一種泡沫鋁材料的製作方法
2023-05-28 23:31:56
一種泡沫鋁材料的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種泡沫鋁材料，屬於泡沫鋁材料領域。該泡沫鋁材料由發泡坯料、鋁粉和發泡劑製成，其特徵在於：以質量百分數計，包括發泡坯料40～60%、鋁粉15～40%和發泡劑10～25%，所述的發泡劑，按質量百分比表示，由白雲石35%～50%、碳酸鈣26%～34%、水玻璃5～15%和碳粉12%～16%組成。本發明具有的優點：1）本發明的發泡劑可解決TiH2作為發泡劑存在價格昂貴、操作條件苛刻的問題。2）本發明的發泡劑可通過改變原料配比來調節泡沫鋁的孔隙率和孔徑分布。發泡劑中添加的水玻璃，高溫下發泡坯料、鋁粉與發泡劑相互共熔，材料內部呈現密集的閉孔氣孔，可獲得多孔性、輕質的泡沫鋁材料結構。
【專利說明】一種泡沬鋁材料
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種泡沫鋁材料，屬於泡沫鋁材料領域。
【背景技術】
[0002] 泡沫鋁是一種新型功能材料，它是金屬鋁基體中分散著無數氣泡的類似泡沫狀的 超輕金屬材料，一般孔隙率為40%?98%。
[0003] 目前最具商業價值的泡沫鋁製備工藝是熔體發泡法，可以生產大尺寸且具有規則 孔洞結構的閉孔泡沫鋁。但存在的問題主要表現在：（1)傳統工藝大都採用1^ 2等作為發 泡劑及金屬鈣作為增粘劑，TiH2類發泡劑分解速度快的特點使得該法操作條件苛刻，成品 率低；（2)昂貴TiH 2類發泡劑及金屬鈣的使用，也進一步提高了閉孔泡沫鋁的製造成本。因 此，開發可替代TiH2類發泡劑的新型材料意義重大。
[0004] 文獻：左孝青，周芸，趙國賓等，CaCO3發泡劑製備泡沫鋁工藝研究，稀有金屬，2004 (1)，195?198.公開了一種以CaCO3為發泡劑製備泡沫鋁的方法，即Al-Sil2在熔融狀態 下，加入活性劑Mg鎂粉，再與SiC顆粒混合均勻，然後加入發泡劑CaCO3攪拌，進行發泡保 溫，最後冷卻。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種新的泡沫鋁材料，具有輕質、隔熱、保溫、耐腐蝕、機械強 度高的特點。
[0006] 實現本發明目的的技術方案為：一種泡沫鋁材料，該泡沫鋁材料由發泡坯料、鋁粉 和發泡劑製成，其以質量百分數計，包括發泡坯料40?60%、鋁粉15?40%和發泡劑10? 25%，所述的發泡劑，按質量百分比表示，由白雲石35%?50%、碳酸鈣26%?34%、水玻璃5? 15%和碳粉12%?16%組成。
[0007] 所述的發泡劑為顆粒狀，粒徑為40?80 μ m。
[0008] 所述的發泡劑可由下述方法製得： 1) 混料:對白雲石和碳酸鈣進行配料，用振動球磨機混合0. 5?2小時後得到混合粉料，； 2) 砂磨:將上述混合粉料放入砂磨機中，同時加入碳粉和水玻璃，砂磨0. 5?2小時得漿料； 3) 造粒：將上述砂磨後的漿料通過噴霧造粒機進行造粒。
[0009] 進一步優選地，本發明所述的發泡坯料，以質量百分計，包括水泥40%?60%、膨脹 玻化微珠20%?40%、硫酸鈉5%?15%和羥甲基纖維素5%?15%。其製備方法為： 1) 按重量百分比，稱取水泥、膨脹玻化微珠和硫酸鈉，經混合、研磨，製得混合粉料； 2) 將輕甲基纖維素溶於水中，用質量濃度為10%?20%的鹼性溶液調節體系pH值為 8?10,再將體系升溫至60°C?80°C，加入所製得的混合粉料，保溫攪拌1?3小時，抽濾、 脫水和乾燥。
[0010] 其中，羥甲基纖維素與水的質量比為1:1〇。
[0011] 本發明與現有技術相比，具有的優點在於：1)本發明的發泡劑可解決TiH2作為發 泡劑存在價格昂貴、操作條件苛刻的問題。2)本發明的發泡劑可通過改變原料配比來調節 泡沫鋁的孔隙率和孔徑分布。發泡劑中添加的水玻璃，高溫下發泡坯料、鋁粉與發泡劑相互 共熔，材料內部呈現密集的閉孔氣孔，可獲得多孔性、輕質的泡沫鋁材料結構。3)發泡劑中 的白雲石，可分解出大量氣體，選用的碳粉作為調節劑，不但調節發泡劑的發泡性能，而且 增強了泡沫陶瓷的耐溫性能。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合實施例對本發明做進一步地說明，但本發明不限於這些實施例。
