本發(fā)明公開(kāi)了一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
泡沫鋁材料是一種新型功能材料，其發(fā)明已有了四十多年的歷史，它是金屬鋁基體中分散著無(wú)數(shù)氣泡的類(lèi)似泡沫狀的超輕金屬材料，一般孔隙率為40～98％。泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過(guò)發(fā)泡工藝而成，同時(shí)兼有金屬和氣泡特征。它密度小、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(guò)濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進(jìn)行表面涂裝。
直至今日，國(guó)內(nèi)外已相繼研制出了生產(chǎn)泡沫鋁的方法，但基本上可分為兩種類(lèi)型，一種是氣泡獨(dú)立存在，稱(chēng)之為獨(dú)立氣泡型，也稱(chēng)閉孔型；另外一種是氣泡呈連續(xù)狀態(tài)，稱(chēng)之為連續(xù)氣泡型，也稱(chēng)開(kāi)孔型。其中閉孔型泡沫鋁材料所采用的生產(chǎn)工藝就是使氫化物在高溫鋁液中發(fā)泡，其降噪和過(guò)濾性能幾乎為零，雖具有一定的阻音效果，但其抗震減震及抗沖擊性能很差，原因一方面鑄造體內(nèi)泡與泡之間相互貫通的孔較少，再就是在生產(chǎn)過(guò)程中，氫化物難以攪拌均勻，造成所發(fā)出的泡體大中小極不均勻，泡體和泡體之間的聯(lián)合壁會(huì)產(chǎn)生球壁薄厚極不均勻的現(xiàn)象，甚至?xí)诒”谥幊霈F(xiàn)自然斷裂現(xiàn)象。
另外，目前最具有商業(yè)價(jià)值的泡沫鋁制備工藝水熔體發(fā)泡法，可以生產(chǎn)大尺寸且有規(guī)則的孔洞結(jié)構(gòu)的閉孔泡沫鋁，但存在的問(wèn)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稠劑，TiH2類(lèi)發(fā)泡劑分解速度快的特點(diǎn)使得該操作條件苛刻，成品率低；（2）昂貴的TiH2類(lèi)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，因此，開(kāi)發(fā)可替代TiH2類(lèi)發(fā)泡劑的新型材料意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前傳統(tǒng)泡沫鋁材料雖具有一定的阻音效果，但其抗震減震及抗沖擊性能很差，且在制備的過(guò)程中，操作條件苛刻，生產(chǎn)成本高，以及成品率低的現(xiàn)狀，提供了一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法。該方法將制得的干燥納米碳酸鈣顆粒與氯化鈉攪拌，滴加海藻酸鈉，靜置沉淀，干燥后得包覆碳酸鈣顆粒，添加至增粘熔融鋁合金中，靜置成型，得混合熔融鋁合金后，再將其冷卻室溫，用液氮對(duì)其冷凍，并用無(wú)水乙醇沖洗，晾干后即可。本發(fā)明操作條件簡(jiǎn)便，反應(yīng)溫和，制備的過(guò)程中原料易得，減少了成本，且使得的制得的閉孔泡沫鋁材料成品率高，在持原有的阻音效果的同時(shí)提高了其抗震減震及抗沖擊性能，可進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
（1）按質(zhì)量比1:1，將質(zhì)量濃度5%硝酸鈣溶液與質(zhì)量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無(wú)沉淀產(chǎn)生后，靜置10～15min，隨后過(guò)濾并收集濾餅，用無(wú)水乙醇洗滌3～5次后，將其置于65～80℃下干燥6～8h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；
（2）按質(zhì)量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在200～300W下超聲振蕩處理3～5min，隨后對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質(zhì)量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超聲振蕩處理10～15min，隨后靜置沉淀，在1500～3000r/min下離心分離并收集下層沉淀，在35～40℃下干燥6～8h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；
（3）將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在750～800℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質(zhì)量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在850～1000r/min下攪拌混合5～10min后，制備得增粘熔融鋁合金；
（4）按質(zhì)量比1:3，將步驟（2）制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1200～1500r/min下攪拌混合10～15min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；
（5）將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應(yīng)釜中，在1～3MPa下用液氮對(duì)其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應(yīng)釜中取出，在室溫下靜置5～10min后，用無(wú)水乙醇沖洗3～5次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長(zhǎng)65～85cm，寬35～45cm的形狀，之后依次粘貼于門(mén)、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測(cè)，由于貼過(guò)了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的55～65dB降低到了35～45dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1～2倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明操作條件簡(jiǎn)便，反應(yīng)溫和，制備的過(guò)程中原料易得，減少了成本，且使得的制得的閉孔泡沫鋁材料保持原有的阻音效果的同時(shí)提高了其抗震減震及抗沖擊性能；
（2）本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料成品率高，可進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
首先按質(zhì)量比1:1，將質(zhì)量濃度5%硝酸鈣溶液與質(zhì)量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無(wú)沉淀產(chǎn)生后，靜置10～15min，隨后過(guò)濾并收集濾餅，用無(wú)水乙醇洗滌3～5次后，將其置于65～80℃下干燥6～8h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質(zhì)量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在200～300W下超聲振蕩處理3～5min，隨后對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質(zhì)量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超聲振蕩處理10～15min，隨后靜置沉淀，在1500～3000r/min下離心分離并收集下層沉淀，在35～40℃下干燥6～8h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在750～800℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質(zhì)量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在850～1000r/min下攪拌混合5～10min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質(zhì)量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1200～1500r/min下攪拌混合10～15min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應(yīng)釜中，在1～3MPa下用液氮對(duì)其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應(yīng)釜中取出，在室溫下靜置5～10min后，用無(wú)水乙醇沖洗3～5次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
