[發明專利]一種通孔泡沫鋁的制備方法

有效

• 申請號: 201210419191.6
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102925734A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳剛;趙玉濤;周小亮;崔駿
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及泡沫鋁制備方法，具體而言為涉及一種利用鋁及鋁合金切屑制備通孔泡沫鋁的方法。

技術背景

泡沫鋁質輕、隔音、阻燃，有很強的吸能和電磁屏蔽作用，因此受到國防工業部門的高度重視，由于泡沫鋁在韌性和熱導率方面的優勢，泡沫鋁也常用作催化載體材料，目前已提出的泡沫鋁制備工藝較多，主要可分為液態金屬凝固法、固態金屬燒結法及沉積法三類，現已開發出的具有工業價值的生產工藝，如熔體發泡法、滲流鑄造法、粉末冶金發泡法、電化學沉積法、粉末冶金法等，在實際生產中應用較廣泛，熔體發泡法獲得的泡沫鋁孔洞間相互獨立，一般稱為閉孔泡沫鋁；而后幾種方法獲得的泡沫鋁孔洞往往相互連通，因此稱為通孔泡沫鋁。

目前，生產泡沫鋁常用的方法分別為熔體發泡法、滲流鑄造法、電解沉積法和粉末冶金法，其中粉末冶金法發展前景廣闊，已經逐漸成為制備泡沫鋁的主流方法之一，根據不同的造孔方式，粉末冶金法制備泡沫鋁可大體分為粉體發泡成型和造孔燒結兩種方法，粉體發泡成型法能夠制備出孔結構均勻的閉孔泡沫鋁，造孔燒結法因其造孔劑選擇的不同可分別制備出開孔和閉孔泡沫鋁。

在造孔燒結制備泡沫鋁的過程中選擇合適的造孔劑至關重要。造孔劑分為可溶性和不可溶性兩類,?尿素、氯化鈉、硫酸鉀屬于可溶性造孔劑，漂珠、空心氧化鋁球屬于不可溶性造孔劑，對于用粉末冶金法制備開孔泡鋁來說，選用的造孔劑要有適當的強度、良好的去除性，密度小能與鋁合金熔體很好地形成冶金相，且價格低廉、來源廣，采用可溶性造孔劑制備的泡沫鋁孔洞形狀、尺寸和孔隙率大小可以精確控制，在過濾、吸聲等領域有著廣闊的應用前景，但是制備工藝相對復雜，且造孔劑往往難以完全溶出，影響了泡沫鋁的性能。

選用漂珠作為造孔劑制備泡沫鋁是近幾年發展起來一種工藝，將鋁粉和空心漂珠球混合，在一定的壓力下模壓成型，然后進行燒結，就獲得了漂珠-泡沫鋁復合材料，其中，漂珠是從火力發電廠產生的大量粉煤灰里分離出來的，來源廣泛且價格低廉，具有顆粒直徑小、中空、輕質、強度高等特性，該方法相對簡單，空心漂珠無需溶出，且漂珠在鋁基體中均勻分布可作為顆粒增強基，提高泡沫鋁復合材料的力學性能，但是由于受到球/金屬粉末比的限制，制備出的泡沫鋁孔隙率在60%以下，且孔隙主要以閉孔為主。

鋁合金零件切削加工時產生大量的鋁屑，通常切削加工鋁屑占零件總質量的20%，最高達30%左右，因此，有效地回收鋁合金零件機加工過程中的鋁屑可降低生產成本，具有顯著的經濟和社會效益；目前，鋁屑回收利用的主要途徑是重熔利用，鋁屑燒損嚴重，容易對鋁水產生污染，而且工藝處理難度較大，有文獻（覃國平等，廢鋁再生制備小孔徑泡沫鋁的展望科技創新導報，2010年16期：86）提出將廢鋁回收再生和利用吹氣法制備小孔徑泡沫鋁相結合，試圖為廢鋁的有效利用和泡沫鋁在國內的規模化工業生產提供指導，但發泡法獲得的是閉孔泡沫鋁，且熔煉過程能耗比較大。

因此，迫切需要開發一種新型的利用鋁屑制備通孔泡沫鋁的方法，如果能夠通過鋁屑顆粒的燒結獲得孔隙體積分數較大且強度較高的通孔泡沫鋁材料，將顯著降低泡沫鋁的制備成本和制備過程的能耗，為鋁屑的高效回收利用提供一個重要途徑。

發明內容

本發明提出一種通孔泡沫鋁的制備方法，其原理是：通過鋁屑顆粒與漂珠以一定比例混合壓塊，燒結獲得通孔泡沫鋁材料，在混合前對鋁屑顆粒進行加工，提高鋁屑所占的空間；漂珠經預先破碎，在提高泡沫鋁材料強度的同時，提高材料中孔隙的體積分數，并保證孔隙的連通。

本發明提出一種通孔泡沫鋁的制備方法，其特征在于：將漂珠球磨破碎，然后與經加工的鋁屑顆粒按比例均勻混合，壓制成預成型塊，通過燒結-冷卻工藝制作成通孔泡沫鋁。

所涉及的將漂珠球磨破碎，是指采用球磨方法將漂珠破碎，使漂珠的空腔打開，破碎后漂珠的平均尺寸在150μm?~200μm。

所涉及的經加工的鋁屑顆粒，是指將經過粉碎、磁選、篩分的平均尺寸為200~400μm的鋁屑顆粒，利用經微加工在表面形成凸起的圓錐陣列的壓模，在耐磨板上進行多次擠壓，使鋁屑顆粒表面形成凹坑；圓錐的底面直徑為40~60μm，高度為40~60μm，圓錐間的間隔為5~10μm。

所涉及的按比例均勻混合，是指經球磨破碎的漂珠與經加工的鋁屑顆粒的體積比例為20~50:50~80，采用機械混合方法混合均勻。

所涉及的壓制成預成型塊，是指在壓力為150MPa~200MPa的條件下，將經混合均勻的漂珠與鋁屑顆粒壓制成所需泡沫鋁尺寸的預成型塊。