[發明專利]一種制備多孔泡沫合金除去造孔劑偏鋁酸鈉的方法

有效

• 申請號: 201410156359.8
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103938009A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 唐少龍;韋俊;都有為
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及一種使用偏鋁酸鈉粉末顆粒為造孔劑，制備偏鋁酸鈉與金屬和合金復合材料后，除去復合材料中的偏鋁酸鈉，從而獲得多孔泡沫金屬材料和多孔泡沫合金材料的技術方法。

背景技術

集合傳感、控制和驅動于一體的形狀記憶合金是一種新型功能材料。可受各種外場調控的記憶合金，由于具有的輸出功率、應變和響應頻率上的特殊性能，在許多領域具有廣泛的應用前景。在記憶合金中，以鎳錳鎵（NiMnGa）合金為代表的鐵磁形狀記憶合金表現出卓越的性能，鎳錳鎵合金單晶已經實現>108次磁性形狀記憶機械循環，最大磁致應變達到9.5%，響應頻率達到kHz量級。這些優越的性能使得鎳錳鎵系列鐵磁形狀記憶合金在控制器、傳感器、執行器、微機電等領域有著廣泛的應用。

然而，單晶鎳錳鎵合金的生產有著無法避免的缺點：單晶鎳錳鎵合金的生產過程緩慢、代價昂貴。2007年發表在“物理評論快報”和2009年發表在“自然一材料”中的兩篇論文，采用“氣壓+超聲法”制備多孔結構鎳錳鎵合金，使得鎳錳鎵多晶合金具有高達8.7%的磁感生應變，在應用上有很大意義。這兩篇論文采用的“氣壓+超聲法”是在高真空環境，將鎳錳鎵合金熔化后，通氬氣，通過內外壓強差將鎳錳鎵液體壓浸滲到作為造孔劑的偏鋁酸鈉顆粒縫隙中，凝固后得到鎳錳鎵合金和偏鋁酸鈉顆粒復合材料。然后再通過超聲清洗的方法將復合材料中的偏鋁酸鈉顆粒除去就得到多孔結構鎳錳鎵合金。這種方法的缺陷是：（1）超聲清洗復合材料時，容易在樣品上造成裂痕，破壞樣品；（2）通過超聲清洗方法除去偏鋁酸鈉顆粒需要的時間長；（3）超聲清洗一般只能清洗小體積樣品；（4）無法除去內部深處的偏鋁酸鈉顆粒顆粒；（5）當合金多孔結構孔洞尺寸要求很小（即對應要求作為造孔劑的偏鋁酸鈉顆粒很小）時，無法采用超聲法將偏鋁酸鈉顆粒清除干凈。（6）儀器損害大，超聲清洗儀經過長時間超聲容易損壞。

發明內容：

本發明的目的是，解決現有多孔泡沫金屬材料和多孔泡沫合金材料制備過程中，除去作為造孔劑的偏鋁酸鈉顆粒耗時長、只能處理小體積樣品、容易損壞樣品和儀器損害大等問題。提供了一種需要的設備簡單、使用的原料廉價、過程能耗低、能處理不同體積復合材料中偏鋁酸鈉的方法。尤其是能處理金屬鎳、鎳錳鎵合金和鎳鈦合金。

一種制備多孔泡沫合金除去造孔劑偏鋁酸鈉的方法，采用壓力鑄造或燒結方法和造孔劑偏鋁酸鈉制備金屬或合金復合材料，除去造孔劑偏鋁酸鈉后，得到多孔泡沫金屬或合金，除去復合材料中的偏鋁酸鈉步驟如下：1）將復合材料切除外包層，露出部分或全部偏鋁酸鈉顆粒；2）將復合材料放入反應釜；3）將每升80-300克濃度范圍的氫氧化鈉溶液倒入反應釜中，浸沒金屬或合金材料；4）氫氧化鈉溶液的量根據復合材料中偏鋁酸鈉質量配置；復合材料中偏鋁酸鈉的質量就是制備復合材料前放入的偏鋁酸鈉的質量；5）將盛放有復合材料和氫氧化鈉溶液的反應釜密封好，升溫至150°C-350℃（尤其是180℃-280℃）保溫0.5-5小時（尤其是0.5-2小時），然后降溫至室溫。6）經過上述步驟，復合材料中偏鋁酸鈉已經溶解于氫氧化鈉溶液中；7）取出得到的多孔結構材料，用自來水或蒸餾水浸泡、沖洗，或者短時間超聲清洗，除去殘余附著在多孔金屬和合金表面的堿液，得到多孔結構金屬或合金材料。

采用每升180-260克濃度范圍的氫氧化鈉溶液；偏鋁酸鈉質量為1克時，相應氫氧化鈉溶液量為30-50毫升；參考這個比例，根據復合材料中偏鋁酸鈉質量配置氫氧化鈉溶液的量。

使用偏鋁酸鈉顆粒為造孔劑，偏鋁酸鈉顆粒直徑為尺寸是5-550μm。尤其是偏鋁酸鈉顆粒直徑為50-250μm。