以氧化鈣為滲流顆粒的泡沫鋁材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種以氧化鈣為滲流顆粒的泡沫鋁材料制備方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]針對目前國內(nèi)在用滲流法制備泡沫鋁材料的工藝過程中，普遍采用食鹽或是通過改進的不同材質(zhì)的顆粒材料作為滲流顆粒來制備泡沫鋁材料的現(xiàn)狀，專利號201510046609.7公開了一種以氧化鈣為滲流顆粒的泡沫鋁制造方法，該方法既避免了用食鹽作為滲流顆粒時由于食鹽含有結(jié)晶水，會導(dǎo)致顆粒的尺寸不穩(wěn)定，對泡沫鋁材料還有腐蝕性的缺點，又克服了其它材質(zhì)的顆粒材料成本高，顆粒不易去除等缺點。
[0003]對于以氧化鈣為滲流顆粒制備泡沫鋁材料的新方法而言，存在顆粒經(jīng)緊實后其孔隙率范圍僅限于70?73%范圍內(nèi)，不便于調(diào)節(jié)的缺點，使得泡沫鋁材料的性能單一，限制了泡沫鋁材料的應(yīng)用范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、孔隙率可控的以氧化鈣為滲流顆粒的泡沫鋁材料制備方法。其技術(shù)內(nèi)容為:
[0005]—種以氧化鈣為滲流顆粒的泡沫鋁材料制備方法，其特征在于采用以下步驟:
[0006]I)將大塊狀氧化鈣顆粒進行破碎，并在球磨機里進行球磨加工，根據(jù)性能要求在不同目數(shù)的篩子中依次篩分成不同的尺寸范圍；
[0007]2)將純乙醇液體與根據(jù)設(shè)定的孔隙率計算出的一定量的粒度在300目以上的氧化鈣細粉均勻混合后，與篩分好的根據(jù)設(shè)定的孔隙率計算出的氧化鈣顆粒進行攪拌混合均勻，使得氧化鈣顆粒表面均勻粘貼上一層純乙醇液體與氧化鈣細粉的混合漿液;其中氧化鈣細粉的用量計算過程為:設(shè)預(yù)制塊的體積為V、氧化鈣的比重為d，則孔隙率為P的預(yù)制塊即對應(yīng)孔隙率為1-P的泡沫鋁材料中所有氧化I丐的總重量為Wl = ( 1-P) *d* V，而篩分好的氧化鈣顆粒的重量為W2 = P*v*d，氧化鈣細粉的重量則為Wl -W2 ；
[0008]3)將步驟2)得到的氧化鈣顆粒放入金屬模具中，用10噸壓力機將氧化鈣顆粒擠壓成緊實的預(yù)制塊，其中預(yù)制塊的孔隙率由預(yù)制塊中氧化鈣顆粒的總體積(包含氧化鈣細粉的體積)和預(yù)制塊的總體積計算得到；
[0009]4)將金屬模具和預(yù)制塊放入設(shè)定預(yù)熱溫度為600-750°C的預(yù)熱爐中進行預(yù)熱，使金屬模具和預(yù)制塊達到內(nèi)外均勻的預(yù)熱溫度；
[0010]5)將預(yù)熱好的金屬模具和預(yù)制塊整體從預(yù)熱爐中取出，將熔化的鋁液擠壓填滿到預(yù)制塊的孔隙之中，待鋁液凝固以后則形成了氧化鈣顆粒和鋁的復(fù)合體；
[0011]6)將氧化鈣顆粒和鋁的復(fù)合體根據(jù)泡沫鋁材料的尺寸要求進行機加工，將加工后的復(fù)合體放入飽和的氯化銨水溶液浸泡，待復(fù)合體中的氧化鈣顆粒被氯化銨水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化鈣而從復(fù)合體中去除，則得到一定孔隙率的泡沫鋁材料。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0013]1、泡沫鋁的孔隙率可以通過在氧化鈣顆粒上粘貼混合漿液來加以調(diào)節(jié)，擴大了滲流法制備泡沫鋁時孔隙率不易調(diào)節(jié)的難題，使得泡沫鋁材料的孔隙率可以人為控制；
[0014]2、由于純乙醇液體在此后氧化鈣顆粒預(yù)制塊的預(yù)熱過程中會被蒸發(fā)或是被氧化掉，所以純乙醇液體不會影響到泡沫鋁的孔隙率，使得泡沫鋁孔隙率的計算變得簡單易行，只要利用模具的體積與氧化鈣顆粒以及加入的氧化鈣細粉的體積的比值來計算即可；
