[發明專利]一種利用底吹噴粉法制備泡沫鋁的裝置及方法

有效

• 申請號: 201711214399.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107937750B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 耿佃橋;霍小臭
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明屬于材料制備領域，公開了一種利用底吹噴粉法制備泡沫鋁的裝置及方法，噴粉系統通過吹氣管路向狹縫式透氣磚輸送發泡氣體和流態化的添加物顆粒，由狹縫式透氣磚將發泡氣體和顆粒從發泡室底部吹入鋁液中，將傳統泡沫鋁制備工藝中添加顆粒攪拌和吹氣發泡兩道工序簡化為將氣體和顆粒一同吹入鋁液，氣泡上浮形成泡沫，通過軋制系統收集、冷卻、退火和軋制，實現泡沫鋁的連續生產；所采用的底吹噴粉法制備泡沫鋁的裝置包括噴粉系統、吹氣管路、狹縫式透氣磚、坩堝、攪拌器和軋制系統；本發明利用底吹噴粉的方法，將氣體和顆粒同時吹入鋁液，使顆粒分散均勻、不易聚團，提高了顆粒分散性，提高了泡沫鋁材料性能，同時降低了生產功耗。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體公開了一種利用底吹噴粉法制備泡沫鋁的裝置及方法。

背景技術

泡沫鋁是一種由鋁合金金屬和氣孔組成的新型復合材料，具有密度小、比強度高、沖擊吸收能力強、耐高溫、抗腐蝕、防火性能強、隔音降噪、電磁屏蔽性高、耐候性強、易加工、易安裝、成形精度高等優勢，被廣泛應用于交通運輸、航空航天、環境保護、新型能源、機械化工、電子電工、建筑工程等領域。泡沫鋁材料優異的物理、化學性能和力學性能以及可回收性使其在當今的材料領域具有廣闊的應用前景，其制備方法也是材料制備領域的研究熱點之一。

目前制備泡沫鋁的方法很多，最常見的方法有吹氣發泡法、熔體發泡法、粉末壓實熔化法和滲流法等；其中吹氣法是制備泡沫鋁的重要工藝之一，這種工藝直接將氣體吹入鋁液中，氣泡上浮至鋁液表面堆積成泡沫，用一定的方式收集即得到泡沫鋁材料；吹氣法可連續生產板材，具有成本低廉、生產形式靈活等優勢，易制得大孔徑、高孔隙率的泡沫鋁，在泡沫鋁生產中被廣泛采用。

向通常的鋁液中吹入氣體，氣泡上浮至液體表面即會破裂，為了使氣泡上浮到液面后不易破裂進而堆積成泡沫，鋁液中需要含有一定量的微米級SiC陶瓷或者Al₂O₃等可以增加泡沫穩定性的顆粒。

泡沫鋁吹氣發泡所需的最佳顆粒尺寸在0.5～25μm之間，由于添加物顆粒和鋁液的浸潤性較差，幾微米甚至十幾微米的顆粒很難加入到鋁液中并分散均勻；現階段添加顆粒并使其均勻分散的常用方式為在進入發泡室前向鋁液中直接添加顆粒并加以攪拌，但這種方式需要較強的攪拌才能使顆粒達到均勻分散，且會造成鋁液溫度下降，不僅耗費了較多的能量，且最終得到的泡沫鋁產品中顆粒分散性較差、團聚現象嚴重。

顆粒的加入會對泡沫鋁的力學性能造成一定影響，使泡沫鋁脆性增加。傳統的添加顆粒的方法因最終得到的泡沫鋁中顆粒分散性較差，為滿足泡沫穩定性的要求，需要加入的顆粒量較大，一方面導致了泡沫鋁的性能下降，另一方面造成了顆粒的浪費。

傳統的向鋁液中添加顆粒并攪拌分散的方法存在顆粒分散效果差、能耗大的缺點，因此有必要開發一種高效、節能的泡沫鋁吹氣發泡工藝。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種利用底吹噴粉法制備泡沫鋁的裝置及方法。通過底吹噴粉技術向鋁液中同時噴入發泡氣體和添加物顆粒，充分利用底吹噴粉技術中顆粒易于分散的優勢，使顆粒得到良好的分散，提高泡沫鋁產品性能，同時降低生產功耗。

本發明實現泡沫鋁中添加物顆粒良好分散性的原理如下：

氣體攜帶顆粒進入鋁液后，恰好處于氣—液界面的少量顆粒附著于氣泡表面或者進入鋁液，其余在氣泡內的顆粒有如下三種可能：

(1)動能較大的顆粒能突破氣—液界面進入鋁液中，在氣泡上浮過程中仍可能被氣泡捕獲；

(2)動能較小的顆粒到達氣泡表面后沒有能克服表面張力的阻礙作用，附著在氣泡上最終凝固；

(3)動能很小的顆粒懸浮在氣泡中，最終下落附著在氣泡膜的下部并最終凝固。

這三種情況都可以使顆粒進入鋁液或者附著在氣泡膜上，顆粒不易發生團聚，充分利用了動力功，最終使顆粒得到較好的分散性。