[發(fā)明專利]一種耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111334681B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉歡;杜中德;沈浩田;華中勝;何世偉
• 申請（專利權）人: 安徽工業(yè)大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C25D3/12;C25D3/56;C25D5/12;C25D7/00
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 陳波;徐文恭

本發(fā)明涉及金屬材料領域，具體涉及一種耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料的制備方法，利用熔體發(fā)泡法制備閉孔泡沫鋁材料，然后在閉孔泡沫鋁材料表面進行預鍍鎳層，最后在預鍍鎳層上進行Ni?W共沉積，得到耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料。本發(fā)明通過表面Ni?W合金鍍層的制備，進一步提高泡沫鋁材料的力學性能、耐蝕特性以及吸能特性，本發(fā)明中預鍍鎳層可有效促進后續(xù)Ni?W鍍層在材料表面的沉積，提高結合力，本發(fā)明相對于泡沫鋁基體及單一金屬涂層，其性能可顯著提高，該方法操作簡單，對設備參數要求較低，且泡沫鋁材料的屈服強度提高45％，單位體積能量吸收值提高38％，自蝕電位正移，腐蝕電流減小，擴大了泡沫鋁材料的應用領域。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬材料領域，具體涉及一種耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料的制備方法。

背景技術

泡沫鋁是一種輕質功能材料，具有超輕結構，優(yōu)異的吸能、吸聲、電磁屏蔽等特性，在交通運輸，材料建筑，航天航空，軍事裝備等領域有十分廣泛的應用。然而，泡沫鋁自身強度較低，且其表面形成的氧化膜致密性差，耐蝕性不佳。因此，提高泡沫鋁材料的強度及耐蝕性對拓展其應用范圍尤為重要。

在泡沫鋁力學性能改善方面，目前主要通過改善基體材料、摻雜增強相、采用復合結構等方式來實現。但耐蝕性能沒有得到較大突破。為同時實現多孔材料強度及耐腐蝕特性的提升，表面處理是一種最有效手段，包括表面陶瓷化、有機膜包覆、表面金屬電沉積等方式。采用等離子體電解氧化(PEO)涂層處理技術，可應用于不同結構、不同密度的開孔泡沫鋁以提高其機械性能。泡沫鋁表面生成一定厚度的α-Al₂O₃及γ-Al₂O₃使其屈服強度提高。陶瓷膜的存在，也使泡沫鋁自蝕電位明顯正移，耐蝕性提高。但此方法以犧牲基體材料為前提，因此更適用于密度較高的泡沫材料，且使材料更具缺陷敏感性。

泡沫鋁表面電沉積可有效改善上述對基體材料的限制。目前，沉積金屬主要是銅、鎳、鋅等。壓縮過程中，由于較高強度金屬層包覆，泡沫材料屈服強度及承載能力有所提升。鍍鎳后泡沫金屬的自蝕及點蝕電位有所提高。

然而，泡沫鋁表面單一金屬的沉積對提高其屈服強度作用有限，增強效果往往不足15％，耐蝕性改善并不顯著。因此，有必要設計制備新型泡沫鋁復合材料，進一步提升其強度、吸能及耐蝕性，以擴大其應用領域。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了彌補已有技術缺陷，提供一種耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料的制備方法，可顯著提高泡沫鋁材料耐蝕、強度及吸能特性。

為實現上述目的，本發(fā)明通過以下方案予以實現：

本發(fā)明提供了一種耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料的制備方法，利用熔體發(fā)泡法制備閉孔泡沫鋁材料，然后在閉孔泡沫鋁材料表面進行預鍍鎳層，最后在預鍍鎳層上進行Ni-W共沉積，得到耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料，具體包括以下步驟：

(1)將一定質量工業(yè)純鋁放入坩堝，置入爐體升溫使其完全熔化，熔化完成后加入金屬鈣，攪拌2min，再加入TiH₂，攪拌2min，攪拌完成后進行發(fā)泡，最后取出坩堝空冷，得到純鋁基閉孔泡沫鋁材料；

(2)預鍍Ni處理：將電解液A注入到電沉積設備的電解槽中，分別將閉孔泡沫鋁材料、不銹鋼板連接到電沉積設備的電源陰極和陽極，并浸沒在電解液A中進行電沉積，在閉孔泡沫鋁材料的表面鍍Ni層，得到鍍Ni閉孔泡沫鋁材料；

(3)Ni-W共沉積：將電解液B注入到電沉積設備的電解槽中，分別鍍鎳閉孔泡沫鋁材料、不銹鋼板連接到電沉積設備的電源陰極和陽極并浸沒在電解液B中進行電沉積，在鍍Ni閉孔泡沫鋁材料的表面鍍Ni-W層，得到耐蝕、高吸能特性泡沫鋁復合材料。

優(yōu)選地，步驟(1)中加入金屬鈣時攪拌速度為800-1200r/min，加入TiH₂時攪拌速度為2000-3000r/min，發(fā)泡時間為3-10min。