一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法技术

本申请提供了一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法，首先采用模板法制得薄壁氧化铝空心球，然后再以该薄壁氧化铝空心球为球核造球，通过粉末冶金技术在该薄壁氧化铝空心球的外球面上烧结一层掺混有玄武岩纤维的氧化铝粉末；薄壁氧化铝空心球的壁厚比较小，减小了薄壁氧化铝空心球的制备周期，减小了胶体碳球的气化气的穿透时间，减小了氧气的氧化扩散时间，采用高温烧结，且采用冷等静压压制成形，提高了烧结产物的强度硬度，大大减小了烧结过程中的收缩率，不会塌陷，从而减少了氧化铝空心球的制备周期，提高了氧化铝空心球的强度硬度，进而提高了氧化铝空心球环氧树脂复合材料的阻尼性能以及使用寿命。

Method for preparing aluminium oxide hollow ball used for damping vibration reduction and noise reduction

The invention provides a method for the preparation of alumina hollow ball damping vibration and noise reduction, first using the template prepared by thin alumina hollow ball, and then to the thin-walled hollow alumina ball for ball ball making, through powder metallurgy technology in the thin-walled spherical alumina hollow ball on the sintering layer mixed with alumina powder basalt fiber; thin-walled hollow alumina ball wall thickness is relatively small, the preparation cycle reduces the thin-walled hollow alumina ball, reduces the gas breakthrough time of the colloidal carbon spheres, reduced oxygen oxidation diffusion time by high temperature sintering, and the use of cold isostatic pressing forming, improve the strength and hardness of sintered products the greatly reduced during the sintering shrinkage, will not collapse, thereby reducing the alumina hollow ball preparation cycle, improved alumina hollow spheres The strength and hardness of aluminum oxide hollow ball epoxy resin composite are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法
本专利技术涉及阻尼材料
，尤其是涉及一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法。
技术介绍
