以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝材料制备方法

摘要

本发明提供一种以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝材料制备方法，其步骤为：1)经研磨筛分获得所需目数范围的氧化钙颗粒；2)将纯乙醇液体与300目以上的氧化钙细粉均匀混合后，再与筛分好的根据设定的孔隙率计算出的氧化钙颗粒进行搅拌混合均匀；3)将步骤2)得到的氧化钙颗粒放入金属模具中压成紧实的预制块；4)将金属模具和预制块进行600‑750℃预热至内外温度均匀；5)将熔化的铝液挤压填满到预热后的预制块孔隙之中，待铝液凝固以后则形成了氧化钙颗粒和铝的复合体；6)将复合体放入饱和的氯化铵水溶液浸泡，除去氧化钙颗粒和可溶的氯化钙，则得到一定孔隙率的泡沫铝材料。本发明泡沫铝材料孔隙率可以人为控制，进一步改善了其孔结构和性能。

权利要求

1.一种以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝材料制备方法，其特征在于采用以下步骤：

1)将大块状氧化钙颗粒进行破碎，并在球磨机里进行球磨加工，根据性能要求在不同目数的筛子中依次筛分成不同的尺寸范围；

2)将纯乙醇液体与根据设定的孔隙率计算出的一定量的粒度在300目以上的氧化钙细粉均匀混合后，与筛分好的根据设定的孔隙率计算出的氧化钙颗粒进行搅拌混合均匀，使得氧化钙颗粒表面均匀粘贴上一层纯乙醇液体与氧化钙细粉的混合浆液；其中氧化钙细粉的用量计算过程为：设预制块的体积为v、氧化钙的比重为d，则孔隙率为P的预制块即对应孔隙率为1-P的泡沫铝材料中所有氧化钙的总重量为W1＝(1-P)*d*v，而筛分好的氧化钙颗粒的重量为W2＝P*v*d，氧化钙细粉的重量则为W1-W2；

3)将步骤2)得到的氧化钙颗粒放入金属模具中，用10吨压力机将氧化钙颗粒挤压成紧实的预制块，其中预制块的孔隙率由预制块中氧化钙颗粒的总体积(包含氧化钙细粉的体积)和预制块的总体积计算得到；

4)将金属模具和预制块放入设定预热温度为600-750℃的预热炉中进行预热，使金属模具和预制块达到内外均匀的预热温度；

5)将预热好的金属模具和预制块整体从预热炉中取出，将熔化的铝液挤压填满到预制块的孔隙之中，待铝液凝固以后则形成了氧化钙颗粒和铝的复合体；

6)将氧化钙颗粒和铝的复合体根据泡沫铝材料的尺寸要求进行机加工，将加工后的复合体放入饱和的氯化铵水溶液浸泡，待复合体中的氧化钙颗粒被氯化铵水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化钙而从复合体中去除，则得到一定孔隙率的泡沫铝材料。

说明书

以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝材料制备方法

技术领域

[0001] 本发明提供一种以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝材料制备方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

[0002] 针对目前国内在用渗流法制备泡沫铝材料的工艺过程中，普遍采用食盐或是通过改进的不同材质的颗粒材料作为渗流颗粒来制备泡沫铝材料的现状，专利号201510046609.7公开了一种以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝制造方法，该方法既避免了用食盐作为渗流颗粒时由于食盐含有结晶水，会导致颗粒的尺寸不稳定，对泡沫铝材料还有腐蚀性的缺点，又克服了其它材质的颗粒材料成本高，颗粒不易去除等缺点。

[0003] 对于以氧化钙为渗流颗粒制备泡沫铝材料的新方法而言，存在颗粒经紧实后其孔隙率范围仅限于70～73％范围内，不便于调节的缺点，使得泡沫铝材料的性能单一，限制了泡沫铝材料的应用范围。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、孔隙率可控的以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝材料制备方法。其技术内容为：

