一种多孔铝复合板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多孔铝复合板的制备方法，其包括以下步骤：采用氟铝酸钾和Al12Si作为烧结助剂，将铝粉与烧结助剂混合均匀，将混合粉末放入石墨模具并将铝合金板盖在石墨模具上并倒置或将混合粉末放入凹型铝合金板中，得到组合结构，将组合结构烧结，控制铝粉粒径、烧结助剂含量及烧结参数，得到具有一定孔隙率的多孔铝复合板。本发明专利技术解决了现有技术存在的制备成本高、工艺复杂等技术问题，工艺简单、成本较低、多孔铝孔径大小及孔隙率可控、可靠性较高。可靠性较高。可靠性较高。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔铝复合板的制备方法


[0001]本专利技术涉及粉末冶金
，具体涉及一种多孔铝复合板的制备方法。

技术介绍

[0002]多孔铝合金具有低密度、比表面积大、高比刚度、高阻尼减震性能及高冲击能量吸收率等优良性能，通常将多孔铝与金属板进行复合提高其使用性能，在航空航天、3C等领域有广泛的应用前景。
[0003]多孔铝合金的孔径大小和孔的形状对组织和性能有很大的影响。目前制备方法有渗流铸造法、熔体发泡法、非水基凝胶溶胶法、放电等离子体烧结法等，但采用这些方法不能制备出同时满足孔径小、孔隙率高、孔径分布可控、热阻小、成本低、形状复杂的多孔铝材料。
[0004]目前将多孔铝与金属板进行复合的方法包括钎焊、轧制等。申请公布号为CN112677621A的中国专利技术专利公开了一种通过轧制将多孔铝板压合到金属板上的制备方法，用该方法制备的复合板金属和多孔铝板将的连接强度较高，但该制备方法复杂，且多孔铝的孔径及孔隙形状无法控制，而采用钎焊方法制备的复合板会增加界面接触热阻。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的制备成本高、工艺复杂等技术问题，本专利技术提出一种操作方法简单、多孔铝孔径大小及孔隙率可控、成本低、可靠性较高的多孔铝复合板的制备方法。
[0006]本专利技术提供一种多孔铝复合板的制备方法，包括如下步骤：
[0007]1)原料：选取粒度范围为1～200μm的铝粉，将所述铝粉和烧结助剂进行混合，得到混合均匀的混合粉末，其中，烧结助剂为氟铝酸钾粉末和Al12Si粉末的混合物；
[0008]2)装填：装填方式可为以下两种方式中的任意一种：
[0009]a)将所述混合粉末填充至石墨模具，将铝合金板覆于所述石墨模具表面，再将所述铝合金板和所述石墨模具倒置，得到组合结构；
[0010]b)将所述混合粉末填充至凹型铝合金板中，得到组合结构；
[0011]3)烧结：将所述组合结构在防氧化环境中烧结，烧结结束后，随炉冷却，得到多孔铝复合板，其中所述混合粉末经烧结转化为多孔铝。
[0012]优选地，铝粉的粒度范围为20～150μm。
[0013]优选地，在烧结后，所述制备方法还包括：将所得多孔铝复合板用稀硝酸进行冲洗，去除残余的氟铝酸钾，之后采用酒精进行清洗，干燥。
[0014]步骤1)中，烧结助剂为氟铝酸钾粉末和Al12Si粉末的混合物。其中，氟铝酸钾的作用是去除铝粉表面氧化膜，Al12Si熔点低于纯Al的熔点，在烧结时形成液相烧结，增大氟铝酸钾的钎剂活性，促进烧结的进行。
[0015]优选地，所述铝粉可为纯铝粉末。
[0016]优选地，所述铝粉和烧结助剂的质量比为6：1～3:1。通过调整烧结助剂的添加量可以控制多孔铝合金的孔隙率及孔径大小。
[0017]优选地，所述烧结助剂的粉末粒度范围为1
‑
100μm，优选1
‑
45μm。烧结助剂的粉末粒度越小，在添加含量较小的情况下，可以保证烧结助剂混合的均匀性，烧结活性较大。
[0018]优选地，基于所述混合粉末的总重量计，氟铝酸钾粉末的添加比例为5～15％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％。优选地，基于所述混合粉末的总重量计，Al12Si粉末的添加比例为5～15％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％。
[0019]优选地，所述烧结助剂中，氟铝酸钾粉末与Al12Si粉末的质量比可为3:1～1:3，例如可为3:1、2:1、1:1、1:2或1:3。
[0020]优选地，烧结可在烧结炉中进行。优选地，烧结温度可为590～620℃，例如可为590℃、600℃、610℃或620℃。优选地，烧结时间可为40～480min，优选40
