本發明涉及泡沫金屬材料領域,尤其涉及一種高強度泡沫鋁。
背景技術:
泡沫金屬是多孔體中所有孔隙的體積與多孔體總體積之比達到90%以上,具有一定強度和剛度的多孔金屬。泡沫金屬的制備有粉末冶金法和電鍍法,前者通過向熔體金屬添加發泡劑制得泡沫金屬;后者通過電沉積工藝在聚氨酯泡沫塑料骨架上復制成泡沫金屬。
泡沫銅的導電性和延展性好,且制備成本比泡沫鎳低,導電性能更好,可將其用于制備電池負極(載體)材料、催化劑載體和電磁屏蔽材料。特別是泡沫銅用于電池作電極的基體材料,具有一些明顯的優點,但由于銅的耐腐蝕性能不如鎳好從而也就限制了它的一些應用。孔隙度到達90%以上的,具有一定強度和剛度的多孔金屬。在石油化工、航天航空、環保中制造凈化、過濾、催化支架、電極等裝置。
工業及科學技術的不斷進步,離不開基礎材料的發展與革新。泡沫金屬的出現,為諸多工藝方法提供了新的思路及解決方案。不同于其他化學纖維多孔材料,除了均勻的孔隙與更大的比表面積以及輕質等特性,同時還具有優良的金屬機械性能和熱、電等物理特性,并比聚合泡沫更易再生,這些優越性能使泡沫金屬涉及的應用范圍越來越廣。這類金屬孔隙度高,孔隙直徑可達至毫米級。
含有泡沫狀氣孔的金屬材料與一般燒結多孔金屬相比,泡沫金屬的氣孔率更高,孔徑尺寸較大,可達7毫米。由于泡沫金屬是由金屬基體骨架連續相和氣孔分散相或連續相組成的兩相復合材料,因此其性質取決于所用金屬基體、氣孔率和氣孔結構,并受制備工藝的影響。通常,泡沫金屬的力學性能隨氣孔率的增加而降低,其導電性、導熱性也相應呈指數關系降低。當泡沫金屬承受壓力時,由于氣孔塌陷導致的受力面積增加和材料應變硬化效應,使得泡沫金屬具有優異的沖擊能量吸收特性。泡沫金屬材料獨特的三維孔隙結構提供了更大的比表面積,適宜于各種高溫及腐蝕領域,比如油井防砂、汽車(尤其是柴油機)尾氣。
泡沫鋁及其合金質輕,具有吸音、隔熱、減振、吸收沖擊能和電磁波等特性,適用于導彈、飛行器和其回收部件的沖擊保護層,汽車緩沖器,電子機械減振裝置,脈沖電源電磁波屏蔽罩等。泡沫金屬材料獨特的力學性能使其成為優良的吸能材料,同樣其保有的金屬特性使其在建筑,特種零件等諸多領域擁有良好的表現。
泡沫鎳由于有連通的氣孔結構和高的氣孔率,因此具有高通氣性、高比表面積和毛細力,多作為功能材料,用于制作流體過濾器、霧化器、催化器、電池電極板和熱交換器等。泡沫鎳及鐵鎳材料作為泡沫金屬材料研究所的優勢產品已廣泛用于過濾、電池、催化領域。隨著社會城市化、科技化、人性化的發展,設計一種干燥快、附著力強、沖擊強度高、硬度高和抗劃痕負荷性好的高強度泡沫鋁,以滿足市場需求,是非常必要的。
技術實現要素:
解決的技術問題:
本申請針對現有泡沫鋁耐磨性差、耐腐蝕性差、通孔率低、密度高和發泡不均勻的技術問題,提供一種高強度泡沫鋁。
技術方案:
一種高強度泡沫鋁,原料按重量份數配比如下:三氧化二鋁100份,發泡劑1-5份,碳化硅10-30份,銀2-6份,金6-10份,鉑1-5份,鈀4-8份,鋯0.5-4.5份,鈦0.1-2份,聚酯多元醇15-35份,有機硅酮5-25份,環戊烷1-20份,辛酸亞錫12-18份,N,N-二甲基環己胺3-7份,鋁鐵合金30-50份。
作為本發明的一種優選技術方案:所述高強度泡沫鋁的原料按重量份數配比如下:三氧化二鋁100份,發泡劑2-4份,碳化硅15-25份,銀3-5份,金7-9份,鉑2-4份,鈀5-7份,鋯1.5-3.5份,鈦0.5-1.5份,聚酯多元醇20-30份,有機硅酮10-20份,環戊烷5-15份,辛酸亞錫13-17份,N,N-二甲基環己胺4-6份,鋁鐵合金35-45份。
作為本發明的一種優選技術方案:所述高強度泡沫鋁的原料按重量份數配比如下:三氧化二鋁100份,發泡劑2份,碳化硅15份,銀3份,金7份,鉑2份,鈀5份,鋯1.5份,鈦0.5份,聚酯多元醇20份,有機硅酮10份,環戊烷5份,辛酸亞錫13份,N,N-二甲基環己胺4份,鋁鐵合金35份。
作為本發明的一種優選技術方案:所述高強度泡沫鋁的原料按重量份數配比如下:三氧化二鋁100份,發泡劑4份,碳化硅25份,銀5份,金9份,鉑4份,鈀7份,鋯3.5份,鈦1.5份,聚酯多元醇30份,有機硅酮20份,環戊烷15份,辛酸亞錫17份,N,N-二甲基環己胺6份,鋁鐵合金45份。
作為本發明的一種優選技術方案:所述高強度泡沫鋁的原料按重量份數配比如下:三氧化二鋁100份,發泡劑3份,碳化硅20份,銀4份,金8份,鉑3份,鈀6份,鋯2.5份,鈦1份,聚酯多元醇25份,有機硅酮15份,環戊烷10份,辛酸亞錫15份,N,N-二甲基環己胺5份,鋁鐵合金40份。
有益效果:
本發明所述一種高強度泡沫鋁,采用以上技術方案和現有技術相比,具有以下技術效果:1、密度174-178kg/m3,通孔率98-99.9%;2、沖擊強度300-400J,壓縮強度320-360MPa;3、吸聲效果好,發泡均勻,孔隙率95-99%;4、耐磨且耐腐蝕,氣孔直徑15-25mm,比重輕30-50%,可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
具體實施方式
實施例1
按重量份數配比稱取三氧化二鋁100份,氫化鈦1份,碳化硅10份,銀2份,金6份,鉑1份,鈀4份,鋯0.5份,鈦0.1份,聚酯多元醇15份,有機硅酮5份,環戊烷1份,辛酸亞錫12份,N,N-二甲基環己胺3份,鋁鐵合金30份。
將三氧化二鋁、碳化硅、銀、金、鉑、鈀、鋯、鈦和鋁鐵合金投入球磨機中球磨20h,再加入剩余原料球磨10h。
將球磨后的原料升溫至900℃,加入發泡劑,在800rpm轉速下攪拌5min,吹入空氣、氮氣或氬氣,煅燒6h,冷卻后即可。
密度178kg/m3,通孔率98%;沖擊強度300J,壓縮強度320MPa;吸聲效果好,發泡均勻,孔隙率95%;耐磨且耐腐蝕,氣孔直徑15mm,比重輕30%,可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
實施例2
按重量份數配比稱取三氧化二鋁100份,氫化鈦5份,碳化硅30份,銀6份,金10份,鉑5份,鈀8份,鋯4.5份,鈦2份,聚酯多元醇35份,有機硅酮25份,環戊烷20份,辛酸亞錫18份,N,N-二甲基環己胺7份,鋁鐵合金50份。
將三氧化二鋁、碳化硅、銀、金、鉑、鈀、鋯、鈦和鋁鐵合金投入球磨機中球磨30h,再加入剩余原料球磨20h。
將球磨后的原料升溫至1100℃,加入發泡劑,在1200rpm轉速下攪拌25min,吹入空氣、氮氣或氬氣,煅燒12h,冷卻后即可。
密度177kg/m3,通孔率98.5%;沖擊強度330J,壓縮強度330MPa;吸聲效果好,發泡均勻,孔隙率96%;耐磨且耐腐蝕,氣孔直徑18mm,比重輕35%,可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
實施例3
按重量份數配比稱取三氧化二鋁100份,氫化鈦2份,碳化硅15份,銀3份,金7份,鉑2份,鈀5份,鋯1.5份,鈦0.5份,聚酯多元醇20份,有機硅酮10份,環戊烷5份,辛酸亞錫13份,N,N-二甲基環己胺4份,鋁鐵合金35份。
將三氧化二鋁、碳化硅、銀、金、鉑、鈀、鋯、鈦和鋁鐵合金投入球磨機中球磨20h,再加入剩余原料球磨10h。
將球磨后的原料升溫至900℃,加入發泡劑,在800rpm轉速下攪拌5min,吹入空氣、氮氣或氬氣,煅燒6h,冷卻后即可。
密度176kg/m3,通孔率99%;沖擊強度350J,壓縮強度340MPa;吸聲效果好,發泡均勻,孔隙率97%;耐磨且耐腐蝕,氣孔直徑20mm,比重輕40%,可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
實施例4
按重量份數配比稱取三氧化二鋁100份,氫化鈦4份,碳化硅25份,銀5份,金9份,鉑4份,鈀7份,鋯3.5份,鈦1.5份,聚酯多元醇30份,有機硅酮20份,環戊烷15份,辛酸亞錫17份,N,N-二甲基環己胺6份,鋁鐵合金45份。
將三氧化二鋁、碳化硅、銀、金、鉑、鈀、鋯、鈦和鋁鐵合金投入球磨機中球磨30h,再加入剩余原料球磨20h。
將球磨后的原料升溫至1100℃,加入發泡劑,在1200rpm轉速下攪拌25min,吹入空氣、氮氣或氬氣,煅燒12h,冷卻后即可。
密度175kg/m3,通孔率99.5%;沖擊強度380J,壓縮強度350MPa;吸聲效果好,發泡均勻,孔隙率98%;耐磨且耐腐蝕,氣孔直徑22mm,比重輕45%,可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
實施例5
按重量份數配比稱取三氧化二鋁100份,氫化鈦3份,碳化硅20份,銀4份,金8份,鉑3份,鈀6份,鋯2.5份,鈦1份,聚酯多元醇25份,有機硅酮15份,環戊烷10份,辛酸亞錫15份,N,N-二甲基環己胺5份,鋁鐵合金40份。
將三氧化二鋁、碳化硅、銀、金、鉑、鈀、鋯、鈦和鋁鐵合金投入球磨機中球磨25h,再加入剩余原料球磨15h。
將球磨后的原料升溫至1000℃,加入發泡劑,在1000rpm轉速下攪拌15min,吹入空氣、氮氣或氬氣,煅燒9h,冷卻后即可。
密度174kg/m3,通孔率99.9%;沖擊強度400J,壓縮強度360MPa;吸聲效果好,發泡均勻,孔隙率99%;耐磨且耐腐蝕,氣孔直徑25mm,比重輕50%,可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
以上實施例中的所有組分均可以商業購買。
上述實施例只是用于對本發明的內容進行闡述,而不是限制,因此在和本發明的權利要求書相當的含義和范圍內的任何改變,都應該認為是包括在權利要求書的范圍內。