一种发泡剂及制备方法和制备泡沫铝或铝合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种发泡剂及制备方法和制备泡沫铝或铝合金的方法。该发泡剂的制备方法为：将一定粒径的MgCO

【技术实现步骤摘要】
一种发泡剂及制备方法和制备泡沫铝或铝合金的方法
本专利技术涉及一种发泡剂及制备方法和制备泡沫铝或铝合金的方法。
技术介绍
目前，泡沫铝或铝合金是一种基体内随机分布着封闭孔洞的新型金属材料。它集质轻、隔声、隔热、吸能减震、比强度高等特性于一体，是一种具备多种优良性能的综合性材料。其在航空航天、轨道交通、生物医疗、建筑和军事等领域具有十分广阔的应用前景。例如航天飞船的返回舱座椅、发动机减震支架、高速公路隔声屏障、建筑装饰的墙板等领域都应用了泡沫金属材料。泡沫铝或铝合金的制备方法有很多，例如熔体发泡法、渗流铸造法、熔模铸造法、粉末冶金法、二次发泡法、压力铸造法等。由于熔体发泡法具有成本低、工艺简便的特点，被作为生产泡沫铝及铝合金的主要方法之一。在泡沫金属材料的制备过程中，发泡剂是影响熔体发泡过程的重要因素，传统的发泡剂有TiH2、ZrH2、MgH2、CaCO3、MgCO3等，但都存在各自的问题。例如CN107254597B公开了一种熔体发泡法制备铝合金的新型发泡剂，该专利中使用酚醛树脂对TiH2进行包覆，延迟了TiH2分解温度，但TiH2成本较高，后续的处理再次提升了成本。CN101338388公开了一种利用CaCO3作为发泡剂制备泡沫铝的方法，CaCO3既作为发泡剂又作为增粘剂使用，大大降低了发泡成本。但是Ca粒成本较高，且CaCO3的分解温度较高，增加了冷却时间，加剧了排液作用对孔结构稳定性的影响。CN108467961A公开了一种硫酸铜或硫酸铜混合物的新型发泡剂，但是该发泡剂分解产生SO2对环境产生污染。此外MgCO3作为一种发泡剂由于不被铝合金熔体润湿，且自身比重较纯铝及铝合金低，在发泡过程中容易浮在熔体表面，导致搅拌时有大量的MgCO3粉末溢出，影响发泡过程且造成环境污染。
技术实现思路
本专利技术公开了一种发泡剂及制备方法和制备泡沫铝或铝合金的方法，以解决现有技术的上述问题或其他潜在问题中的任意问题。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是：一种发泡剂，所述发泡剂包括：MgCO3粉末和载体金属粉末，二者的比例为(0.1～10)：1。进一步，所述MgCO3粉末的粒径为1～300μm，所述载体金属粉末的粒径为1～300μm。进一步，所述载体金属粉末包括Cu、Al、Mg、Fe及其合金中的一种。本专利技术还提供一种制备上述的发泡剂的方法，所述方法具体包括以下步骤：S1)按照设计成分比例分别称取MgCO3粉末和载体金属粉末，搅拌均匀，得到混合物料；S2)将S1)得到混合物料置于球磨机中，在球磨转速为20～200r/min，球磨时间为1～72h，即得到发泡剂。本专利技术的另一目的还提供一种采用上述发泡剂制备泡沫铝或铝合金的方法，所述方法具体包括以下步骤：步骤1：制备铝或铝合金的金属熔体；步骤2：加入增粘剂对步骤1制备的金属熔体进行增粘处理；步骤3：向经步骤2处理后的金属熔体中加入发泡剂，搅拌进行发泡，保温，冷却后即得到发泡铝或铝合金。进一步，所述泡沫铝或铝合金具有光洁的致密表层，厚度为0.5～2mm，内部孔隙率为40～88％。进一步，所述铝合金为铝铜合金、铝硅合金、铝镁合金、铝锌合金、铝钪合金中的一种。进一步，所述步骤1的具体工艺为：将铝或铝合金在模具中加热至熔融，并在550～680℃保温25～35min，得到金属熔体；进一步，所述步骤2中的增粘剂为Ca粒或发泡剂，加入量为占金属熔体的0.5～10wt％；加入后以400～1000rpm的转速搅拌5～10min。进一步，所述步骤3的具体工艺为：再加入占金属熔体的0.5～10wt％的发泡剂，以800～1500rpm的转速搅拌0.5～3min，保温20～90s，冷却。本专利技术的有益效果：由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下特点，本专利技术的发泡剂热分解温度接近纯铝或铝合金的熔点，符合良好的发泡剂特性；载体粉末既能与纯铝或铝合金润湿又具有良好的塑性。在球磨过程中能够将MgCO3粉末镶嵌在颗粒表层或包裹入内部，形成以载体表面或内部载有细小MgCO3颗粒的复合体。