[0015]3、由于氧化鈣細粉的加入增大了顆粒之間的孔洞的尺寸，所以該孔結(jié)構(gòu)控制方法還可以調(diào)節(jié)泡沫鋁的通孔性，進一步改善了泡沫鋁的孔結(jié)構(gòu)和性能，擴大了泡沫鋁的應(yīng)用范圍。
【具體實施方式】
[0016]實施例1:制作氧化|丐顆粒目數(shù)為20?30目、尺寸為Φ 100x20mm、孔隙率為80%的泡沫鋁樣品，其具體操作步驟為:
[0017]1、將塊狀氧化鈣顆粒進行破碎，并在球磨機里進行球磨加工，將球磨后的氧化鈣先在20目的篩子中進行篩分，再將篩后的氧化鈣顆粒在30目的篩子中進行篩分，得到目數(shù)為20?30目的氧化鈣顆粒；
[0018]2、使用Φ 110x25mm不銹鋼模具來制備泡沫鋁樣品。將20ml純乙醇液體與320目重量為70.52克的氧化鈣細粉均勻混合后，與篩分好的氧化鈣顆粒進行攪拌混合均勻，使得氧化鈣顆粒表面均勻粘貼上一層乙醇溶液與氧化鈣細粉的混合漿液。320目氧化鈣細粉的重量是通過吸附有細粉的氧化鈣顆粒的體積和預(yù)制塊的體積計算得到，其中預(yù)制塊的體積為(11/2)1(11/2化刀12.50113 = 237.460113，取氧化鈣的比重為3.3(^/0113，則孔隙率為20%的預(yù)制塊(對應(yīng)為孔隙率為80%的泡沫鋁材料)中氧化鈣的總重量(包含氧化鈣細粉)為0.8x237.46x3.30 = 626.89克，而篩分好的氧化鈣顆粒的重量為0.71x237.46x3.30 =556.37克，所以氧化鈣細粉的重量為626.89-556.37 = 70.52克；
[0019]3、將篩分的氧化鈣顆粒放入尺寸為Φ 110x25mm不銹鋼模具中，用10噸壓力機將氧化鈣顆粒擠壓成孔隙率為20%的緊實的預(yù)制塊；
[0020]4、將金屬模具和預(yù)制塊放入設(shè)定預(yù)熱溫度為650°C的預(yù)熱爐中進行預(yù)熱，使金屬模具和預(yù)制塊的溫度達到內(nèi)外均勻；
[0021]5、將預(yù)熱好的不銹鋼模具和預(yù)制塊整體從預(yù)熱爐中取出，將熔化的鋁液擠壓填滿到預(yù)制塊的孔隙之中，待鋁液凝固以后則形成了氧化鈣顆粒和鋁的復(fù)合體；
[0022]6、將復(fù)合體根據(jù)泡沫鋁材料的尺寸要求進行切削加工，得到尺寸為Φ 100x20mm的泡沫鋁樣品，將加工后的復(fù)合體放入20°C飽和的氯化銨水溶液中浸泡，待復(fù)合體中的氧化鈣顆粒被氯化銨水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化鈣，并且從復(fù)合體中去除，即得到泡沫招材料。
[0023]實施例2:制作氧化鈣顆粒目數(shù)為60?70目、尺寸為200x200x50mm、孔隙率為83%的泡沫鋁板材，其具體操作步驟為:
[0024]1、將塊狀氧化鈣顆粒進行破碎，并在球磨機里進行球磨加工，將球磨后的氧化鈣先在60目的篩子中進行篩分，再將篩后的氧化鈣顆粒在70目的篩子中進行篩分，得到目數(shù)為60?70目的氧化鈣顆粒；
[0025]2、使用220x220x60mm不銹鋼模具來制備泡沫鋁板材。將320ml純乙醇液體與300目重量為1149.99克的氧化鈣細粉均勻混合后，與篩分好的氧化鈣顆粒進行攪拌混合均勻，使得氧化鈣顆粒表面均勻粘貼上一層乙醇溶液與氧化鈣細粉的混合漿液。300目氧化鈣細粉的重量是通過吸附有細粉的氧化鈣顆粒的體積和預(yù)制塊的體積計算得到，其中預(yù)制塊的體積為22x22x6cm3 = 2904cm3，取氧化鈣的比重為3.30g/cm3，則孔隙率為17%的預(yù)制塊(對應(yīng)為孔隙率為83%的泡沫鋁材料)中氧化鈣的總重量(包含氧化鈣細粉)為0.83x2904x3.30 =7954.06克，而篩分好的氧化鈣顆粒的重量為0.71x2904x3.30 = 6804.07克，所以氧化鈣細粉的重量為 7954.06-6804.07 = 1149.99 克；
[0026]3、將篩分的氧化鈣顆粒放入尺寸為220x220x60mm不銹鋼模具中，用10噸壓力機將氧化鈣顆粒擠壓成孔隙率為17%的緊實的預(yù)制塊；
