本发明公开了一种闭孔泡沫铝材料的制备方法，属于材料制备技术领域。
背景技术：
泡沫铝材料是一种新型功能材料，其发明已有了四十多年的历史，它是金属铝基体中分散着无数气泡的类似泡沫状的超轻金属材料，一般孔隙率为40～98％。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。
直至今日，国内外已相继研制出了生产泡沫铝的方法，但基本上可分为两种类型，一种是气泡独立存在，称之为独立气泡型，也称闭孔型；另外一种是气泡呈连续状态，称之为连续气泡型，也称开孔型。其中闭孔型泡沫铝材料所采用的生产工艺就是使氢化物在高温铝液中发泡，其降噪和过滤性能几乎为零，虽具有一定的阻音效果，但其抗震减震及抗冲击性能很差，原因一方面铸造体内泡与泡之间相互贯通的孔较少，再就是在生产过程中，氢化物难以搅拌均匀，造成所发出的泡体大中小极不均匀，泡体和泡体之间的联合壁会产生球壁薄厚极不均匀的现象，甚至会在薄壁之处出现自然断裂现象。
另外，目前最具有商业价值的泡沫铝制备工艺水熔体发泡法，可以生产大尺寸且有规则的孔洞结构的闭孔泡沫铝，但存在的问题主要表现在：（1）传统工艺大都采用TiH2等作为发泡剂及金属钙作为增稠剂，TiH2类发泡剂分解速度快的特点使得该操作条件苛刻，成品率低；（2）昂贵的TiH2类发泡剂及金属钙的使用，也进一步提高了闭孔泡沫铝的制造成本，因此，开发可替代TiH2类发泡剂的新型材料意义重大。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统泡沫铝材料虽具有一定的阻音效果，但其抗震减震及抗冲击性能很差，且在制备的过程中，操作条件苛刻，生产成本高，以及成品率低的现状，提供了一种闭孔泡沫铝材料的制备方法。该方法将制得的干燥纳米碳酸钙颗粒与氯化钠搅拌，滴加海藻酸钠，静置沉淀，干燥后得包覆碳酸钙颗粒，添加至增粘熔融铝合金中，静置成型，得混合熔融铝合金后，再将其冷却室温，用液氮对其冷冻，并用无水乙醇冲洗，晾干后即可。本发明操作条件简便，反应温和，制备的过程中原料易得，减少了成本，且使得的制得的闭孔泡沫铝材料成品率高，在持原有的阻音效果的同时提高了其抗震减震及抗冲击性能，可进一步扩展其应用领域。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按质量比1:1，将质量浓度5%硝酸钙溶液与质量浓度3.5%碳酸钠溶液搅拌混合，待搅拌混合至无沉淀产生后，静置10～15min，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，将其置于65～80℃下干燥6～8h，制备得干燥纳米碳酸钙颗粒；
（2）按质量比1:5，将上述制备的干燥纳米碳酸钙于0.3mol/L氯化钠溶液搅拌混合并置于烧杯中，在200～300W下超声振荡处理3～5min，随后对烧杯中滴加质量浓度30%海藻酸铵溶液，控制滴加质量为氯化钠溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超声振荡处理10～15min，随后静置沉淀，在1500～3000r/min下离心分离并收集下层沉淀，在35～40℃下干燥6～8h，制备得包覆碳酸钙颗粒，备用；
（3）将铝合金锭置于石墨坩埚中，在750～800℃下加热使其完全熔融，待熔融完成后，按质量比1:50，将氯化钠添加至熔融铝合金中，在850～1000r/min下搅拌混合5～10min后，制备得增粘熔融铝合金；
（4）按质量比1:3，将步骤（2）制备的包覆碳酸钙颗粒添加至增粘熔融铝合金搅拌混合，在1200～1500r/min下搅拌混合10～15min，随后静置成型，制备得混合熔融铝合金；
（5）将上述制备的混合熔融铝合金用冷水淬火并冷却至室温，再移至高压反应釜中，在1～3MPa下用液氮对其快速冷冻，待冷冻完成后，将其从高压反应釜中取出，在室温下静置5～10min后，用无水乙醇冲洗3～5次，随后静置晾干，即可制备得一种闭孔泡沫铝材料。
