一种包覆型发泡剂及其制备方法以及泡沫铝的制备方法技术

一种包覆型发泡剂，包括氢化钛复合颗粒与合金，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层，所述氢化钛复合颗粒分散于所述合金中。一种包覆型发泡剂制备方法，包括以下步骤：提供氢化钛复合颗粒，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层；将所述氢化钛复合颗粒在熔融的合金中分散；将分散有所述氢化钛颗粒的所述合金冷却得到固态复合材料；以及将所述固体复合材料破碎。一种泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：提供铝熔体；向所述铝熔体中加入上述发泡剂，并使所述发泡剂发泡；将发泡后的铝熔体冷却凝固，得到所述泡沫铝。

Coated foaming agent and preparation method thereof and preparation method of aluminum foam

【技术实现步骤摘要】
一种包覆型发泡剂及其制备方法以及泡沫铝的制备方法
本专利技术涉及熔体发泡制备泡沫铝
，尤其涉及一种用于制备小孔径泡沫铝的包覆型发泡剂及其制备方法，以及泡沫铝的制备方法。
技术介绍
泡沫铝是一种结构及功能的一体化材料，具有轻质吸声，减震吸能，电磁屏蔽等诸多优良性能，在军工，航天，汽车，装饰等领域均得到了广泛应用。泡沫铝的制备迄今为止已经有了50多年，最早是由美国BenjaminSosnick采用液态混汞，减压去汞的方式获得，随着研究的推进，逐步衍生出了吹气法，粉末冶金法，熔体发泡法等方式。其中熔体发泡法由于工艺简单，生产效率高等优点在工业上得到了广泛应用。传统的熔体发泡法是将发泡剂(一般是氢化钛)直接加入到经过增粘处理的金属熔体中，搅拌分散，保温发泡，分散后的氢化钛原位分解，形成泡孔，将熔体冷却后即得到具有一定孔隙率的泡沫铝。目前为止，这种工艺的发泡剂(氢化钛)加入量为1-2％，制备的泡沫铝平均孔径为3-8mm，孔隙率一般在80％以上。在当前的制备方式下，不难看出，发泡剂在熔体中的分散与发泡是同时进行的，于是存在着以下几个问题：氢化钛的烧损严重，有效消耗量不足总加入量的1/5。由于金属熔体的温度远远超过发泡剂的分解温度，将氢化钛加入熔体中时，由于氢化钛与铝熔体的润湿性不好，氢化钛颗粒会浮在铝熔体表面，随着强力搅拌的进行才能逐渐和熔体混合并开始发泡，这期间氢化钛附近的环境温度一直高于其分解温度，所以会导致氢化钛会一直分解释气，产生严重的气源浪费。制备过程中的参数控制窗口过小，在加入氢化钛后的搅拌过程中，熔体中氢化钛发生严重的烧损，大约4min后氢化钛就会停止分解熔体失去发泡能力，然而，若搅拌时间过短时，氢化钛在熔体中又不能完全分散，容易导致多个氢化钛颗粒聚集在一起，发泡孔径大且不均匀，这同时也限制了氢化钛粒径的选择窗口(较小粒径氢化钛很难在4min时间内完全分散)，这些都会影响最终产品的质量。目前为止，现存的熔体发泡法制备泡沫铝的方法中存在气源浪费严重，工艺控制难度较大等问题，难于制备出较稳定的小孔径泡沫铝。
技术实现思路
基于此，有必要针对以上问题，提供一种新型的发泡剂及其制备方法以及利用所述发泡剂稳定地制备小孔径泡沫铝的方法。一种包覆型发泡剂，包括氢化钛复合颗粒与合金或金属，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层，所述氢化钛复合颗粒分散于所述合金或金属中。在其中一个实施例中，所述合金或金属能够与纯铝或铝合金润湿。在其中一个实施例中，所述合金为铝-镁合金、铝-锌合金、和/或含有铝、锂、镁、镓、铟及锡中至少一种元素的合金，所述金属为铝、锂、镁、镓、铟或锡。在其中一个实施例中，所述氢化钛复合颗粒的粒径为2μm-200μm。在其中一个实施例中，所述氢化钛复合颗粒与所述合金的质量比为1:50至1:2。在其中一个实施例中，所述氧化物层的分解温度大于氢化钛的分解温度。在其中一个实施例中，所述氧化物层的材料为氧化钛。一种包覆型发泡剂制备方法，包括以下步骤：S11：提供氢化钛复合颗粒，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层；S12：将所述氢化钛复合颗粒在熔融的合金或金属中分散；S13：将分散有所述氢化钛颗粒的所述合金或金属冷却得到固态复合材料；以及S14：将所述固体复合材料破碎。在其中一个实施例中所述步骤S11包括：将所述氢化钛颗粒在含氧气氛中进行热处理，使所述氢化钛颗粒表面所述形成氧化物层从而得到所述氢化钛复合颗粒。在其中一个实施例中，所述氢化钛颗粒的热处理的温度为450℃至550℃，热处理的时间为1h至24h。在其中一个实施例中，所述合金或金属的熔点低于500℃。在其中一个实施例中，所述步骤S12包括：对所述氢化钛复合颗粒与所述合金的混合物进行搅拌，搅拌速率为900rpm至2600rpm。一种泡沫铝的制备方法，包括以下步骤：S21：提供铝熔体；S22：向所述铝熔体中加入上述包覆型发泡剂，并使所述包覆型发泡剂发泡；S23：将发泡后的铝熔体冷却凝固，得到所述泡沫铝。在其中一个实施例中，添加所述增粘剂时，所述包覆型发泡剂中氢化钛为所述铝熔体的0.1wt％～0.5wt％。在其中一个实施例中，所述步骤S22中，向所述铝熔体中加入所述包覆型发泡剂时，所述铝熔体的温度为600℃～700℃。上述泡沫铝的制备方法采用了新的发泡剂，新的发泡剂中采用氢化钛表面包覆有氧化物层的氢化钛复合颗粒作为发泡成分，由于氢化钛颗粒上包覆有氧化物，使得发泡剂加入到熔体中时，不会马上发生分解，避免了氢化钛加入到熔体中容易发生烧损的问题。另外，使用合金或金属对发泡剂的发泡成分进行包覆，进一步延缓了发泡剂的发泡时间，更重要的是，合金或金属的存在还增加了发泡剂与铝熔体的润湿性，使得发泡剂能均匀分散于铝熔体中。当铝熔体温度达到氢化钛脱氢温度时，氢化钛颗粒能稳定地在铝熔体中形成均匀的小孔径的气泡，从而制备出性能优异的小孔径泡沫铝。附图说明图1为本专利技术实施例的发泡剂的光学显微镜照片；图2为本专利技术实施例的泡沫剂的制备方法示意图；图3为本专利技术实施例的发泡铝的制备方法示意图；图4为本专利技术实施例1制备的泡沫铝的光学显微镜照片；图5为本专利技术实施例2制备的泡沫铝的光学显微镜照片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种发泡剂，包括氢化钛复合颗粒与合金或金属，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层，所述氢化钛复合颗粒分散于所述合金或金属中。上述泡沫铝的制备方法采用了新的发泡剂，新的发泡剂中采用氢化钛表面包覆有氧化物层的氢化钛复合颗粒作为发泡成分，由于氢化钛颗粒上包覆有氧化物，使得发泡剂加入到熔体中时，不会马上发生分解，避免了氢化钛加入到熔体中容易发生烧损的问题，另外，使用合金或金属对发泡剂的发泡成分进行包覆，进一步延缓了发泡剂的发泡时间，更重要的是，合金或金属的存在还增加了发泡剂与铝熔体的润湿性，使得发泡剂能均匀地分散在铝熔体中；当铝熔体温度达到氢化钛脱氢温度时，氢化钛颗粒能稳定地在铝熔体中形成均匀的小孔径的气泡，从而制备出性能优异的小孔径泡沫铝。优选地，所述合金为铝-镁合金、铝-锌合金、和/或含有铝、锂、镁、镓、铟及锡中至少一种元素的合金，所述金属为铝、锂、镁、镓、铟或锡。合金或金属优选具有较低的熔点且与纯铝或铝合金具有很好的润湿性。在一种优选的实施方式中，氢化钛复合颗粒与合金或金属的质量比为1:50至1:2。若氢化钛含量过低，那么发泡剂不能使铝熔体充分发泡，导致生产的泡沫铝的孔隙率过低，力学性能无法达到最优，若氢化钛含量过高，则发泡剂在铝熔体中发泡形成的气孔容易合并，泡沫铝的孔隙率会过大，成品发泡铝的吸能减震效果不佳。优选地，为保证发泡剂在使用过程中能稳定地产生小孔气泡，所述氢化钛颗粒的粒径为2μm-200μm，若氢化钛的粒径过大，则发泡剂在制备泡沫铝的过程中难以在铝熔体中产生小气泡，反之，若氢化钛的粒径过小，则在合金或金属中分散时容易发生团聚，影响发泡剂性能。优选地，氢化钛表面的氧化物层的分解温度大于氢化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包覆型发泡剂，其特征在于，包括氢化钛复合颗粒与合金或金属，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层，所述氢化钛复合颗粒分散于所述合金或金属中。