[0027]4、將金屬模具和預(yù)制塊放入設(shè)定預(yù)熱溫度為700°C的預(yù)熱爐中進行預(yù)熱，使金屬模具和預(yù)制塊的溫度達到內(nèi)外均勻；
[0028]5、將預(yù)熱好的不銹鋼模具和預(yù)制塊整體從預(yù)熱爐中取出，將熔化的鋁液擠壓填滿到預(yù)制塊的孔隙之中，待鋁液凝固以后則形成了氧化鈣顆粒和鋁的復(fù)合體；
[0029]6、將復(fù)合體根據(jù)泡沫鋁材料的尺寸要求進行切削加工，得到尺寸為200x200x50mm的泡沫鋁板材，將加工后的復(fù)合體放入25°C飽和的氯化銨水溶液中浸泡，待復(fù)合體中的氧化鈣顆粒被氯化銨水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化鈣，并且從復(fù)合體中去除，即得到泡沫鋁板材。
【主權(quán)項】
1.一種以氧化鈣為滲流顆粒的泡沫鋁材料制備方法，其特征在于采用以下步驟: 1)將大塊狀氧化鈣顆粒進行破碎，并在球磨機里進行球磨加工，根據(jù)性能要求在不同目數(shù)的篩子中依次篩分成不同的尺寸范圍； 2)將純乙醇液體與根據(jù)設(shè)定的孔隙率計算出的一定量的粒度在300目以上的氧化鈣細粉均勻混合后，與篩分好的根據(jù)設(shè)定的孔隙率計算出的氧化鈣顆粒進行攪拌混合均勻，使得氧化鈣顆粒表面均勻粘貼上一層純乙醇液體與氧化鈣細粉的混合漿液;其中氧化鈣細粉的用量計算過程為:設(shè)預(yù)制塊的體積為V、氧化鈣的比重為d，則孔隙率為P的預(yù)制塊即對應(yīng)孔隙率為1-P的泡沫鋁材料中所有氧化鈣的總重量為Wl = (l-P)*d*v，而篩分好的氧化鈣顆粒的重量為W2 = P*v*d，氧化鈣細粉的重量則為Wl -W2; 3)將步驟2)得到的氧化鈣顆粒放入金屬模具中，用10噸壓力機將氧化鈣顆粒擠壓成緊實的預(yù)制塊，其中預(yù)制塊的孔隙率由預(yù)制塊中氧化鈣顆粒的總體積(包含氧化鈣細粉的體積)和預(yù)制塊的總體積計算得到； 4)將金屬模具和預(yù)制塊放入設(shè)定預(yù)熱溫度為600-750°C的預(yù)熱爐中進行預(yù)熱，使金屬模具和預(yù)制塊達到內(nèi)外均勻的預(yù)熱溫度； 5)將預(yù)熱好的金屬模具和預(yù)制塊整體從預(yù)熱爐中取出，將熔化的鋁液擠壓填滿到預(yù)制塊的孔隙之中，待鋁液凝固以后則形成了氧化鈣顆粒和鋁的復(fù)合體； 6)將氧化鈣顆粒和鋁的復(fù)合體根據(jù)泡沫鋁材料的尺寸要求進行機加工，將加工后的復(fù)合體放入飽和的氯化銨水溶液浸泡，待復(fù)合體中的氧化鈣顆粒被氯化銨水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化鈣而從復(fù)合體中去除，則得到一定孔隙率的泡沫鋁材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種以氧化鈣為滲流顆粒的泡沫鋁材料制備方法，其步驟為：1)經(jīng)研磨篩分獲得所需目數(shù)范圍的氧化鈣顆粒；2)將純乙醇液體與300目以上的氧化鈣細粉均勻混合后，再與篩分好的根據(jù)設(shè)定的孔隙率計算出的氧化鈣顆粒進行攪拌混合均勻；3)將步驟2)得到的氧化鈣顆粒放入金屬模具中壓成緊實的預(yù)制塊；4)將金屬模具和預(yù)制塊進行600?750℃預(yù)熱至內(nèi)外溫度均勻；5)將熔化的鋁液擠壓填滿到預(yù)熱后的預(yù)制塊孔隙之中，待鋁液凝固以后則形成了氧化鈣顆粒和鋁的復(fù)合體；6)將復(fù)合體放入飽和的氯化銨水溶液浸泡，除去氧化鈣顆粒和可溶的氯化鈣，則得到一定孔隙率的泡沫鋁材料。本發(fā)明泡沫鋁材料孔隙率可以人為控制，進一步改善了其孔結(jié)構(gòu)和性能。
【IPC分類】C22C1/08, C22C21/00
【公開號】CN105714145
【申請?zhí)枴緾N201610242168
【發(fā)明人】張勇
【申請人】山東理工大學(xué)