[0013] 實施例1 按發泡坯料40%、鋁粉40%、發泡劑20%的比例稱取後，混合粉碎均勻，壓製成預成型塊， 通過燒結-冷卻工藝即製成泡沫鋁材料。其中，發泡劑的成分為：白雲石35%、碳酸鈣34%、水 玻璃15%和碳粉16%，具體的，該發泡劑的製備步驟為：稱取白雲石35克和碳酸鈣34克，用 振動球磨機混合〇. 5小時；然後在砂磨機中進行砂磨，同時加入碳粉16克和水玻璃15克， 砂磨0. 5小時；最後將砂磨後的楽料通過噴霧造粒機進行造粒，粒徑為40 μ m。
[0014] 實施例2 按發泡坯料60%、鋁粉15%、發泡劑25%的比例稱取後，混合粉碎均勻，壓製成預成型塊， 通過燒結-冷卻工藝即製成泡沫鋁材料。其中，發泡劑的成分為：白雲石35%、碳酸鈣34%、水 玻璃15%和碳粉16%，具體的，該發泡劑的製備步驟為：稱取白雲石47克和碳酸鈣26克，用 振動球磨機混合〇. 5小時；然後在砂磨機中進行砂磨，同時加入碳粉12克和水玻璃15克， 砂磨0. 5小時；最後將砂磨後的楽料通過噴霧造粒機進行造粒，粒徑為60 μ m。
[0015] 實施例3 按發泡坯料55%、鋁粉35%、發泡劑10%的比例稱取後，混合粉碎均勻，壓製成預成型塊， 通過燒結-冷卻工藝即製成泡沫鋁材料。其中，發泡劑的成分為：白雲石50%、碳酸鈣33%、 水玻璃5%和碳粉12%，具體的，該發泡劑的製備步驟為：稱取白雲石47克和碳酸鈣2克，用 振動球磨機混合〇. 5小時；然後在砂磨機中進行砂磨，同時加入碳粉16克和水玻璃15克， 砂磨0. 5小時；最後將砂磨後的楽料通過噴霧造粒機進行造粒，粒徑為80 μ m。
[0016] 實施例1中的發泡坯料為市售。
[0017] 實施例2和3中的發泡坯料為自製，製備方法為：1)按重量百分比，稱取水泥 40%?60%、膨脹玻化微珠20%?40%和硫酸鈉5%?15%，經混合、研磨，製得混合粉料；2) 將羥甲基纖維素10%?20%溶於水中，用質量濃度為5%?15%的鹼性溶液調節體系pH值 為8?10,再將體系升溫至60°C?80°C，加入所製得的混合粉料，保溫攪拌1?3小時，抽 濾、脫水和乾燥。
[0018] 各組分的具體用量見表1。
[0019] 表 1
【權利要求】
1. 一種泡沫鋁材料，該泡沫鋁材料由發泡坯料、鋁粉和發泡劑製成，其特徵在於：以質 量百分數計，包括發泡坯料40?60%、鋁粉15?40%和發泡劑10?25%，所述的發泡劑，按 質量百分比表不，由白z?石35%?50%、碳酸|丐26%?34%、水玻璃5?15%和碳粉12%? 16%組成。
2. 根據權利要求1所述的泡沫鋁材料，其特徵在於：所述的發泡劑為顆粒狀，粒徑為 40 ?80 u m。
3. 根據權利要求1或2所述的泡沫鋁材料，其特徵在於：所述的發泡劑由下述方法制 得： 1) 混料：對白雲石和碳酸鈣進行配料，用振動球磨機混合0. 5?2小時後得到混合粉 料，； 2) 砂磨：將步驟1)製得的混合粉料放入砂磨機中，同時加入碳粉和水玻璃，砂磨0. 5? 2小時得漿料； 3) 造粒：將步驟2)製得的漿料通過噴霧造粒機進行造粒。
4. 根據權利要求1所述的泡沫鋁材料，其特徵在於：所述的發泡坯料，以質量百分計， 包括水泥40%?60%、膨脹玻化微珠20%?40%、硫酸鈉5%?15%和羥甲基纖維素5%?15%。
5. 根據權利要求4所述的泡沫鋁材料，其特徵在於：所述的發泡坯料，其製備方法為： 按重量百分比，稱取水泥、膨脹玻化微珠和硫酸鈉，經混合、研磨，製得混合粉料； 將輕甲基纖維素溶於水中，用質量濃度為10%?20%的鹼性溶液調節體系pH值為8? 10,再將體系升溫至60°C?80°C，加入所製得的混合粉料，保溫攪拌1?3小時，抽濾、脫水 和乾燥。
6. 根據權利要求5所述的泡沫鋁材料，其特徵在於：所述的羥甲基纖維素與水的質量 比為1 :1〇。
【文檔編號】C04B24/38GK104478337SQ201410779469
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】張宇, 張勵 申請人:南京理工大學常熟研究院有限公司