一種孔結構可調的泡沫鋁制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于泡沫鋁制備技術領域，特別涉及一種孔結構可調的泡沫鋁制備方法。
【背景技術】
[0002] 泡沫鋁是一種在鋁基體中均勻分布著大量連通或不連通孔洞的新型輕質多功能 材料，同時兼有金屬和氣泡特征的新型金屬材料，是一種結構與功能一體化的新型金屬材 料。基于泡沫鋁輕質的結構可用于建筑工程和交通工具的構件，基于泡沫鋁中空多孔的結 構可用于催化劑載體材料，基于泡沫鋁基體不完全連續的結構可用于阻燃和隔音，基于開 孔泡沫鋁的氣孔貫通結構可用于強制對流換熱，總之，泡沫鋁材料在人們生活的方方面面 扮演者越來越重要的角色。
[0003] 泡沫鋁根據成型后泡沫鋁孔的結構，泡沫鋁分為開孔泡沫鋁（多孔鋁）和閉孔泡沫 鋁(胞狀鋁)，開孔泡沫鋁孔隙率在50~99%，孔徑一般為〇 0. 8~2mm，各孔相互連通；閉孔泡 沫鋁孔隙率在80%以下，孔徑一般為〇2~5mm，各孔互不相通。現有技術中常見的開孔泡沫 鋁的制備方法有：滲流鑄造法和熔模鑄造法，滲流鑄造法通過所選顆粒的大小來控制泡沫 金屬的孔徑大小，此方法所成型的泡沫鋁不僅孔隙率較低，而且生產工藝較為復雜；所謂熔 模鑄造工藝，簡單說就是用易熔材料制成可熔性模型，在其上涂覆若干層特制的耐火涂料， 經過干燥和硬化形成一個整體型殼后，再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型，然后把型殼置 于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后將鑄型放入焙燒爐中經過高溫焙燒(如采用高強度 型殼時，可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒)，鑄型或型殼經焙燒后，于其中澆注熔融 金屬而得到鑄件，該方法制備的泡沫鋁鑄件孔結構三維貫通，連貫性好，結構穩定，孔隙率 可達94%以上，采用聚氨酯材料作為聚氨酯熔模，是泡沫鋁模鑄造法中常用的材料。但是， 目前泡沫鋁消失模鑄造法中采用的聚氨酯熔模的筋較細，相應地生產出的泡沫鋁筋也較 細，故強度不高，同時也給澆注工藝帶來相當大的困難。

【發明內容】

[0004] 為了通過增加泡沫鋁筋的直徑，解決泡沫鋁筋較細這個問題的同時，達到孔結構 可調的目的，并且能夠增加成型后泡沫鋁材料的強度，使澆注工藝變得簡單易行，本發明提 供一種孔結構可調的泡沫鋁制備方法。
[0005] 本發明采用的技術方案為。
[0006] -種孔結構可調的泡沫鋁制備方法，其特征是：所述的孔結構可調的泡沫鋁依次 按如下步驟進行制備： (一)、聚氨酯熔模的制備 1) 、準備具有孔結構的初始聚氨酯泡沫； 2)、噴膠：將初始聚氨酯泡沫置于轉盤上，并連同轉盤以7~10r/min的轉速勻速轉動， 在初始聚氨酯泡沫上均勻噴涂氣凝膠； 3)、熱塑性聚合物粉末涂覆：將涂有氣凝膠的聚氨酯泡沫置于轉盤上，并連同轉盤以 7~10r/min的轉速勻速轉動，在涂有氣凝膠的聚氨酯泡沫上均勻的涂覆熱塑性聚合物粉末， 直至熱塑性聚合物粉末不能再粘在聚氨酯泡沫上為止； 4) 、凝固：加熱爐預熱至50±5°C，將經過撒粉后獲得的聚氨酯泡沫置于加熱爐中，以 7±2°C /min的加熱速度加熱至120±10°C，然后保溫20±5min ; 5) 、聚氨酯泡沫筋的粗化：重復上述第1)~4)步，直至聚氨酯泡沫筋的尺寸滿足使用要 求，即獲得聚氨酯熔模； (二) 、石膏型制備 將前步(一）處理后獲得的聚氨酯熔模放入模具內，將原料組成及其重量百分比：石膏 粉：硫酸鎂：水=85 :15 :54的石膏漿原料混合，并將石膏漿原料均勻攪拌，直至石膏漿中沒 