專利名稱：一種空隙率可嚴格控制的小孔徑泡沫鋁的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，尤其涉及制備一種孔徑微米量級、高空隙率、空隙分布均勻的通孔泡沫鋁的制備方法。
背景技術：
泡沫鋁是采用金屬基體和氣孔組成的新型材料，以利用金屬材料中孔隙(縮孔、 疏松、氣孔等)缺陷數量達到一定比率，孔徑達到一定尺寸(孔隙率為40%-98%，孔徑 0. 5mm-6mm)后，可犧牲強度等力學性能以獲得熱、聲、能量吸收、輕質等優(yōu)越性能的特點，成為一種新型結構功能材料。在環(huán)境保護領域，國防科技領域，一般工業(yè)領域均具有廣泛的應用前景。但傳統(tǒng)的制備方法如滲流法，精密鑄造法等方法工藝過程復雜，成本較高，孔隙率較難控制，孔徑分布均勻性難以控制，這限制了泡沫鋁材料的推廣應用。為解決以上問題，本發(fā)明提供一種工藝過程簡單、成本低廉、高空隙率、孔徑分布均勻的小孔徑通孔泡沫鋁的制備方法。該方法利用粉末冶金技術，采用可溶顆粒(氯化鈉顆粒)作為填充劑，工藝過程易于控制，產品孔徑達到微米量級，孔徑分布均勻，密度可嚴格控制，顯著提高了產品質量，明顯降低了廢品率。

發(fā)明內容
本發(fā)明采用商業(yè)純度的鋁粉末和氯化鈉顆粒作為基底材料。將鋁粉末和氯化鈉顆粒按預定比例混合，在一定壓力下壓實，燒結，采用熱水浴去除氯化鈉顆粒后，就獲得我們所需要的小孔徑泡沫鋁樣品。具體操作步驟如下(1)選取商業(yè)純度的鋁粉和工業(yè)用氯化鈉顆粒，鋁粉粒徑無嚴格要求，氯化鈉通過分樣篩獲得微米量級顆粒?？筛鶕】讖脚菽X中對孔徑的大小要求選擇相應尺寸的氯化鈉顆粒。(2)按照小孔徑泡沫鋁的空隙率和所制備產品體積的要求，根據如下公式計算出所需要的鋁粉和氯化鈉顆粒的質量，并用電子天平稱出。Inlg= VX (I-P) X2. 70m_= VXPX 2. 17其中，V和P分別為預制備的小孔徑泡沫鋁的體積和空隙率，2. 7g/cm3和2. 17g/ cm3分別是鋁的密度和氯化鈉的密度。C3)選擇合適的添加劑。本發(fā)明添加劑選取為有機溶劑，如乙醇、丙醇或丙酮等，其作用在于便于粉末和顆粒之間充分粘結，防止分層，使用添加劑的量為鋁粉和氯化鈉顆?？傊亓康?3%。(4)將稱出的鋁粉和氯化鈉顆粒以及添加劑機械混合，產品體積較小時可手工混合，直到混合均勻。(5)將混合后的粉末裝入模具中，利用液壓機在230_450MPa的壓力下單向將混合物壓制成預制塊(生坯)，根據不同形狀要求選擇模具。(6)燒結。把預制塊放入加熱爐內，在660°C -800°C保溫燒結15-20小時，自然冷
卻至室溫。(7)除氯化鈉顆粒。將燒結好的坯料在75°C _95°C水浴中加熱8_15小時，以溶解壓塊中的氯化鈉顆粒，得到小孔徑泡沫鋁。(8)加工處理。根據不同應用要求，對制得的泡沫鋁加工處理，滿足工業(yè)生產和科學技術研究的需要。本發(fā)明制備的小孔徑泡沫鋁空隙率在55% — 75%之間，為三維相互連通的空間網絡結構，孔徑在100-400um之間，孔徑分布均勻。本發(fā)明所述方法與傳統(tǒng)方法具有多種優(yōu)點，經過實驗表明。本發(fā)明所述的方法與發(fā)泡法相比，可以嚴格泡沫鋁中的孔徑的大小。與滲流法相比，可以控制空隙率的大小。與精密鑄造法相比，可以節(jié)約成本40% -70%，可以節(jié)省時間30% -50%。


圖1為制備過程工藝生產流程圖。圖2為產品形貌特征照片，其中(a)平均孔徑112微米；(b)平均孔徑175微米； (c)平均孔徑325微米。
