本發(fā)明屬于泡沫金屬制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小孔徑泡沫鋁的制備方法。

背景技術(shù)：

泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過發(fā)泡工藝制成的含有大量閉合空隙的鋁基金屬材料，同時(shí)兼有金屬和氣泡特征。特點(diǎn)是密度小、高吸收沖擊能力強(qiáng)、耐高溫、防火性能強(qiáng)、抗腐蝕、隔音降噪、導(dǎo)熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強(qiáng)、有過濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進(jìn)行表面涂裝。可廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、建筑機(jī)械、電子通訊、航空航天、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。

從20世紀(jì)中葉開始，世界各國競(jìng)相投入到泡沫鋁的研究與開發(fā)之中，經(jīng)歷50余年的研究發(fā)展，目前已形成多種制備泡沫鋁的方法。針對(duì)閉孔泡沫鋁來說常見的有熔體發(fā)泡法、粉末冶金法、注氣發(fā)泡法。目前最具商業(yè)價(jià)值的泡沫鋁制備工藝是熔體發(fā)泡法，可以生產(chǎn)大尺寸且具有規(guī)則孔洞結(jié)構(gòu)的閉孔泡沫鋁。

目前，泡沫鋁的力學(xué)性能還遠(yuǎn)未達(dá)到其理論值，其原因和孔結(jié)構(gòu)的不均勻性有關(guān)，如在應(yīng)力作用下，泡沫鋁結(jié)構(gòu)不均勻處(如大孔等缺陷處)存在應(yīng)力集中，應(yīng)力首先在結(jié)構(gòu)不均勻處及其附近導(dǎo)致韌性或者脆性斷裂，使泡沫鋁強(qiáng)度降低。研究表明，如能將泡沫鋁的平均孔徑從現(xiàn)有的3～4mm減少到1mm左右，則單位體積內(nèi)氣孔數(shù)量增多，可分散孔缺陷、提高泡沫鋁均勻性，從而提高其力學(xué)性能。

目前還沒未見泡沫鋁平均孔徑在1mm左右的制備方法的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，該制備方法制得的泡沫鋁平均孔徑為0.9～1.1mm，孔隙率為75～78％。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)將金屬鋁熔化并保溫至800℃～850℃，向鋁熔體中加入占其總質(zhì)量為1％～4％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應(yīng)時(shí)間5～15分鐘，使得熔體黏度穩(wěn)定；

2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至650℃～750℃，加入占其總質(zhì)量經(jīng)過高溫氧化預(yù)處理的0.5～3.5％的氫化鈦，并進(jìn)行高速攪拌，攪拌時(shí)間為2～12分鐘，將攪拌后的熔體進(jìn)行恒溫發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后水冷卻凝固即可；

其中，氫化鈦高溫氧化預(yù)處理的方法為將氫化鈦在100℃～140℃氧化處理2～3h后，再升溫至360℃～390℃氧化處理0.5～1h。

進(jìn)一步，氫化鈦的顆粒度為150～300目。

進(jìn)一步，所述步驟2)高速攪拌的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘～4000轉(zhuǎn)/分鐘。。

本發(fā)明的有益效果

1、本發(fā)明的增黏劑選用鈣而不是鎂，這是因?yàn)殒V作為增黏劑如果其含量超過1％的話，容易造成孔結(jié)構(gòu)不均勻現(xiàn)象產(chǎn)生。如果采用鈣做增黏劑，其不僅能夠提高熔體的黏度，而且有利于后續(xù)孔的均勻。

2、對(duì)氫化鈦的高溫預(yù)氧化處理現(xiàn)有技術(shù)推薦的溫度均為400℃及以上，有利于制備出孔洞分布均勻的鋁，但是這種處理方式帶來的問題是孔徑過大，并且影響泡沫鋁壓縮強(qiáng)度等其他性能。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氫化鈦先通過100℃～140℃氧化處理2～3h后，再升溫至360℃～390℃氧化處理0.5～1h，不僅能夠達(dá)到孔洞分布均勻的效果，而且制備的泡沫鋁的孔徑平均粒徑僅僅為0.9～1.1mm，遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的2～3mm，孔隙率為75～78％。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)將金屬鋁熔化并保溫至810℃，向鋁熔體中加入占其總質(zhì)量為1％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應(yīng)時(shí)間15分鐘，使得熔體黏度穩(wěn)定；

2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至650℃，加入占其總質(zhì)量經(jīng)過高溫氧化預(yù)處理的0.5％的氫化鈦(顆粒度為150目)，2000轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2分鐘，將攪拌后的熔體進(jìn)行恒溫發(fā)泡5分鐘，發(fā)泡結(jié)束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預(yù)處理的方法為將氫化鈦在100℃氧化處理2h后，再升溫至360℃氧化處理1h。

泡沫鋁的平均孔徑為1.1mm，孔隙率為75％。

實(shí)施例2

一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)將金屬鋁熔化并保溫至820℃，向鋁熔體中加入占其總質(zhì)量為1.5％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應(yīng)時(shí)間12分鐘，使得熔體黏度穩(wěn)定；

2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至680℃,加入占其總質(zhì)量經(jīng)過高溫氧化預(yù)處理的1.5％的氫化鈦(顆粒度為150目)，2500轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為4分鐘，將攪拌后的熔體進(jìn)行恒溫發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預(yù)處理的方法為將氫化鈦在115℃氧化處理2.2h后，再升溫至370℃氧化處理0.9h。

泡沫鋁的平均孔徑為1.05mm，孔隙率為76％。

實(shí)施例3

一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)將金屬鋁熔化并保溫至835℃，向鋁熔體中加入占其總質(zhì)量為2.5％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應(yīng)時(shí)間10分鐘，使得熔體黏度穩(wěn)定；

2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至700℃,加入占其總質(zhì)量經(jīng)過高溫氧化預(yù)處理的2.0％的氫化鈦，3000轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為8分鐘，將攪拌后的熔體進(jìn)行恒溫發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預(yù)處理的方法為將氫化鈦在125℃氧化處理2.5h后，再升溫至375℃氧化處理0.7h。

泡沫鋁的平均孔徑為1mm，孔隙率為77％。

實(shí)施例4

一種小孔徑泡沫鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)將金屬鋁熔化并保溫至850℃，向鋁熔體中加入占其總質(zhì)量為4％的增黏劑Ca，攪拌混勻反應(yīng)時(shí)間6分鐘，使得熔體黏度穩(wěn)定；

2)將步驟1)增黏后的鋁熔體降溫至750℃,加入占其總質(zhì)量經(jīng)過高溫氧化預(yù)處理的3.5％的氫化鈦，4000轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為12分鐘，將攪拌后的熔體進(jìn)行恒溫發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后水冷卻凝固即可；其中，氫化鈦高溫氧化預(yù)處理的方法為將氫化鈦在140℃氧化處理3h后，再升溫至390℃氧化處理0.5h。

泡沫鋁的平均孔徑為0.9mm，孔隙率為77.8％。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。