【技术特征摘要】
1.一种包覆型发泡剂，其特征在于，包括氢化钛复合颗粒与合金或金属，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层，所述氢化钛复合颗粒分散于所述合金或金属中。2.根据权利要求1所述的包覆型发泡剂，其特征在于，所述合金或金属能够与纯铝或铝合金润湿。3.根据权利要求1所述的包覆型发泡剂，其特征在于，所述合金为铝-镁合金、铝-锌合金、和/或含有铝、锂、镁、镓、铟及锡中至少一种元素的合金，所述金属为铝、锂、镁、镓、铟或锡。4.根据权利要求1所述的包覆型发泡剂，其特征在于，所述氢化钛复合颗粒的粒径为2μm-200μm。5.根据权利要求1所述的包覆型发泡剂，其特征在于，所述氢化钛复合颗粒与所述合金或金属的质量比为1:50至1:2。6.根据权利要求1所述的包覆型发泡剂，其特征在于，所述氧化物层的分解温度大于氢化钛的分解温度。7.根据权利要求1所述的包覆型发泡剂，其特征在于，所述氧化物层的材料为氧化钛。8.根据权利要求1所述的包覆型发泡剂，其特征在于，所述包覆型发泡剂的粒径为100μm-15mm。9.一种包覆型发泡剂制备方法，包括以下步骤：S11：提供氢化钛复合颗粒，所述氢化钛复合颗粒包括氢化钛颗粒及覆在所述氢化钛颗粒表面的氧化物层；S12：将所述氢化钛复合颗粒在熔融的合金或金属中分散；S13：将分散有所述氢化钛颗粒的所述合金或金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李言祥，周旭，程颖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11