专利名称：一种小孔径泡沫铝的制备方法
技术领域：
本发明属于多孔泡沬金属材料的制备领域，特别是一种小孔径泡沬铝材料 的制备方法。
背景技术：
泡沬铝具有轻量、高比强度、吸音、减震、保温、隔热等特性，在建筑、 汽车、装饰、航天航空、船舶、噪音控制、减震器等领域都有巨大的巿场潜力。
目前，公知的熔体发泡泡沬铝的平均孔径为3mm 6mm,已有的研究表 明，当泡沬铝平均孔径减小到lmm以下时，泡沬铝的宏观孔结构不均匀性减 小，泡沬铝的力学性能和能量吸收性能提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种小孔径泡沬铝的制备方法，它可实 现泡沬铝孔径的细化，获得平均孔径小于lmm、孔结构均匀的泡沫铝，同时具 有工艺简单，适合规模化生产的特点。
本发明的工艺步骤是在铝或铝合金熔化后加入增粘剂Ca和形核剂Ti02 颗粒进行搅拌，后将经预氧化处理的发泡剂TiH2加入熔体搅拌分散，继续搅拌 发泡、保温发泡、冷却后得小孔径泡沬铝。
本发明还包括以下技术方案①制备小孔径泡沬铝的各组分比例为增粘 剂金属钙为1 wt.% 4wt.%、形核剂1102为0.2 wt.% 2 wt.%、发泡剂氢化钛 为0.5 wt.% 2.5 wt.%,余量为铝或铝合金；形核剂Ti02的粒度为-300目，发 泡剂氢化钛的粒度为-100目 -500目，且发泡剂预氧化处理方法是，先在40(TC 下加热表面氧化5 20h，接着升温至450。C 60(TC保温1 3h;②销或销合金 熔化温度高于金属熔点50°C 200°C，熔化保温时间20min. 60min.;③增粘 剂钙和形核剂Ti02加入金属熔体后以500 rpm 5000rpm的速度搅拌5min. 15min.; ④发泡剂搅拌分散时间为10s 100s，速度为2000 rpm 5000rpm; ⑤继续搅拌发泡的时间是10s 100s,搅拌速度500 rpm 2000rpm，搅拌发泡 温度比铝或铝合金熔化温度低10°C 20°C;⑥保温发泡温度与搅拌发泡温度相 同，保温发泡时间是30s 200s。
釆用预氧化处理的发泡剂，可使处理后的发泡剂开始分解温度提高、开始 分解时间推迟，为发泡剂在搅拌分散提供均匀分散时间，并为发泡过程提供充 足的发气量，实现发泡剂分散、分解(发泡)的协调。
在铝熔体中添加形核剂Ti02颗粒，可以提供更多的气泡非均勻形核核心， 提高气泡的形核率，有利于气泡结构的细化。
发泡剂搅拌分散后，继续搅拌发泡，可将初始生成的气泡不断打碎成细小 的气泡，也利于气泡结构的细化。
本发明的有益效果是(1)在常规熔体发泡技术的基础上，通过釆用预氧 化处理的发泡剂、在铝熔体中添加形核剂Ti02颗粒、搅拌发泡三个技术手段， 可有效实现小孔径、结构均勻泡沬销的制备，提高泡沬销的力学性能和能量吸
收性。所制备的泡沬铝技术指标可达到平均孔径0.5mm lmm;孔隙率 60% 80%;孔结构均匀性底部无集液实心层，纵向平均孔径差小于平均孔 径的30%; (2)设备条件简单，能实现规模化生产。
图l为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例一
ZLD104合金在石墨坩锅中加热到68(TC熔化、保温30min.后加入2wt.。/。的4丐 和0.5wt。/。的TiO2 (粒度为-300目)，对熔体进行搅拌(搅拌速度4000rpm,搅拌 时间10min )增粘并分散形核剂Ti02,将氢化钛(2wt.%,粒度-200目，经过400。C5h + 500°。211预氧化处理)加入到熔体中，搅拌分散(搅拌速度4000rpm,搅拌时 间25s),保持熔体温度在67(TC，之后釆用低速搅拌发泡(800 rpm,搅拌时间 20s)，取出搅拌头并保温发泡90s，取出石墨坩锅空冷至室温，可获得平均孔径 0.9mm、孔隙率75%、底部无集液实心层、纵向平均孔径差小于平均孔径的30% 的泡沫铝。 实施例二
