一种开孔吸声泡沫铝的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种开孔吸声泡沫铝的制备方法，属于吸声材料技术领域。本发明专利技术先以氧化石墨烯和氯化亚铁溶液为原料，恒温搅拌混合后，过滤，得预处理氧化石墨烯，再将预处理氧化石墨烯和水超声分散，并加入水合肼，恒温搅拌反应后，调节pH，得还原氧化石墨烯分散液，再向还原氧化石墨烯分散液中加入分散剂，超声分散后静置老化，干燥，得改性石墨烯凝胶，随后将铝粉、镁粉和钙粉加热熔融，再加入改性石墨烯凝胶，继续保温搅拌混合后，再次升温，保温反应后，注模，冷却，得泡沫铝坯料，再将泡沫铝坯料与去离子水混合后超声浸渍，并加入冰块冷却，再经洗涤和干燥，即得开孔牺牲泡沫铝。本发明专利技术开孔吸声泡沫铝具有优异的力学性能及吸声性能的特点。

Preparation of an open hole sound absorbing foam aluminum

The invention discloses a preparation method of an open hole sound absorbing foam aluminum, which belongs to the technical field of sound absorbing materials. In the present invention, graphene oxide and ferrous chloride solution are used as raw materials. After mixing and mixing at constant temperature, the method is filtered to pretreat graphene oxide, and then the pretreated graphene oxide and water are dispersive, and hydrazine hydrate is added. After constant temperature agitation, the pH is adjusted, and then the dispersions of graphene oxide are reduced and then reduced to the reduction of graphene oxide. The dispersing agent is added in the dispersing liquid. After ultrasonic dispersing, it is statically aged, dried, and modified graphene gel is obtained. Then the aluminum powder, magnesium powder and calcium powder are heated and fused, and then the gels are added to the modified graphene gel. After continuous heat preservation and mixing, the temperature is heated again. After the heat preservation reaction, the foam aluminum blank is injected and cooled, and then the foam aluminum billet is obtained. Then the foam aluminum billet is prepared. After mixing with deionized water, impregnated with ultrasonic, and cooled by ice, then washed and dried. The open hole sound absorbing foam aluminum has the characteristics of excellent mechanical property and sound absorption performance.