避免了MgCO3发泡剂在制备泡沫金属过程中由于不被金属熔体润湿而溢出，造成环境污染以及所制备的产品孔结构不均匀等问题，同时具有良好的增粘效果。该新型发泡剂成本低、无污染，且可用做增粘剂替代Ca粒或SiC颗粒，进一步节约成本。附图说明图1为本专利技术的实施例1中制备的发泡剂的微观形貌及元素分布扫描电镜图。图2为本专利技术的实施例1中制备的发泡剂的DSC-TG曲线图。图3为本专利技术实施例5中利用实施例1的新型发泡剂与MgCO3发泡剂在发泡过程中的对比图；图3a为MgCO3；图3b实施例1的新型发泡剂。图4为本专利技术实施例5中用该新型发泡剂与传统的MgCO3制备的泡沫铝样品剖面对比图；图4a为实施例5中MgCO3作为发泡剂制备的泡沫铝；图4b为采用实施例1中的新型发泡剂制备的泡沫铝。具体实施方式以下将结合附图详细说明本专利技术的技术方案。以下实例未完全涵盖本专利权利要求范围。本专利技术一种发泡剂，所述发泡剂包括：MgCO3粉末和载体金属粉末，二者的比例为(0.1～10)：1。所述MgCO3粉末的粒径为1～300μm，所述载体金属粉末的粒径为1～300μm。所述载体金属粉末包括Cu、Al、Mg、Fe及其合金中的一种。一种制备上述的发泡剂的方法，所述方法具体包括以下步骤：S1)按照设计成分比例分别称取MgCO3粉末和载体金属粉末，搅拌均匀，得到混合物料；S2)将S1)得到混合物料置于球磨机中，在球磨转速为20～200r/min，球磨时间为1～72h，即得到发泡剂。一种采用上述发泡剂制备泡沫铝或铝合金的方法，所述方法具体包括以下步骤：步骤1：制备铝或铝合金的金属熔体；步骤2：加入增粘剂对步骤1制备的金属熔体进行增粘处理；步骤3：向经步骤2处理后的金属熔体中加入发泡剂，搅拌进行发泡，保温，冷却后即得到泡沫铝或铝合金。所述泡沫铝或铝合金具有光洁的致密表层，厚度为0.5～2mm，内部孔隙率为40～88％。所述铝合金为铝铜合金、铝硅合金、铝镁合金、铝锌合金、铝钪合金中的一种。所述步骤1的具体工艺为：将铝或铝合金在模具中加热至熔融，并在550～680℃保温25～35min，得到金属熔体；所述步骤2中的增粘剂为Ca粒或发泡剂，加入量为占金属熔体0.5～10wt％；加入后以400～1000rpm的转速搅拌5～10min。所述步骤3的具体工艺为：加入占金属熔体0.5～10wt％的发泡剂，以800～1500rpm的转速搅拌0.5～3min，保温20～90s，冷却。实施例1新型发泡剂的制备：采用粒径20μm的Cu粉与粒径10μm的MgCO3粉末以2:1的比例混合，以100rpm的转速球磨48h。在球磨过程中由于MgCO3颗粒呈脆性而破碎成更细小的颗粒，Cu颗粒由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发泡剂，其特征在于，所述发泡剂包括：MgCO

【技术特征摘要】
1.一种发泡剂，其特征在于，所述发泡剂包括：MgCO3粉末和载体金属粉末，二者的比例为(0.1～10)：1。


2.根据权利要求1所述的发泡剂，其特征在于，所述MgCO3粉末的粒径为1～300μm，所述载体金属粉末的粒径为1～300μm。


3.根据权利要求1所述的发泡剂，其特征在于，所述载体金属粉末为Cu、Al、Mg、Fe或其合金中的一种。


4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述的发泡剂的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
S1)按照设计成分比例分别称取MgCO3粉末和载体金属粉末，搅拌均匀，得到混合物料；
S2)将S1)得到混合物料置于球磨机中，球磨转速为20～200r/min，球磨时间为1～72h，即得到发泡剂。


5.一种采用如权利要求4得到的所述发泡剂制备泡沫铝或铝合金的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：制备铝或铝合金的金属熔体；
步骤2：将增粘剂加入到步骤1制备的金属熔体进行增粘处理；
步骤3：向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，朱东帆，刘雄军，吴渊，蒋虽合，吕昭平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11