AlSi5合金在石墨坩锅中加热到700。C熔化、保温20min.后加入2.5wt.。/。的钩 和0.8wt。/。的TiO2 (粒度为-300目)，对熔体进行搅拌(搅拌速度2000rpm,搅拌 时间18min)增粘并分散发泡剂，将氢化钛(1.6wt.%,粒度-300目，经过40(TC6h + 550°。1.511预氧化处理)加入到熔体中，搅拌分散(搅拌速度3000rpm，搅拌 时间35s),保持熔体温度在690。C，之后釆用低速搅拌发泡(600 rpm,搅拌时 间25s)，取出搅拌头并保温发泡70s，取出石墨坩锅空冷至室温，可获得平均孔 径0.8mm、孔隙率70%、底部无集液实心层、纵向平均孔径差小于平均孔径的 30%的泡沫铝合金。 实施例三
纯铝在石墨坩锅中加热到73(TC熔化、保温40min,后加入3.0wt.。/。的钙和1.0wt。/。的Ti02 (粒度为-300目)，对熔体进行搅拌(搅拌速度2500rpm，搅拌 时间15min)增粘并分散发泡剂，将氢化钛(1.4wt.%，粒度-300目，经过40(TC7h + 575°Clh预氧化处理)加入到熔体中，搅拌分散(搅拌速度2500rpm,搅拌 时间40s)，保持熔体温度在71(TC,之后釆用低速搅拌发泡(700rpm，搅拌时 间30s),取出搅拌头并保温发泡50s，取出石墨坩锅空冷至室温，可获得平均 孔径0.6mm、孔隙率68%、底部无集液实心层、纵向平均孔径差小于平均孔径 的30%的泡沬铝合金。
权利要求
1、一种小孔径泡沫铝的制备方法，其特征是工艺步骤为在铝或铝合金熔化后加入增粘剂钙和形核剂TiO2颗粒进行搅拌，均匀分布在熔体后，将经预氧化处理的发泡剂氢化钛加入熔体，搅拌分散，继续搅拌发泡，保温发泡，冷却得小孔径泡沫铝。
2、 根据权利要求l所述的小孔径泡沬铝的制备方法，其特征是①制备小 孔径泡沫铝的各组分比例为增粘剂金属钙为1 wt.% 4wt.%、形核剂Ti02为 0.2 wt.% 2 wt.%、发泡剂氢化钬为0.5 wt.% 2.5 wt.%，余量为铝或铝合金； 形核剂Ti02的粒度为-300目，发泡剂氢化钛的粒度为-100目 -500目，且发 泡剂预氧化处理方法是，先在40(TC下加热表面氧化5 20h,接着升温至 45(TC 600"C保温1 3h;②铝或钼合金熔化温度高于金属熔点50°C 200°C, 熔化保温时间20min. 60min.;③增粘剂钩和形核剂Ti02加入金属熔体后以 500rpm 5000rpm的速度撹拌5min. 15min.;④发泡剂搅拌分散时间为10s 100s，速度为2000rpm 5000rpm;⑤继续撹拌发泡的时间是10s 100s,搅拌 速度500rpm 2000rpm，搅拌发泡温度比钼或钼合金熔化温度低10°C 20°C; 保温发泡温度与搅拌发泡温度相同，保温发泡时间是30 s 200s。
全文摘要
一种小孔径泡沫铝的制备方法，属于多孔泡沫金属材料的制备领域。本发明的工艺步骤是在铝或铝合金熔化后加入增粘剂钙和形核剂TiO<sub>2</sub>颗粒进行搅拌，后将经预氧化处理的发泡剂TiH<sub>2</sub>加入熔体进行搅拌分散，经搅拌发泡、保温发泡、冷却后得到小孔径泡沫铝。本发明可实现泡沫铝孔径细化、孔结构均匀化，并具有工艺简单，适合规模化生产的特点。
文档编号C22C1/08GK101182608SQ20071006644
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者芸 周, 左孝青, 毕于顺, 陆建生 申请人:昆明理工大学