近年来，随着现代工业的发展，振动和噪声给经济社会的正常发展带来越来越多的消极影响，因此，人们在不断的探索和研究减振降噪的途径。在阻尼减振方面，现主要有两种途径：一种是设计和采用阻尼减振结构；另一种是研制和使用高阻尼材料。阻尼的基本原理是能量损耗，因此各种阻尼技术都是围绕如何把受激发振动能转化为其它形式的能(如热能、变形能等)而使系统尽快恢复到受激前的状态。灌封材料是一种阻尼材料，用于灌注到机械设备中的零部件中的内空腔中，例如：机械设备中的钢管中的空腔中，机械设备中的空心壁中的空腔中，构成阻尼结构，可以显著地对该机械设备进行减振降噪。对于灌封材料，传统的聚合物阻尼性能较好，但是其密度较高；泡沫塑料密度低，且有一定的阻尼能力，但是存在强度差、化学发泡成型过程难以控制等缺陷，因此为了降低聚合物材料的密度，同时又能具有一定的阻尼性能，采用氧化铝空心球对环氧树脂进行改性，得到一种氧化铝空心球环氧树脂复合材料，其属于颗粒增强环氧树脂复合材料。氧化铝空心球环氧树脂复合材料失效的主要原因之一是氧化铝空心球破裂。氧化铝空心球的制备方法有很多，其中比较流行的是模板法，例如：以胶体碳球为模板+吸附的模板法制备氧化铝空心球：以乙醇为溶剂，配制0.4mol·L-1的硝酸铝溶液，取60mL的硝酸铝溶液，加入0.2g胶体碳球(直径约为600nm)，超声20min后在25℃(吸附温度)下静置8h(吸附时间)，以便胶体碳球对溶液中的Al3+进行充分吸附，然后将溶液进行抽滤，所得固体放入80℃烘箱中烘干，然后将干燥的粉末进行煅烧，其煅烧过程为，在氮气气氛下，分别在330℃和440℃下煅烧3h，随后在550℃下，氧气氛围煅烧3h，所得产品即为氧化铝空心球，所得氧化铝空心球的平均粒径为250nm，其壳层壁厚约为20nm。仔细审阅上述的制备方法，显而易见地，存在以下几个问题：1.制备周期太长，如此少量的原料，其吸附时间要8h，煅烧时间要9h，加起来就是17h，工业化大规模生产的时候肯定不会短于该制备周期；2.胶体碳球吸附完成后，目标产品氧化铝空心球的壁厚就大致固定不变了，在氮气煅烧过程中，胶体碳球会气化从壳内穿透壳壁跑到壳外，显然此时如此大厚度的壳壁会延长胶体碳球的气化气的穿透时间，在氧气煅烧过程中，壳外的氧气会先氧化最外侧的铝粒子，然后逐渐向内扩散，最终将整个壁厚的铝粒子全部氧化成氧化铝，显然此时如此大厚度的壳壁会延长氧气的氧化扩散时间；3.煅烧温度太低，最高温度只有500多度，其实此处的煅烧类似于陶器与瓷器的烧制，陶器的烧制温度比较低，在700℃-800℃，陶器就硬度强度不够导致易碎，瓷器的烧制温度比较高，在1100℃-1400℃，瓷器的硬度强度就比较高，此处煅烧温度仅有500多度，比陶器的烧制温度还低，显然煅烧得到的氧化铝空心球的强度硬度高不到那里去，导致氧化铝空心球容易破裂；4.胶体碳球凭借静电力将溶液中的Al3+吸附到自身上，静电中和，铝离子变成铝原子，因此，后面的氧化煅烧过程就类似于粉末冶金中的氧化烧结，只是粉末冶金中在烧结之前会将松散的粉末通过高压压制成形以使得烧结前的待烧结物是一个致密物，但是此处的氧化煅烧之前没有对铝原子进行压制，也就是吸附在胶体碳球上的铝原子是松散的、简单叠加的状态，也正是因为该原因，使得煅烧完成后，得到的氧化铝空心球的平均粒径只有250nm，相比于600nm的胶体碳球减小了60％，体积收缩率非常大，导致制得的氧化铝空心球的粒径非常不容易控制，非常容易被工艺参数所影响，导致氧化铝空心球的壳壁在大收缩率的收缩过程中非常容易塌陷，塌陷会造成氧化铝空心球的内壁面发生连接，得到实心的氧化铝球，而不是空心球，再者显然松散的、简单叠加的状态的铝原子煅烧后得到的氧化铝空心球的强度硬度高不到那里去，导致氧化铝空心球容易破裂。因此，如何减少氧化铝空心球的制备周期，提高氧化铝空心球的强度硬度，进而提高氧化铝空心球环氧树脂复合材料的阻尼性能以及使用寿命是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法，该制备方法能够减少氧化铝空心球的制备周期，提高氧化铝空心球的强度硬度，进而提高氧化铝空心球环氧树脂复合材料的阻尼性能以及使用寿命。为解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法，包括以下步骤：1)制备薄壁氧化铝空心球：采用以胶体碳球为模板且以硝酸铝为铝源且吸附铝离子的模板法制得薄壁氧化铝空心球，制备过程中控制工艺参数以使得薄壁氧化铝空心球的壁厚为氧化铝空心球的壁厚的30％～40％；2)造球：取石蜡溶于乙醇中，制得液态粘结剂；将液态粘结剂以及玄武岩纤维与氧化铝粉末混合；以步骤1)中的得到的薄壁氧化铝空心球为球核，在造球装置中将薄壁氧化铝空心球与液态粘结剂、玄武岩纤维以及氧化铝粉末的混合物接触，利用造球装置使得薄壁氧化铝空心球的外球面上通过粘结连接包覆有液态粘结剂、玄武岩纤维以及氧化铝粉末的混合物并最终成为球状物；3)对步骤2)得到的球状物进行加热以脱除乙醇；4)冷等静压压制成形：将步骤3)中脱除乙醇后的球状物投入仅有上面开口的压力容器中的水中，然后利用密封盖密封压力容器的上端开口且所述密封盖可以上下移动，然后利用外力将所述密封盖下压对压力容器中的水进行加压，密封盖下压所产生的压力会通过水的传递对水中的球状物进行冷等静压压制成形；5)对步骤4)中的冷等静压压制成形后的球状物进行加热干燥脱水；6)烧结：将步骤5)中的干燥脱水后的球状物在氮气气氛下进行烧结，烧结温度为1100℃～1400℃，制得氧化铝空心球。