[0005] 一种以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝材料制备方法，其特征在于采用以下步骤：

[0006] 1)将大块状氧化钙颗粒进行破碎，并在球磨机里进行球磨加工，根据性能要求在不同目数的筛子中依次筛分成不同的尺寸范围；

[0007] 2)将纯乙醇液体与根据设定的孔隙率计算出的一定量的粒度在300目以上的氧化钙细粉均匀混合后，与筛分好的根据设定的孔隙率计算出的氧化钙颗粒进行搅拌混合均匀，使得氧化钙颗粒表面均匀粘贴上一层纯乙醇液体与氧化钙细粉的混合浆液；其中氧化钙细粉的用量计算过程为：设预制块的体积为v、氧化钙的比重为d，则孔隙率为P的预制块即对应孔隙率为1-P的泡沫铝材料中所有氧化钙的总重量为W1＝(1-P)*d*v，而筛分好的氧化钙颗粒的重量为W2＝P*v*d，氧化钙细粉的重量则为W1-W2；

[0008] 3)将步骤2)得到的氧化钙颗粒放入金属模具中，用10吨压力机将氧化钙颗粒挤压成紧实的预制块，其中预制块的孔隙率由预制块中氧化钙颗粒的总体积(包含氧化钙细粉的体积)和预制块的总体积计算得到；

[0009] 4)将金属模具和预制块放入设定预热温度为600-750℃的预热炉中进行预热，使金属模具和预制块达到内外均匀的预热温度；

[0010] 5)将预热好的金属模具和预制块整体从预热炉中取出，将熔化的铝液挤压填满到预制块的孔隙之中，待铝液凝固以后则形成了氧化钙颗粒和铝的复合体；

[0011] 6)将氧化钙颗粒和铝的复合体根据泡沫铝材料的尺寸要求进行机加工，将加工后的复合体放入饱和的氯化铵水溶液浸泡，待复合体中的氧化钙颗粒被氯化铵水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化钙而从复合体中去除，则得到一定孔隙率的泡沫铝材料。

[0012] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：

[0013] 1、泡沫铝的孔隙率可以通过在氧化钙颗粒上粘贴混合浆液来加以调节，扩大了渗流法制备泡沫铝时孔隙率不易调节的难题，使得泡沫铝材料的孔隙率可以人为控制；

[0014] 2、由于纯乙醇液体在此后氧化钙颗粒预制块的预热过程中会被蒸发或是被氧化掉，所以纯乙醇液体不会影响到泡沫铝的孔隙率，使得泡沫铝孔隙率的计算变得简单易行，只要利用模具的体积与氧化钙颗粒以及加入的氧化钙细粉的体积的比值来计算即可；

[0015] 3、由于氧化钙细粉的加入增大了颗粒之间的孔洞的尺寸，所以该孔结构控制方法还可以调节泡沫铝的通孔性，进一步改善了泡沫铝的孔结构和性能，扩大了泡沫铝的应用范围。

具体实施方式

[0016] 实施例1：制作氧化钙颗粒目数为20～30目、尺寸为Φ100x20mm、孔隙率为80％的泡沫铝样品，其具体操作步骤为：

[0017] 1、将块状氧化钙颗粒进行破碎，并在球磨机里进行球磨加工，将球磨后的氧化钙先在20目的筛子中进行筛分，再将筛后的氧化钙颗粒在30目的筛子中进行筛分，得到目数为20～30目的氧化钙颗粒；

