一种孔结构均匀的泡沫铝制备方法与流程

本发明属于铝材料技术领域，涉及一种孔结构均匀的泡沫铝制备方法。

背景技术：

泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。它密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。泡沫铝的这些优异性能使其在当今的材料领域具有广阔的应用前景，是很有开发前途的工程材料，特别是在交通运输工业，航天事业和建筑结构工业等方面。现阶段泡沫铝的研究还存在一些问题，其最主要的问题在于于泡沫铝的制备还不能任意控制和调整结构参数，孔结构均匀性也较差。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种孔结构均匀且孔隙参数可控的泡沫铝材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种孔结构均匀的泡沫铝制备方法，其制备步骤如下：

步骤1，将纳米二氧化硅放入无水乙醇中，搅拌均匀形成溶胶状；

步骤2，将碳酸钙与碎铝屑加入步骤1中的溶胶液中，形成悬浊胶；

步骤3，将分散剂放入异丙醇中，搅拌至完全溶解，得到分散液；

步骤4，将分散液降入悬浊胶内微热搅拌，形成粘稠状；

步骤5，将粘稠状反应液放入预热好的金属磨具中进行预热，冷却后得到泡沫铝前驱体；

步骤6，将泡沫铝前驱体放入饱和的氯化铵水溶液浸泡，即可得到泡沫铝材料。

所述制备方法中的配方如下：

碳酸钙10-15份、碎铝屑20-30份、纳米二氧化硅3-5份、无水乙醇30-35份、分散剂3-7份、异丙醇20-35份。

所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K30或聚乙烯吡咯烷酮K90。

所述的纳米二氧化硅的粒径为100-500nm

步骤2中的加入方式采用缓慢滴加，滴加速度为5-8g/min，所述搅拌速度为500-800r/min，通过缓慢滴加固体的方式能够将碳酸钙与碎铝屑完全混合，并且降低了颗粒间的聚集。

步骤4中的微热搅拌的温度为30-50℃，所述搅拌采用密封搅拌，通过微热搅拌的方式将分散液缓慢加入至悬浊胶内，能够增加悬浊颗粒的分散性，同时采用密封搅拌的方式能够放置溶剂挥发，保证内部材料的溶解与分散。

步骤5中的预热温度为600-750℃，所述冷却方式采用快速风冷；采用预热的方式能够保证材料直接的连接，反应掉分散剂等有机材料，同时将无机材料稳固连接，形成了稳固结构。

步骤6中的浸泡采用气体曝气反应浸泡法，采用的曝气气体为氮气，所述浸泡反应采用密封浸泡曝气反应；采用氮气作为曝气方法，能够将氯化铵与碳酸钙，形成置换，得到孔隙结构较为稳定的，孔隙可控的发泡铝。

本发明中，以碳酸钙与碎铝屑为原料，制备得到发泡铝层材料，制备思路为：将碎铝屑与碳酸钙溶解至纳米二氧化硅的溶胶液中形成稳定的悬浊液，然后将溶解分散剂的分散液滴加至悬浊液中，进行预热反应，然后进行浸泡置换反应，得到孔结构均匀的发泡铝。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1）以碳酸钙与碎铝屑为原料，制备出孔结构均匀的发泡铝，彻底解决了不能任意控制和调整结构参数的问题；制备方法简单，有利于进行批量化生产，且生产成本低；制备出的发泡铝具有稳定均匀的孔隙结构，提高孔隙可控性；

2）采用碳酸钙作为填料，不仅性能稳定，同时还具有高温连接特性，既能够大大促进碎铝屑之间的反应，增加结构稳定性，又因氯化铵溶液浸泡能够通过溶解方式去除碳酸钙，保证结构稳定的同时，也能在分散均匀度好的碳酸钙去除后形成均匀度好的结构。