优选的，步骤1)中，所述硝酸铝溶液以乙醇为溶剂，且浓度为0.4mol·L-1。优选的，步骤3)中，对球状物进行加热以脱除乙醇的加热温度为30℃～35℃。优选的，步骤4)中，冷等静压压制成形的压力为0.5MPa～10MPa。优选的，步骤5)中，对冷等静压压制成形后的球状物进行加热干燥脱水的加热温度为200℃～400℃。优选的，步骤6)中，烧结时间为1h～2h。优选的，所述氧化铝空心球的粒径为100μm～200μm，所述氧化铝空心球的壁厚为5μm～10μm。本申请提供了一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法，该制备方法首先采用以胶体碳球为模板且以硝酸铝为铝源且吸附铝离子的模板法制得薄壁氧化铝空心球，过程中控制工艺参数以使得薄壁氧化铝空心球的壁厚为氧化铝空心球的壁厚的30％～40％，然后再以该薄壁氧化铝空心球为球核进行造球，通过粉末冶金技术在该薄壁氧化铝空心球的外球面上烧结一层掺混有玄武岩纤维的氧化铝粉末，用玄武岩纤维与氧化铝粉末的烧结层的厚度来补齐氧化铝空心球的壁厚的剩余的60％～70％；薄壁氧化铝空心球的壁厚比较小，从而减小了模板法制备薄壁氧化铝空心球的制备周期，减小了胶体碳球的气化气穿透薄壁氧化铝空心球的壳壁的穿透时间，减小了氧气在薄壁氧化铝空心球的壳壁中的氧化扩散时间，采用高温烧结玄武岩纤维与氧化铝粉末的混合物，且采用冷等静压压制成形，提高了烧结产物的强度硬度，大大减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备薄壁氧化铝空心球：采用以胶体碳球为模板且以硝酸铝为铝源且吸附铝离子的模板法制得薄壁氧化铝空心球，制备过程中控制工艺参数以使得薄壁氧化铝空心球的壁厚为氧化铝空心球的壁厚的30％～40％；2)造球：取石蜡溶于乙醇中，制得液态粘结剂；将液态粘结剂以及玄武岩纤维与氧化铝粉末混合；以步骤1)中的得到的薄壁氧化铝空心球为球核，在造球装置中将薄壁氧化铝空心球与液态粘结剂、玄武岩纤维以及氧化铝粉末的混合物接触，利用造球装置使得薄壁氧化铝空心球的外球面上通过粘结连接包覆有液态粘结剂、玄武岩纤维以及氧化铝粉末的混合物并最终成为球状物；3)对步骤2)得到的球状物进行加热以脱除乙醇；4)冷等静压压制成形：将步骤3)中脱除乙醇后的球状物投入仅有上面开口的压力容器中的水中，然后利用密封盖密封压力容器的上端开口且所述密封盖可以上下移动，然后利用外力将所述密封盖下压对压力容器中的水进行加压，密封盖下压所产生的压力会通过水的传递对水中的球状物进行冷等静压压制成形；5)对步骤4)中的冷等静压压制成形后的球状物进行加热干燥脱水；6)烧结：将步骤5)中的干燥脱水后的球状物在氮气气氛下进行烧结，烧结温度为1100℃～1400℃，制得氧化铝空心球。...

【技术特征摘要】
1.一种用于阻尼减振降噪的氧化铝空心球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备薄壁氧化铝空心球：采用以胶体碳球为模板且以硝酸铝为铝源且吸附铝离子的模板法制得薄壁氧化铝空心球，制备过程中控制工艺参数以使得薄壁氧化铝空心球的壁厚为氧化铝空心球的壁厚的30％～40％；2)造球：取石蜡溶于乙醇中，制得液态粘结剂；将液态粘结剂以及玄武岩纤维与氧化铝粉末混合；以步骤1)中的得到的薄壁氧化铝空心球为球核，在造球装置中将薄壁氧化铝空心球与液态粘结剂、玄武岩纤维以及氧化铝粉末的混合物接触，利用造球装置使得薄壁氧化铝空心球的外球面上通过粘结连接包覆有液态粘结剂、玄武岩纤维以及氧化铝粉末的混合物并最终成为球状物；3)对步骤2)得到的球状物进行加热以脱除乙醇；4)冷等静压压制成形：将步骤3)中脱除乙醇后的球状物投入仅有上面开口的压力容器中的水中，然后利用密封盖密封压力容器的上端开口且所述密封盖可以上下移动，然后利用外力将所述密封盖下压对压力容器中的水进行加压，密封盖下压所产生的压力会通过水的传递对水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，战丽，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23