實(shí)例1
首先按質(zhì)量比1:1，將質(zhì)量濃度5%硝酸鈣溶液與質(zhì)量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無(wú)沉淀產(chǎn)生后，靜置10min，隨后過(guò)濾并收集濾餅，用無(wú)水乙醇洗滌3次后，將其置于65℃下干燥6h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質(zhì)量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在200W下超聲振蕩處理3min，隨后對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質(zhì)量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在200W下超聲振蕩處理10min，隨后靜置沉淀，在1500r/min下離心分離并收集下層沉淀，在35℃下干燥6h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在750℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質(zhì)量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在850r/min下攪拌混合5min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質(zhì)量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1200r/min下攪拌混合10min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應(yīng)釜中，在1MPa下用液氮對(duì)其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應(yīng)釜中取出，在室溫下靜置5min后，用無(wú)水乙醇沖洗3次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長(zhǎng)65cm，寬35cm的形狀，之后依次粘貼于門(mén)、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測(cè)，由于貼過(guò)了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的55dB降低到了35dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
實(shí)例2
首先按質(zhì)量比1:1，將質(zhì)量濃度5%硝酸鈣溶液與質(zhì)量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無(wú)沉淀產(chǎn)生后，靜置13min，隨后過(guò)濾并收集濾餅，用無(wú)水乙醇洗滌4次后，將其置于75℃下干燥7h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質(zhì)量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在250W下超聲振蕩處理4min，隨后對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質(zhì)量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在250W下超聲振蕩處理13min，隨后靜置沉淀，在2500r/min下離心分離并收集下層沉淀，在38℃下干燥7h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在780℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質(zhì)量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在950r/min下攪拌混合8min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質(zhì)量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1350r/min下攪拌混合13min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應(yīng)釜中，在2MPa下用液氮對(duì)其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應(yīng)釜中取出，在室溫下靜置8min后，用無(wú)水乙醇沖洗4次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長(zhǎng)75cm，寬40cm的形狀，之后依次粘貼于門(mén)、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測(cè)，由于貼過(guò)了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的60dB降低到了40dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1.5倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
實(shí)例3
首先按質(zhì)量比1:1，將質(zhì)量濃度5%硝酸鈣溶液與質(zhì)量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無(wú)沉淀產(chǎn)生后，靜置15min，隨后過(guò)濾并收集濾餅，用無(wú)水乙醇洗滌5次后，將其置于80℃下干燥8h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質(zhì)量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在300W下超聲振蕩處理5min，隨后對(duì)燒杯中滴加質(zhì)量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質(zhì)量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在300W下超聲振蕩處理15min，隨后靜置沉淀，在3000r/min下離心分離并收集下層沉淀，在40℃下干燥8h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在800℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質(zhì)量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在1000r/min下攪拌混合10min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質(zhì)量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1500r/min下攪拌混合15min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應(yīng)釜中，在3MPa下用液氮對(duì)其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應(yīng)釜中取出，在室溫下靜置10min后，用無(wú)水乙醇沖洗5次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長(zhǎng)85cm，寬45cm的形狀，之后依次粘貼于門(mén)、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測(cè)，由于貼過(guò)了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的65dB降低到了45dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的2倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場(chǎng)前景。