专利名称：一种孔径为微米尺度的多孔铝合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔材料，尤其是一种多孔铝合金及其制备方法。
技术背景多孔金属是一种密度很小的新型金属功能材料。它具有许多独特的性能，如阻尼、 隔热、换热、透过、声吸收、电磁屏蔽等特性。在能源、环保、化工、机械等领域应 用于减振器、过滤器、散热器、消声器、电磁兼容器、火焰消除器、多孔电机、催化 剂载体、自润滑轴承、高温垫圈等。孔径和空隙率对性能的影响很大。随孔径减小， 阻尼性能明显提高，声吸收性能显著改善，透过性能变化很大。随孔隙率增大，阻尼性能亦明显提高，绝热性能变好，透过性能变化很大。若在孔隙率为50—80%的前提 下，将孔径由毫米级减小到微米级，那么根据性能随孔径的变化规律，多孔金属的许 多性能可以提高几个数量级。但目前国内外多孔金属的孔径尺度在毫，范围。制备多 孔材料的常用方法是将液态金属渗入多孔氯化钠中，将氯化钠溶除后即可获得多孔金属。目前国内外没有制出微米尺度孔径多孔金属的主要原因有两点 一是当多孔氯化钠的孔径尺度从毫米级减小到微米级时，液态金属难以渗入多孔氯化钠中，目前常用的简单的加压方法无法实现；二是国内外缺乏微米尺度孔径的多孔氯化钠。 发明内容为了克服现有技术孔径尺度在毫米范围的不足，本发明提供一种微米孔径的多孔 铝合金，孔隙率高，密度小，成本低，阻尼、透过、声吸收等综合性能优异。 本发明还提供涉及该多孔铝合金的制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是所述的多孔铝合金包括金属铝元素78 91%，金属硅元素8 20%，金属镁元素1 2%;多孔铝合金的孔径尺寸为5 100 um，平均孔径尺寸为40 50iim，孔隙率为50 80%，开孔率为95 98%。 所述多孔铝合金的制备方法的制备方法包括以下步骤第一步、将粒径50微米 100微米的氯化钠粗粉、粒径小于10微米的氯化钠微 粉和粒径小于10微米的氯化钾微粉分别按照质量比60 75%、 15 25%和10 15%装入 球磨机中混料，干混8 10小时。第二步、再加入添加剂在30 50吨压力下成型，千压成型时所加的添加剂占上述原料的质量比为聚乙烯醇0.3 1%，丙三醇0.3 1%，蒸馏水3 10%。第三步、随后将成型体进行干燥和烧结，干燥和烧结工艺为干燥升温速率1(TC /min 20。C/min，干燥温度100。C 120。C，保温时间30 min，烧结升温速率3 5°C /min，在烧结温度740 780。C下烧结1 2小时，然后冷却，冷却速率为20°C/min 30°C/min，冷却至室温；第四步、将上述制成的微米尺度孔径的多孔氯化钠预热到750°C，将挤压铸造机 的模具预热到35(TC，再将预热的多孔氯化钠放入模具中，对模具中的多孔氯化钠抽 真空，IO秒后将铝合金液浇注到模具中的多孔氯化钠上方，并在铝液表面施加50MPa 的压力，使铝液渗入多孔氯化钠中，凝固后去除氯化钠，即可形成微米孔径的多孔铝 合金。本发明的有益效果是本发明与现有技术相比，突出的特点是将多孔铝的孔径由 毫米尺度减小到微米尺度，孔隙率和开孔率高，因此阻尼、过滤、声吸收等综合性能 提高了一个数量级以上。孔径从5um到100ym调节，综合性能可根据需要进行大范围 控制；金属铝、金属硅和金属镁元素可以进行合理搭配，改善材料的力学性能。采用 本发明微米孔径的多孔铝合金制造热交换器、散热'器、过滤器、催化剂载体、降噪设 备、防冲击零件、电磁屏蔽元件等，其阻尼、隔音、过滤等性能远优于传统的毫米孔 径的多孔铝；该材料可广泛用于能源、环保、化工、汽车、电子等行业，具有很好的 社会和经济效益。下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
对原材料的化学成分要求如下材料名称 指标多孔氯化钠 NaCl》99%， KC1》99% 金属铝 Al》99.7% 金属硅 Si》99. 9%金属镁 Mg》99.9%金属铝、金属硅和金属镁都是工业级金属锭。 实施例1所述的多孔铝合金包括金属铝元素89%，金属硅元素10%，金属镁元素1%;多孔铝合金的孔径尺寸为5 100um,平均孔径尺寸为40um，孔隙率为70%，开孔率为97%。 所述多孔铝合金的制备方法的制备方法包括以下步骤第一步、将上述的氯化钠粗粉，氯化钠微粉与氯化钾微粉装入球磨机中混料，干 混8小时。第二步、再加入添加剂在30吨压力下成型，干压成型时所加的添加剂占上述原料 的质量比为聚乙烯醇O. 5%，丙三醇0.5%，蒸馏水5%。第三步、随后将成型体进行干燥和烧结，干燥和烧结工艺为干燥升温速率1(TC /min,干燥温度IO(TC，保温时间30 min，烧结升温速率5°C/min，在烧结温度740°C 下烧结2小时，然后冷却，冷却速率为20°C/min,冷却至室温。