附图说明

图1为实施例1制得的泡沫铝图片。

图2为实施例1制得的泡沫铝材料的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

一种孔结构均匀的泡沫铝制备方法，其制备步骤如下：

步骤1，将纳米二氧化硅放入无水乙醇中，搅拌均匀形成溶胶状；

步骤2，将碳酸钙与碎铝屑加入步骤1中的溶胶液中，形成悬浊胶；

步骤3，将分散剂放入异丙醇中，搅拌至完全溶解，得到分散液；

步骤4，将分散液降入悬浊胶内微热搅拌，形成粘稠状；

步骤5，将粘稠状反应液放入预热好的金属磨具中进行预热，冷却后得到泡沫铝前驱体；

步骤6，将泡沫铝前驱体放入饱和的氯化铵水溶液浸泡，即可得到泡沫铝材料。

所述制备方法中的配方如下：

碳酸钙10份、碎铝屑20份、纳米二氧化硅3份、无水乙醇30份、分散剂3份、异丙醇20份。

所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K30。

所述的纳米二氧化硅的粒径为100nm

步骤2中的加入方式采用缓慢滴加，滴加速度为5g/min，所述搅拌速度为500r/min。

步骤4中的微热搅拌的温度为30℃，所述搅拌采用密封搅拌。

步骤5中的预热温度为600℃，所述冷却方式采用快速风冷。

步骤6中的浸泡采用气体曝气反应浸泡法，采用的曝气气体为氮气，所述浸泡反应采用密封浸泡曝气反应。

图1为采用本发明方法制备的泡沫铝的实物照片，图2是泡沫铝的扫描电镜照片；经检测，所制备的泡沫铝的孔隙体积分数为 85%，均匀度良好，其压缩强度为50MPa。

实施例2：

一种孔结构均匀的泡沫铝制备方法，其制备步骤如下：

步骤1，将纳米二氧化硅放入无水乙醇中，搅拌均匀形成溶胶状；

步骤2，将碳酸钙与碎铝屑加入步骤1中的溶胶液中，形成悬浊胶；

步骤3，将分散剂放入异丙醇中，搅拌至完全溶解，得到分散液；

步骤4，将分散液降入悬浊胶内微热搅拌，形成粘稠状；

步骤5，将粘稠状反应液放入预热好的金属磨具中进行预热，冷却后得到泡沫铝前驱体；

步骤6，将泡沫铝前驱体放入饱和的氯化铵水溶液浸泡，即可得到泡沫铝材料。

所述制备方法中的配方如下：

碳酸钙15份、碎铝屑30份、纳米二氧化硅5份、无水乙醇35份、分散剂7份、异丙醇35份。

所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K90。

所述的纳米二氧化硅的粒径为500nm

步骤2中的加入方式采用缓慢滴加，滴加速度为8g/min，所述搅拌速度为800r/min。

步骤4中的微热搅拌的温度为50℃，所述搅拌采用密封搅拌。

步骤5中的预热温度为750℃，所述冷却方式采用快速风冷。

步骤6中的浸泡采用气体曝气反应浸泡法，采用的曝气气体为氮气，所述浸泡反应采用密封浸泡曝气反应。

经检测，所制备的泡沫铝的孔隙体积分数为 83%，均匀度良好，其压缩强度为45MPa。

实施例3：

一种孔结构均匀的泡沫铝制备方法，其制备步骤如下：

步骤1，将纳米二氧化硅放入无水乙醇中，搅拌均匀形成溶胶状；

步骤2，将碳酸钙与碎铝屑加入步骤1中的溶胶液中，形成悬浊胶；

步骤3，将分散剂放入异丙醇中，搅拌至完全溶解，得到分散液；

步骤4，将分散液降入悬浊胶内微热搅拌，形成粘稠状；

步骤5，将粘稠状反应液放入预热好的金属磨具中进行预热，冷却后得到泡沫铝前驱体；

步骤6，将泡沫铝前驱体放入饱和的氯化铵水溶液浸泡，即可得到泡沫铝材料。

所述制备方法中的配方如下：

碳酸钙12份、碎铝屑28份、纳米二氧化硅4份、无水乙醇32份、分散剂5份、异丙醇30份。

所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K90。

所述的纳米二氧化硅的粒径为300nm

步骤2中的加入方式采用缓慢滴加，滴加速度为7g/min，所述搅拌速度为600r/min。

步骤4中的微热搅拌的温度为40℃，所述搅拌采用密封搅拌。

步骤5中的预热温度为700℃，所述冷却方式采用快速风冷。

步骤6中的浸泡采用气体曝气反应浸泡法，采用的曝气气体为氮气，所述浸泡反应采用密封浸泡曝气反应。

经检测，所制备的泡沫铝的孔隙体积分数为 89%，均匀度良好，其压缩强度为54MPa。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。