具體實施例方式實施例1 選用純度為99%、粒徑為30微米的商業(yè)鋁粉，平均粒徑為175微米的工業(yè)用氯化鈉，根據制備產品的體積要求，稱取特定質量的鋁粉和氯化鈉顆粒，加入少量乙醇，將三者機械混合直至均勻，在260MPa的壓力下將混合粉末單向壓制成預制塊，然后將預制塊放入爐內在663°C保溫燒結22小時。將燒結好的壓塊放入95°C熱水浴中加熱10小時，制得小孔徑泡沫鋁。經檢測分析，制備的產品空隙率為73.2%，孔徑約為175微米，孔徑分布均勻，為三維相互連通的空間網絡結構。實施例2 選用純度為99%、粒徑為30微米的商業(yè)鋁粉，平均粒徑為325微米的工業(yè)用氯化鈉，根據制備產品的體積要求，稱取特定質量的鋁粉和氯化鈉顆粒，加入少量丙酮，將三者機械混合直至均勻，在250MPa的壓力下把混合粉末單向壓制成預制塊，然后將預制塊放入爐內在660°C保溫燒結20小時。將燒結好的壓塊放入95°C熱水浴中加熱10小時，制得小孔徑泡沫鋁。經檢測分析，制備的產品空隙率為64. 8%，孔徑約為325微米，孔徑分布均勻，為三維相互連通的空間網絡結構。本領域技術人員可以根據本發(fā)明公開的內容和所掌握的本領域技術對本發(fā)明內容作出替換或變型，但是這些替換或變型都不應視為脫離本發(fā)明構思的，這些替換或變型均在本發(fā)明要求保護的權利范圍內。
權利要求
1.一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征包括如下步驟按照小孔徑泡沫鋁的空隙率和所制備產品體積的要求，選取適量鋁粉和氯化鈉顆粒，與添加劑混合均勻；將混合后的粉末裝入模具中，利用液壓機在230-450MPa的壓力下單向壓制成預制塊(生坯)，將預制塊放入加熱爐內，在660°C _800°C的溫度下燒結15-20小時，自然冷卻至室溫；將燒結好的坯料在75°C _95°C水浴中加熱8-15小時，以除去氯化鈉顆粒，隨后對制得的泡沫鋁加工處理。
2.根據權利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于所使用的鋁粉為商業(yè)純度。
3.根據權利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于所使用的氯化鈉顆粒是工業(yè)用級別。
4.根據權利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于選擇的添加劑為乙醇、丙醇或丙酮等無機溶劑。
5.根據權利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于使用添加劑的量為鋁粉和氯化鈉顆?？傊亓康腳3%。
6.根據權利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于孔徑的大小可以根據選取的氯化鈉基底材料尺寸在100-400um之間進行嚴格的控制。
7.根據權利要求1所述的一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，其特征在于空隙率可以根據選取的鋁粉和氯化鈉基底材料的體積比，在55% -75%之間進行嚴格的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小孔徑泡沫鋁的制備工藝，尤其涉及粉末冶金制備一種孔徑微米量級、高空隙率、空隙分布均勻的通孔泡沫鋁的制備方法。所述方法是選取商業(yè)純度的鋁粉和工業(yè)用氯化鈉顆粒作為基底，稱量適量的基底材料混合添加劑乙醇等有機溶劑機械混合均勻。將混合后的粉末裝入模具中，利用液壓機在230-450MPa的壓力下單向壓制成預制塊(生坯)，把預制塊放入爐內在660℃-800℃保溫燒結15-20小時，自然冷卻至室溫，將燒結好的坯料在75℃-95℃水浴中加熱8-15小時得到小孔徑泡沫鋁。
文檔編號C22C1/08GK102304638SQ20111026077
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權日2011年9月6日
發(fā)明者劉先松, 楊玉杰, 高尚 申請人:安徽大學