【技术实现步骤摘要】
一种开孔吸声泡沫铝的制备方法
本专利技术公开了一种开孔吸声泡沫铝的制备方法，属于吸声材料

技术介绍
在传统的工程材料中孔洞被认为是一种结构缺陷，因为它们往往是裂纹形成和扩展的中心，对材料的性能产生不利影响。但是当材料中孔洞的数量增加到一定程度以后，材料就会因为孔洞的存在而具有一些特殊性能，从而形成一个新的材料门类，这就是所谓的多孔或泡沫材料。自然界中存在许多多孔材料，如蜂窝、木材、珊瑚等。随着科学技术的发展又不断涌现出种类繁多的人造多孔材料，如泡沫塑料、泡沫陶瓷、泡沫玻璃，甚至泡沫金属。泡沫铝就是一种以铝或铝合金为基体，包含大量孔洞的轻质多孔材料，它是一种功能和结构一体化的新型工程材料。近几年来，随泡沫铝制备工艺的逐渐成熟和在汽车、建筑等方面应用前景的日益看好。泡沫铝材料是一种在铝或铝合金基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型轻质多功能材料。泡沫铝材料的孔形状有多面体形状和椭圆形状，按照孔的类型可将泡沫铝分为两种：一是具有连续畅通三维孔结构的开孔泡沫铝；二是存在大量独立孔洞的闭孔泡沫铝。泡沫铝作为一种很有应用前景的缓冲吸能材料，存在力学性能不佳的缺点，泡沫铝的力学性能的主要影响因素有：1）泡沫铝的结构特性参数，如相对密度、胞孔结构类型（开孔或者闭孔），胞孔的几何特征等；2）加载条件，例如加载速率，外界温度等。除此之外，随着生产生活水平的提高，对泡沫铝材料的吸声性能也提出来更高的要求。因此，如何改善传统泡沫铝力学性能及吸声性能不佳的缺点，以获取更高综合性能的泡沫铝，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统泡沫铝力学性能及吸声性能不佳的缺点，提供了一种开孔吸声泡沫铝的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）将氧化石墨烯和氯化亚铁溶液按质量比为1：10～1：20恒温搅拌混合后，过滤，得预处理氧化石墨烯；（2）将预处理氧化石墨烯和水按质量比为1：100～1：120混合后，超声分散，再加入氧化石墨烯质量3～5倍的水合肼，恒温搅拌反应，待反应结束，调节pH至10.5～11.0，得还原氧化石墨烯分散液；（3）按质量比为1：3～1：5将分散剂和还原氧化石墨烯分散液混合后，超声分散，静置老化，干燥，得改性石墨烯凝胶；（4）按重量份数计，依次取80～100份铝粉，10～15份镁粉，4～6份钙粉，于氩气保护状态下，加热至900～920℃，搅拌混合1～2h后，再加入铝粉质量4～6%的改性石墨烯凝胶，继续保温搅拌混合后，升温至1100～1150℃，保温反应后，注模，并于氩气保护状态下自然冷却至300～320℃，得泡沫铝坯料；（5）将泡沫铝坯料浸泡于温度为20～25℃的去离子水中，超声浸渍45～60min后，向去离子水中加入去离子水等质量的冰块，继续超声浸渍10～20min，出料，洗涤，并于氮气保护状态下烘干，即得开孔吸声泡沫铝。步骤（1）所述氯化亚铁溶液质量分数为10～12%。步骤（3）所述分散剂配置过程为：按质量比为1：200～1：500将1-萘甲酸和无水乙醇混合后，恒温搅拌，得分散剂。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术技术方案首先利用氧化石墨烯良好的吸附性能，吸附氯化亚铁溶液中亚铁离子，再以水合肼为还原剂，是氧化石墨烯还原的同时使表面吸附的亚铁离子同时被还原，从而有效提高氧化石墨烯与熔融的合金金属液的相容性，且可有效避免氧化石墨烯在金属液中发生团聚，从而使石墨烯作为骨架良好分散于泡沫铝体系中，起到补强效果，提高产品的力学性能；（2）本专利技术技术方案通过以镁粉、铝粉和钙粉为金属来源，首先于较低温度下使三者发生共融，再加热升温，使大部分镁从液态转变为气态而挥发，起到发泡效果，使得到的泡沫铝坯料中含有通孔和闭孔混合结构，再通过利用去离子水浸泡，使体系中较活泼的钙和水反应，生成氢氧化钙后溶出，使体系中闭孔结构向开孔结构转变，另外，随着氢氧化钙的产生，体系由中性转变为碱性，从而可对铝产生微腐，进一步提高产品的通孔率，从而有效提高产品的吸声性能；（3）本专利技术技术方案以镁铝钙合金为基体合金，而镁铝二元合金在加工过程中，易发生热裂现象，随着钙的加入，合金晶粒变细，热裂纹体积减小甚至消失，且钙的加入，可使裂纹位置的金属液膜不断增厚，从而在泡沫铝合金孔道上形成褶皱结构，褶皱结构的产生，在提高产品力学性能的同时，有利于产品吸声性能的进一步提升。