‑
100min。优选地，以10～20℃/min的升温速率升温至烧结温度。例如，升温速率可为10℃/min、11℃/min、12℃/min、13℃/min、14℃/min、15℃/min、16℃/min、17℃/min、18℃/min、19℃/min或20℃/min。
[0021]优选地，步骤a)中，所述铝合金板为平板。
[0022]优选地，步骤b)中，所述凹型铝合金板包括凹型结构。所述凹型结构可为圆形或多边形。本专利技术对于所述凹型结构的形状没有特别限制，只要能盛放所述混合粉末即可。
[0023]优选地，所述铝合金板的材质为过烧温度为580℃以上的铝合金。所述铝合金板可为1060铝合金板、3003铝合金板或6063铝合金板。
[0024]优选地，步骤3)中，所述防氧化环境可为真空、还原性气氛或惰性保护气氛。所述还原性气氛可为氢气、一氧化碳、氮氢混合气中的一种。所述惰性保护气氛可为氮气、氩气、氦气气氛中的一种。
[0025]本专利技术还提供一种多孔铝复合板，通过上述制备方法获得。
[0026]优选地，所述多孔铝合金复合板中多孔铝的孔隙率可为10％
‑
70％，例如为10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。
[0027]优选地，多孔铝合金复合板的抗压强度可为15MPa以上。
[0028]优选地，所述多孔铝合金复合板中多孔铝的最大孔径可为5
‑
50μm，优选10
‑
45μm；渗透率可为1
×
10
‑
15
～1
×
10
‑
10
m2。
[0029]相比现有技术，本专利技术的优点在于：
[0030]1.本专利技术采用氟铝酸钾和Al12Si作为烧结助剂，在无压烧结的情况下即可制备具有复杂形状的多孔铝或铝合金板形状复杂的多孔铝复合板。由于氟铝酸钾无腐蚀，烧结后无需脱除，解决了造孔剂残留、孔洞形状不规则、脱除过程对基体产生影响等问题。
[0031]2.本专利技术可以通过调整烧结助剂的添加量来控制多孔铝合金的孔隙率及孔径大小。
[0032]3.本专利技术将多孔铝复合板一次成形，在保证材料可靠性的情况下，避免钎焊导致接触热阻增加的缺陷。
[0033]4.本专利技术工艺简单，操作灵活，成本较低。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例1中制备得到的多孔铝复合板中多孔铝的扫描电镜照片。
[0035]图2为本专利技术实施例2中制备得到的多孔铝复合板中多孔铝的扫描电镜照片。
[0036]图3为本专利技术实施例3中制备得到的多孔铝复合板中多孔铝的扫描电镜照片。
[0037]图4为本专利技术实施例1中制备得到的多孔铝复合板中多孔铝与铝合金板界面处截面的金相照片。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔铝复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)原料：选取粒度范围为1～200μm的铝粉，将所述铝粉和烧结助剂进行混合，得到混合均匀的混合粉末，其中，烧结助剂为氟铝酸钾粉末和Al12Si粉末的混合物；2)装填：装填方式可为以下两种方式中的任意一种：a)将所述混合粉末填充至石墨模具，将铝合金板覆于所述石墨模具表面，再将所述铝合金板和所述石墨模具倒置，得到组合结构；b)将所述混合粉末填充至凹型铝合金板中，得到组合结构；3)烧结：将所述组合结构在防氧化环境中烧结，烧结结束后，随炉冷却，得到多孔铝复合板，其中所述混合粉末经烧结转化为多孔铝。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝粉和烧结助剂的质量比为6：1～3：1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，烧结温度为590～620℃；以10～20℃/min的升温速率升温至烧结温度；烧结时间为40～480min。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，烧结助剂的粉末粒度范围为1
‑
100μm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爵灵，王林山，王蕊，郑逢时，梁雪冰，胡强，汪礼敏，
申请(专利权)人：北京有研粉末新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：