本发明的应用方法是：将本发明制得的闭孔泡沫铝材料均匀裁制成长65～85cm，宽35～45cm的形状，之后依次粘贴于门、内墙壁以及天花板上，经检测，由于贴过了本发明闭孔泡沫铝材料，使得房屋内噪音可从原有的55～65dB降低到了35～45dB，另外抗震减震以及抗冲击性能均为普通泡沫铝材料的1～2倍，使用效果极其显著，具有广阔的市场前景。
本发明的有益效果是：
（1）本发明操作条件简便，反应温和，制备的过程中原料易得，减少了成本，且使得的制得的闭孔泡沫铝材料保持原有的阻音效果的同时提高了其抗震减震及抗冲击性能；
（2）本发明制得的闭孔泡沫铝材料成品率高，可进一步扩展其应用领域。
具体实施方式
首先按质量比1:1，将质量浓度5%硝酸钙溶液与质量浓度3.5%碳酸钠溶液搅拌混合，待搅拌混合至无沉淀产生后，静置10～15min，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，将其置于65～80℃下干燥6～8h，制备得干燥纳米碳酸钙颗粒；随后按质量比1:5，将上述制备的干燥纳米碳酸钙于0.3mol/L氯化钠溶液搅拌混合并置于烧杯中，在200～300W下超声振荡处理3～5min，随后对烧杯中滴加质量浓度30%海藻酸铵溶液，控制滴加质量为氯化钠溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超声振荡处理10～15min，随后静置沉淀，在1500～3000r/min下离心分离并收集下层沉淀，在35～40℃下干燥6～8h，制备得包覆碳酸钙颗粒，备用；将铝合金锭置于石墨坩埚中，在750～800℃下加热使其完全熔融，待熔融完成后，按质量比1:50，将氯化钠添加至熔融铝合金中，在850～1000r/min下搅拌混合5～10min后，制备得增粘熔融铝合金；随后按质量比1:3，将上述制备的包覆碳酸钙颗粒添加至增粘熔融铝合金搅拌混合，在1200～1500r/min下搅拌混合10～15min，随后静置成型，制备得混合熔融铝合金；最后将上述制备的混合熔融铝合金用冷水淬火并冷却至室温，再移至高压反应釜中，在1～3MPa下用液氮对其快速冷冻，待冷冻完成后，将其从高压反应釜中取出，在室温下静置5～10min后，用无水乙醇冲洗3～5次，随后静置晾干，即可制备得一种闭孔泡沫铝材料。
实例1
首先按质量比1:1，将质量浓度5%硝酸钙溶液与质量浓度3.5%碳酸钠溶液搅拌混合，待搅拌混合至无沉淀产生后，静置10min，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3次后，将其置于65℃下干燥6h，制备得干燥纳米碳酸钙颗粒；随后按质量比1:5，将上述制备的干燥纳米碳酸钙于0.3mol/L氯化钠溶液搅拌混合并置于烧杯中，在200W下超声振荡处理3min，随后对烧杯中滴加质量浓度30%海藻酸铵溶液，控制滴加质量为氯化钠溶液的1/2，待滴加完成后，再在200W下超声振荡处理10min，随后静置沉淀，在1500r/min下离心分离并收集下层沉淀，在35℃下干燥6h，制备得包覆碳酸钙颗粒，备用；将铝合金锭置于石墨坩埚中，在750℃下加热使其完全熔融，待熔融完成后，按质量比1:50，将氯化钠添加至熔融铝合金中，在850r/min下搅拌混合5min后，制备得增粘熔融铝合金；随后按质量比1:3，将上述制备的包覆碳酸钙颗粒添加至增粘熔融铝合金搅拌混合，在1200r/min下搅拌混合10min，随后静置成型，制备得混合熔融铝合金；最后将上述制备的混合熔融铝合金用冷水淬火并冷却至室温，再移至高压反应釜中，在1MPa下用液氮对其快速冷冻，待冷冻完成后，将其从高压反应釜中取出，在室温下静置5min后，用无水乙醇冲洗3次，随后静置晾干，即可制备得一种闭孔泡沫铝材料。
