～50wt％、氧化鈦0.5～1wt%、氫氧化鋁2～5wt%、余量為碳酸鈉。本發(fā)明提到的發(fā)泡劑制備泡沫鋁及泡沫鋁合金的步驟(l)熔化過程將鋁合金錠放入坩鍋，加熱到680～720℃后恒溫，直至其熔化;(2)增粘過程和發(fā)泡過程向鋁熔體中加入1.5~3%的發(fā)泡劑，并以1500～2000rpm的攪拌速度攪拌5min，使熔體粘度增加，同時(shí)使發(fā)泡劑在鋁熔體中分布均勻;(3)保溫過程發(fā)泡劑混合均勻后，680～720℃恒溫，保溫5～10min。(4)冷卻過程泡沫鋁形成后，使其在空氣自然冷卻或強(qiáng)制水冷。本發(fā)明的發(fā)泡劑成本低，經(jīng)濟(jì)有效，可替代TiH2類發(fā)泡劑。
文檔編號(hào)C22C1/08GK102373345SQ20111025202
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者謝利榮 申請(qǐng)人:吳江市精工鋁字制造廠