具体实施方式按质量比为1：10～1：20将鳞片石墨和质量分数为98%浓硫酸混合倒入三口烧瓶，于室温条件下，用搅拌器以300～500r/min转速搅拌反应12～20h，再将三口烧瓶移入温度为4～6℃的冰水浴中，于搅拌状态下，向三口烧瓶中加入鳞片石墨质量0.8～1.5倍的高锰酸钾，以300～500r/min转速搅拌反应10～30min后，再依次加入浓硫酸质量0.3～0.5倍的去离子水和浓硫酸质量0.4～0.6倍的质量分数为10～20%的双氧水，继续搅拌反应10～30min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣3～5次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得氧化石墨烯；再按质量比为1：10～1：20将氧化石墨烯和质量分数为10～12%的氯化亚铁溶液加入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～55℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌混合45～60min，过滤，得滤饼，即为预处理氧化石墨烯；随后将预处理氧化石墨烯和水按质量比为1：100～1：200混合倒入反应釜，于超声频率为45～50kHz条件下，超声分散2～4h，待超声分散结束，再向反应釜中加入氧化石墨烯质量3～5倍的水合肼，待水合肼加入结束，于温度为88～90℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌反应2～4h，待反应结束，用质量分数为10～20%氢氧化钠溶液调节反应釜内物料pH至10.5～11.0，得还原氧化石墨烯分散液；再按质量比为1：3～1：5将分散剂和还原氧化石墨烯分散液混合，并于超声频率为50～60kHz条件下，超声分散2～4h，待超声分散结束，于室温条件下静置老化12～24h，得老化液，并将所得老化液真空冷冻干燥，得改性石墨烯凝胶；按重量份数计，依次取80～100份铝粉，10～15份镁粉，4～6份钙粉，混合倒入石墨坩埚中，随后于氩气保护状态下，加热升温至900～920℃，使石墨坩埚中物料完全熔融，搅拌混合1～2h后，再向石墨坩埚中加入铝粉质量4～6%的改性石墨烯凝胶，继续于温度为900～920℃和氩气保护状态下，保温搅拌混合20～30min后，以8～10℃/min速率程序升温至1100～1150℃，保温反应10～15min后，将石墨坩埚中物料倒入模具中，并于氩气保护状态下自然冷却至300～320℃，脱模，得泡沫铝坯料，再将所得泡沫铝坯料趁热倒入盛有温度为20～25℃去离子水的水槽中，于超声频率为55～60kHz条件下，超声浸渍45～60min后，再向水槽中加入去离子水等质量的冰块，继续于超声频率为60～70kHz条件下，超声浸渍10～20min，出料，得浸渍坯料，并用去离子水洗涤所得浸渍坯料4～6次，再将洗涤后的浸渍坯料于氮气保护状态下烘干至恒重，即得开孔吸声泡沫铝。所述分散剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开孔吸声泡沫铝的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将氧化石墨烯和氯化亚铁溶液按质量比为1：10～1：20恒温搅拌混合后，过滤，得预处理氧化石墨烯；（2）将预处理氧化石墨烯和水按质量比为1：100～1：120混合后，超声分散，再加入氧化石墨烯质量3～5倍的水合肼，恒温搅拌反应，待反应结束，调节pH至10.5～11.0，得还原氧化石墨烯分散液；（3）按质量比为1：3～1：5将分散剂和还原氧化石墨烯分散液混合后，超声分散，静置老化，干燥，得改性石墨烯凝胶；（4）按重量份数计，依次取80～100份铝粉，10～15份镁粉，4～6份钙粉，于氩气保护状态下，加热至900～920℃，搅拌混合1～2h后，再加入铝粉质量4～6%的改性石墨烯凝胶，继续保温搅拌混合后，升温至1100～1150℃，保温反应后，注模，并于氩气保护状态下自然冷却至300～320℃，得泡沫铝坯料；（5）将泡沫铝坯料浸泡于温度为20～25℃的去离子水中，超声浸渍45～60min后，向去离子水中加入去离子水等质量的冰块，继续超声浸渍10～20min，出料，洗涤，并于氮气保护状态下烘干，即得开孔吸声泡沫铝。

【技术特征摘要】
1.一种开孔吸声泡沫铝的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将氧化石墨烯和氯化亚铁溶液按质量比为1：10～1：20恒温搅拌混合后，过滤，得预处理氧化石墨烯；（2）将预处理氧化石墨烯和水按质量比为1：100～1：120混合后，超声分散，再加入氧化石墨烯质量3～5倍的水合肼，恒温搅拌反应，待反应结束，调节pH至10.5～11.0，得还原氧化石墨烯分散液；（3）按质量比为1：3～1：5将分散剂和还原氧化石墨烯分散液混合后，超声分散，静置老化，干燥，得改性石墨烯凝胶；（4）按重量份数计，依次取80～100份铝粉，10～15份镁粉，4～6份钙粉，于氩气保护状态下，加热至900～920℃，搅拌混合1～2h后，再加入铝粉质量4～6%的改性石...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祎，许博伟，陈一水，
申请(专利权)人：孙祎，
类型：发明
国别省市：江苏,32