本实例操作简便，使用时，将本发明制得的闭孔泡沫铝材料均匀裁制成长65cm，宽35cm的形状，之后依次粘贴于门、内墙壁以及天花板上，经检测，由于贴过了本发明闭孔泡沫铝材料，使得房屋内噪音可从原有的55dB降低到了35dB，另外抗震减震以及抗冲击性能均为普通泡沫铝材料的1倍，使用效果极其显著，具有广阔的市场前景。
实例2
首先按质量比1:1，将质量浓度5%硝酸钙溶液与质量浓度3.5%碳酸钠溶液搅拌混合，待搅拌混合至无沉淀产生后，静置13min，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤4次后，将其置于75℃下干燥7h，制备得干燥纳米碳酸钙颗粒；随后按质量比1:5，将上述制备的干燥纳米碳酸钙于0.3mol/L氯化钠溶液搅拌混合并置于烧杯中，在250W下超声振荡处理4min，随后对烧杯中滴加质量浓度30%海藻酸铵溶液，控制滴加质量为氯化钠溶液的1/2，待滴加完成后，再在250W下超声振荡处理13min，随后静置沉淀，在2500r/min下离心分离并收集下层沉淀，在38℃下干燥7h，制备得包覆碳酸钙颗粒，备用；将铝合金锭置于石墨坩埚中，在780℃下加热使其完全熔融，待熔融完成后，按质量比1:50，将氯化钠添加至熔融铝合金中，在950r/min下搅拌混合8min后，制备得增粘熔融铝合金；随后按质量比1:3，将上述制备的包覆碳酸钙颗粒添加至增粘熔融铝合金搅拌混合，在1350r/min下搅拌混合13min，随后静置成型，制备得混合熔融铝合金；最后将上述制备的混合熔融铝合金用冷水淬火并冷却至室温，再移至高压反应釜中，在2MPa下用液氮对其快速冷冻，待冷冻完成后，将其从高压反应釜中取出，在室温下静置8min后，用无水乙醇冲洗4次，随后静置晾干，即可制备得一种闭孔泡沫铝材料。
本实例操作简便，使用时，将本发明制得的闭孔泡沫铝材料均匀裁制成长75cm，宽40cm的形状，之后依次粘贴于门、内墙壁以及天花板上，经检测，由于贴过了本发明闭孔泡沫铝材料，使得房屋内噪音可从原有的60dB降低到了40dB，另外抗震减震以及抗冲击性能均为普通泡沫铝材料的1.5倍，使用效果极其显著，具有广阔的市场前景。
实例3
首先按质量比1:1，将质量浓度5%硝酸钙溶液与质量浓度3.5%碳酸钠溶液搅拌混合，待搅拌混合至无沉淀产生后，静置15min，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤5次后，将其置于80℃下干燥8h，制备得干燥纳米碳酸钙颗粒；随后按质量比1:5，将上述制备的干燥纳米碳酸钙于0.3mol/L氯化钠溶液搅拌混合并置于烧杯中，在300W下超声振荡处理5min，随后对烧杯中滴加质量浓度30%海藻酸铵溶液，控制滴加质量为氯化钠溶液的1/2，待滴加完成后，再在300W下超声振荡处理15min，随后静置沉淀，在3000r/min下离心分离并收集下层沉淀，在40℃下干燥8h，制备得包覆碳酸钙颗粒，备用；将铝合金锭置于石墨坩埚中，在800℃下加热使其完全熔融，待熔融完成后，按质量比1:50，将氯化钠添加至熔融铝合金中，在1000r/min下搅拌混合10min后，制备得增粘熔融铝合金；随后按质量比1:3，将上述制备的包覆碳酸钙颗粒添加至增粘熔融铝合金搅拌混合，在1500r/min下搅拌混合15min，随后静置成型，制备得混合熔融铝合金；最后将上述制备的混合熔融铝合金用冷水淬火并冷却至室温，再移至高压反应釜中，在3MPa下用液氮对其快速冷冻，待冷冻完成后，将其从高压反应釜中取出，在室温下静置10min后，用无水乙醇冲洗5次，随后静置晾干，即可制备得一种闭孔泡沫铝材料。
本实例操作简便，使用时，将本发明制得的闭孔泡沫铝材料均匀裁制成长85cm，宽45cm的形状，之后依次粘贴于门、内墙壁以及天花板上，经检测，由于贴过了本发明闭孔泡沫铝材料，使得房屋内噪音可从原有的65dB降低到了45dB，另外抗震减震以及抗冲击性能均为普通泡沫铝材料的2倍，使用效果极其显著，具有广阔的市场前景。