[0018] 2、使用Φ110x25mm不锈钢模具来制备泡沫铝样品。将20ml纯乙醇液体与320目重量为70.52克的氧化钙细粉均匀混合后，与筛分好的氧化钙颗粒进行搅拌混合均匀，使得氧化钙颗粒表面均匀粘贴上一层乙醇溶液与氧化钙细粉的混合浆液。320目氧化钙细粉的重量是通过吸附有细粉的氧化钙颗粒的体积和预制块的体积计算得到，其中预制块的体积为(11/2)x(11/2)xЛx2.5cm3＝237.46cm3,取氧化钙的比重为3.30g/cm3，则孔隙率为20％的预制块(对应为孔隙率为80％的泡沫铝材料)中氧化钙的总重量(包含氧化钙细粉)为0.8x237.46x3.30＝626.89克，而筛分好的氧化钙颗粒的重量为0.71x237.46x3.30＝
556.37克，所以氧化钙细粉的重量为626.89-556.37＝70.52克；

[0019] 3、将筛分的氧化钙颗粒放入尺寸为Φ110x25mm不锈钢模具中，用10吨压力机将氧化钙颗粒挤压成孔隙率为20％的紧实的预制块；

[0020] 4、将金属模具和预制块放入设定预热温度为650℃的预热炉中进行预热，使金属模具和预制块的温度达到内外均匀；

[0021] 5、将预热好的不锈钢模具和预制块整体从预热炉中取出，将熔化的铝液挤压填满到预制块的孔隙之中，待铝液凝固以后则形成了氧化钙颗粒和铝的复合体；

[0022] 6、将复合体根据泡沫铝材料的尺寸要求进行切削加工，得到尺寸为Φ100x20mm的泡沫铝样品，将加工后的复合体放入20℃饱和的氯化铵水溶液中浸泡，待复合体中的氧化钙颗粒被氯化铵水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化钙，并且从复合体中去除，即得到泡沫铝材料。

[0023] 实施例2：制作氧化钙颗粒目数为60～70目、尺寸为200x200x50mm、孔隙率为83％的泡沫铝板材，其具体操作步骤为：

[0024] 1、将块状氧化钙颗粒进行破碎，并在球磨机里进行球磨加工，将球磨后的氧化钙先在60目的筛子中进行筛分，再将筛后的氧化钙颗粒在70目的筛子中进行筛分，得到目数为60～70目的氧化钙颗粒；

[0025] 2、使用220x220x60mm不锈钢模具来制备泡沫铝板材。将320ml纯乙醇液体与300目重量为1149.99克的氧化钙细粉均匀混合后，与筛分好的氧化钙颗粒进行搅拌混合均匀，使得氧化钙颗粒表面均匀粘贴上一层乙醇溶液与氧化钙细粉的混合浆液。300目氧化钙细粉的重量是通过吸附有细粉的氧化钙颗粒的体积和预制块的体积计算得到，其中预制块的体积为22x22x6cm3＝2904cm3,取氧化钙的比重为3.30g/cm3，则孔隙率为17％的预制块(对应为孔隙率为83％的泡沫铝材料)中氧化钙的总重量(包含氧化钙细粉)为0.83x2904x3.30＝7954.06克，而筛分好的氧化钙颗粒的重量为0.71x2904x3.30＝6804.07克，所以氧化钙细粉的重量为7954.06-6804.07＝1149.99克；

[0026] 3、将筛分的氧化钙颗粒放入尺寸为220x220x60mm不锈钢模具中，用10吨压力机将氧化钙颗粒挤压成孔隙率为17％的紧实的预制块；

[0027] 4、将金属模具和预制块放入设定预热温度为700℃的预热炉中进行预热，使金属模具和预制块的温度达到内外均匀；

[0028] 5、将预热好的不锈钢模具和预制块整体从预热炉中取出，将熔化的铝液挤压填满到预制块的孔隙之中，待铝液凝固以后则形成了氧化钙颗粒和铝的复合体；

[0029] 6、将复合体根据泡沫铝材料的尺寸要求进行切削加工，得到尺寸为200x200x50mm的泡沫铝板材，将加工后的复合体放入25℃饱和的氯化铵水溶液中浸泡，待复合体中的氧化钙颗粒被氯化铵水溶液浸泡生成氨水和可溶的氯化钙，并且从复合体中去除，即得到泡沫铝板材。