第四步、将上述制成的微米尺度孔径的多孔氯化钠预热到75(TC,将挤压铸造机 的模具预热到350'C，再将预热的多孔氯化钠放入模具中，对模具中的多孔氯化钠抽 真空，IO秒后将铝合金液浇注到模具中的多孔氯化钠上方，并在铝液表面施加50MPa 的压力，使铝液渗入多孔氯化钠中，凝固后去除氯化钠，即可形成微米孔径的多孔铝A会 亚o实施例2所述的多孔铝合金包括金属铝元素87%，金属硅元素11.5%，金属镁元素1.5%; 多孔铝合金的孔径尺寸为5 100um，平均孔径尺寸为45iim，孔隙率为60%，开孔率 为96%。所述多孔铝合金的制备方法的制备方法包括以下步骤第一步、将上述的氯化钠粗粉，氯化钠微粉与氯化钾微粉装入球磨机中混料，干 混9小时。第二步、再加入添加剂在40吨压力下成型，干压成型时所加的添加剂占上述原料 的质量比为聚乙烯醇0.4%，丙三醇0.4%，蒸馏水4%。第三步、随后将成型体进行千燥和烧结，干燥和烧结工艺为干燥升温速率15'C /min，干燥温度IO(TC ，保温时间30 min，烧结升温速率5°C/min，在烧结温度760°C 下烧结1.5小时，然后冷却，冷却速率为25°C/rain，冷却至室温。第四步、将上述制成的微米尺度孔径的多孔氯化钠预热到75(TC，将挤压铸造机5的模具预热到350°C，再将预热的多孔氯化钠放入模具中，对模具中的多孔氯化钠抽 真空，IO秒后将铝合金液浇注到模具中的多孔氯化钠上方，并在铝液表面施加50MPa 的压力'，使铝液渗入多孔氯化钠中，凝固后去除氯化钠，即可形成微米孔径的多孔铝A全 1=1亚o实施例3所述的多孔铝合金包括金属铝元素83%，金属硅元素15%，金属镁元素2%;多孔 铝合金的孔径尺寸为5 100 y m，平均孔径尺寸为50 n m，孔隙率为50%，开孔率为98%。 所述多孔铝合金的制备方法的制备方法包括以下步骤第一步、将上述的氯化钠粗粉，氯化钠微粉与氯化钾微粉装入球磨机中混料，干 混IO小时。第二步、再加入添加剂在50吨压力下成型，干压成型时所加的添加剂占上述原料 的质量比为聚乙烯醇0.3%，丙三醇0.3%，蒸馏水3%。第三步、随后将成型体进行干燥和烧结，干燥和烧结工艺为干燥升温速率2(TC /min，干燥温度120°C，保温时间30 min，烧结升温速率3°C/min，在烧结温度780°C 下烧结1小时，然后冷却，冷却速率为30°C/min，冷却至室温。第四步、将上述制成的微米尺度孔径的多孔氯化钠预热到750°C，将挤压铸造机 的模具预热到350'C，再将预热的多孔氯化钠放入模具中，对模具中的多孔氯化钠抽 真空，IO秒后将铝合金液浇注到模具中的多孔氯化钠上方，并在铝液表面施加50MPa 的压力，使铝液渗入多孔氯化钠中，凝固后去除氯化钠，即可形成微米孔径的多孔铝合金。
权利要求
1、一种孔径为微米尺度的多孔铝合金，其特征在于包括金属铝元素78～91％，金属硅元素8～20％，金属镁元素1～2％；多孔铝合金的孔径尺寸为5～100μm，平均孔径尺寸为40～50μm，孔隙率为50～80％，开孔率为95～98％。
2、 一种孔径为微米尺度的多孔铝合金的制备方法，其特征在于包括下述步骤:(a) 将粒径50微米 100微米的氯化钠粗粉、粒径小于10微米的氯化钠微粉 和粒径小于10微米的氯化钾微粉分别按照质量比60 75%、 15 25%和10 15% 装入球磨机中混料，干混8 10小时；(b) 再加入添加剂在30 50吨压力下成型，干压成型时所加的添加剂占上述原 料的质量比为聚乙烯醇0.3 1%，丙三醇0.3 1%，蒸馏水3 10%;(c) 随后将成型体进行干燥和烧结，干燥和烧结工艺为干燥升温速率IO'C /min 20。C/rain，干燥温度100。C 12(TC，保温时间30min，烧结升温速率3 5 。C/min，在烧结温度740 78(TC下烧结1 2小时，然后冷却，冷却速率为20°C /min 3(TC/min，、冷却至室温；(d) 将上述制成的微米尺度孔径的多孔氯化钠预热到75(TC，将挤压铸造机的 模具预热到35(TC，再将预热的多孔氯化钠放入模具中，对模具中的多孔氯化钠 抽真空，IO秒后将铝合金液浇注到模具中的多孔氯化钠上方，并在铝液表面施加 50MPa的压力，使铝液渗入多孔氯化钠中，凝固后去除氯化钠，即可形成微米孔 径的多孔铝合金。
全文摘要
本发明公开了一种孔径为微米尺度的多孔铝合金及其制备方法，包括金属铝元素78～91％，金属硅元素8～20％，金属镁元素1～2％；多孔铝合金的孔径尺寸为5～100μm，平均孔径尺寸为40～50μm，孔隙率为50～80％，开孔率为95～98％。金属铝、金属硅和金属镁经熔化后，在真空和压力下将其渗入微米粒径的多孔氯化钠中，凝固后去除氯化钠，形成微米孔径的多孔铝合金。本发明孔隙率和开孔率高，阻尼、过滤、声吸收等综合性能提高了一个数量级以上。
文档编号C22C21/02GK101260490SQ20081001799
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月17日 优先权日2008年4月17日
发明者于家康, 赵瑞峰, 金承信 申请人:西北工业大学