有氣泡溢出為止，然后將石膏漿緩慢灌入模具內，最后石膏漿經自硬化、烘干、脫模及焙燒 后獲得石膏型； (三) 、熔融態鋁液澆注 將前步(二)獲得的石膏型在650 ± 10 °C預熱3~5h，同時熔煉鋁液，熔融態鋁液經精煉劑 精煉除雜后澆注入石膏型中，澆注溫度為750± 10°C，將澆注有熔融鋁液的石膏型置于負壓 系統中； (四) 、熔融的鋁液澆注3~5min后，將石膏型和凝固的鋁一同從負壓系統中取出，并放置 于20°C水中冷卻，然后將石膏型通過射流的方式清除，最終得到所需的泡沫鋁材料。
[0007] 所述的初始聚氨酯泡沫的孔隙率為98±0. 2%，孔密度為lOppi彡P p彡40ppi。
[0008] 所述的聚氨酯泡沫筋的粗化步驟可以重復進行1~6次。
[0009] 所述的負壓系統，制備孔隙率為98%的泡沫鋁時所用的負壓設定值為-0. 2MP，泡 沫鋁的孔隙率每減少3%，負壓的設定值相應減少0. 02MP。
[0010] 所述的泡沫鋁材質為ZL102。
[0011] 本發明與現有技術相比具有以下有益效果。
[0012] 1、生產獲得的泡沫鋁筋的尺寸可根據泡沫鋁應用時所承受的力的大小而進行調 整。
[0013] 2、獲得的開孔鑄造泡沫鋁孔隙率較高，滿足實際應用的需求。
[0014] 3、復模性好，孔尺寸分布均勻。
[0015] 4、筋的加粗可以減小鋁液流動阻力，提高澆注充型能力。
【附圖說明】
[0016] 下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0017] 圖1為本發明中初始聚氨酯泡沫立體結構示意圖。
[0018] 圖2為本發明中初始聚氨酯泡沫平面結構示意圖。
[0019] 圖3為本發明中聚氨酯泡沫凝固過程加熱保溫工藝曲線圖。
[0020] 圖4為本發明中石膏型制備過程加熱保溫工藝曲線圖。
[0021] 圖5為本發明中經實施例二制備的孔隙率為95. 5%的泡沫鋁孔結構掃描電子顯微 圖。
[0022] 圖6為本發明中經實施例四制備的孔隙率為88. 9%的泡沫鋁孔結構掃描電子顯微 圖。
[0023] 圖7為本發明中經實施例六制備的孔隙率為82. 1%的泡沫鋁孔結構掃描電子顯微 圖。
【具體實施方式】
[0024] 本【具體實施方式】中所采用的初始聚氨酯泡沫可由市場上直接購得，所使用 的氣凝膠是產自3M公司的super77噴膠，所使用的熱塑性聚合物粉末為產自德國的 FA-7035-SG412熱塑性粉末涂料。
[0025] 如圖1-3所示，本發明可以根據以下實例實施實現，但不限于以下實例，在本發明 中所使用的術語，除非有另外的說明，一般具有本領域普通技術人員通常理解的含義。在以 下的實例中，未詳細描述的各種過程和方法是本領域中公認的常規方法。
[0026] 實施例一 (一)、聚氨酯熔模的制備 準備初始聚氨酯泡沫，孔隙率為98%，孔密度為lOppi，本實施例將直接購得的、聚氨 酯泡沫筋未經粗化的聚氨酯泡沫直接作為聚氨酯熔模。
[0027] (二)、石膏型制備 將前步(一）所述的聚氨酯熔模放入模具內，然后將配方按質量比為：石膏粉：硫酸鎂： 水=85 :15 :54的石膏漿原料混合，并將石膏漿原料均勻攪拌，直至石膏漿中沒有氣泡為止， 然后將石膏漿緩慢灌入模具內，最后石膏漿經自硬化、烘干、脫模及焙燒后獲得石膏型，所 述的石膏型，首先，在加熱溫度為ll〇°C、保溫3. 5h自硬化；其次，升高加熱溫度為240°C、保 溫2. 5h烘干；再次，升高加熱溫度為360°C、保溫2h脫模；最后，升高加熱溫度為720°C、保 溫4h焙燒后獲得石膏型。
[0028] (三)、熔融態鋁液澆注 將前步(二）獲得的石膏型在650°C預熱5h，同時熔煉ZL102鋁液，用精煉劑精