本發(fā)明公開了一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法，屬于材料制備技術領域。
背景技術：
泡沫鋁材料是一種新型功能材料，其發(fā)明已有了四十多年的歷史，它是金屬鋁基體中分散著無數(shù)氣泡的類似泡沫狀的超輕金屬材料，一般孔隙率為40～98％。泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過發(fā)泡工藝而成，同時兼有金屬和氣泡特征。它密度小、高吸收沖擊能力強、耐高溫、防火性能強、抗腐蝕、隔音降噪、導熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強、有過濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進行表面涂裝。
直至今日，國內(nèi)外已相繼研制出了生產(chǎn)泡沫鋁的方法，但基本上可分為兩種類型，一種是氣泡獨立存在，稱之為獨立氣泡型，也稱閉孔型；另外一種是氣泡呈連續(xù)狀態(tài)，稱之為連續(xù)氣泡型，也稱開孔型。其中閉孔型泡沫鋁材料所采用的生產(chǎn)工藝就是使氫化物在高溫鋁液中發(fā)泡，其降噪和過濾性能幾乎為零，雖具有一定的阻音效果，但其抗震減震及抗沖擊性能很差，原因一方面鑄造體內(nèi)泡與泡之間相互貫通的孔較少，再就是在生產(chǎn)過程中，氫化物難以攪拌均勻，造成所發(fā)出的泡體大中小極不均勻，泡體和泡體之間的聯(lián)合壁會產(chǎn)生球壁薄厚極不均勻的現(xiàn)象，甚至會在薄壁之處出現(xiàn)自然斷裂現(xiàn)象。
另外，目前最具有商業(yè)價值的泡沫鋁制備工藝水熔體發(fā)泡法，可以生產(chǎn)大尺寸且有規(guī)則的孔洞結構的閉孔泡沫鋁，但存在的問題主要表現(xiàn)在：（1）傳統(tǒng)工藝大都采用TiH2等作為發(fā)泡劑及金屬鈣作為增稠劑，TiH2類發(fā)泡劑分解速度快的特點使得該操作條件苛刻，成品率低；（2）昂貴的TiH2類發(fā)泡劑及金屬鈣的使用，也進一步提高了閉孔泡沫鋁的制造成本，因此，開發(fā)可替代TiH2類發(fā)泡劑的新型材料意義重大。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術問題：針對目前傳統(tǒng)泡沫鋁材料雖具有一定的阻音效果，但其抗震減震及抗沖擊性能很差，且在制備的過程中，操作條件苛刻，生產(chǎn)成本高，以及成品率低的現(xiàn)狀，提供了一種閉孔泡沫鋁材料的制備方法。該方法將制得的干燥納米碳酸鈣顆粒與氯化鈉攪拌，滴加海藻酸鈉，靜置沉淀，干燥后得包覆碳酸鈣顆粒，添加至增粘熔融鋁合金中，靜置成型，得混合熔融鋁合金后，再將其冷卻室溫，用液氮對其冷凍，并用無水乙醇沖洗，晾干后即可。本發(fā)明操作條件簡便，反應溫和，制備的過程中原料易得，減少了成本，且使得的制得的閉孔泡沫鋁材料成品率高，在持原有的阻音效果的同時提高了其抗震減震及抗沖擊性能，可進一步擴展其應用領域。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
（1）按質量比1:1，將質量濃度5%硝酸鈣溶液與質量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無沉淀產(chǎn)生后，靜置10～15min，隨后過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌3～5次后，將其置于65～80℃下干燥6～8h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；
（2）按質量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在200～300W下超聲振蕩處理3～5min，隨后對燒杯中滴加質量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超聲振蕩處理10～15min，隨后靜置沉淀，在1500～3000r/min下離心分離并收集下層沉淀，在35～40℃下干燥6～8h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；
（3）將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在750～800℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在850～1000r/min下攪拌混合5～10min后，制備得增粘熔融鋁合金；
（4）按質量比1:3，將步驟（2）制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1200～1500r/min下攪拌混合10～15min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；
（5）將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應釜中，在1～3MPa下用液氮對其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應釜中取出，在室溫下靜置5～10min后，用無水乙醇沖洗3～5次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本發(fā)明的應用方法是：將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長65～85cm，寬35～45cm的形狀，之后依次粘貼于門、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測，由于貼過了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的55～65dB降低到了35～45dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1～2倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場前景。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明操作條件簡便，反應溫和，制備的過程中原料易得，減少了成本，且使得的制得的閉孔泡沫鋁材料保持原有的阻音效果的同時提高了其抗震減震及抗沖擊性能；
（2）本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料成品率高，可進一步擴展其應用領域。
具體實施方式
首先按質量比1:1，將質量濃度5%硝酸鈣溶液與質量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無沉淀產(chǎn)生后，靜置10～15min，隨后過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌3～5次后，將其置于65～80℃下干燥6～8h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在200～300W下超聲振蕩處理3～5min，隨后對燒杯中滴加質量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在200～300W下超聲振蕩處理10～15min，隨后靜置沉淀，在1500～3000r/min下離心分離并收集下層沉淀，在35～40℃下干燥6～8h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在750～800℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在850～1000r/min下攪拌混合5～10min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1200～1500r/min下攪拌混合10～15min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應釜中，在1～3MPa下用液氮對其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應釜中取出，在室溫下靜置5～10min后，用無水乙醇沖洗3～5次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
實例1
首先按質量比1:1，將質量濃度5%硝酸鈣溶液與質量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無沉淀產(chǎn)生后，靜置10min，隨后過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌3次后，將其置于65℃下干燥6h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在200W下超聲振蕩處理3min，隨后對燒杯中滴加質量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在200W下超聲振蕩處理10min，隨后靜置沉淀，在1500r/min下離心分離并收集下層沉淀，在35℃下干燥6h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在750℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在850r/min下攪拌混合5min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1200r/min下攪拌混合10min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應釜中，在1MPa下用液氮對其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應釜中取出，在室溫下靜置5min后，用無水乙醇沖洗3次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本實例操作簡便，使用時，將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長65cm，寬35cm的形狀，之后依次粘貼于門、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測，由于貼過了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的55dB降低到了35dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場前景。
實例2
首先按質量比1:1，將質量濃度5%硝酸鈣溶液與質量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無沉淀產(chǎn)生后，靜置13min，隨后過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌4次后，將其置于75℃下干燥7h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在250W下超聲振蕩處理4min，隨后對燒杯中滴加質量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在250W下超聲振蕩處理13min，隨后靜置沉淀，在2500r/min下離心分離并收集下層沉淀，在38℃下干燥7h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在780℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在950r/min下攪拌混合8min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1350r/min下攪拌混合13min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應釜中，在2MPa下用液氮對其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應釜中取出，在室溫下靜置8min后，用無水乙醇沖洗4次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本實例操作簡便，使用時，將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長75cm，寬40cm的形狀，之后依次粘貼于門、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測，由于貼過了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的60dB降低到了40dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的1.5倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場前景。
實例3
首先按質量比1:1，將質量濃度5%硝酸鈣溶液與質量濃度3.5%碳酸鈉溶液攪拌混合，待攪拌混合至無沉淀產(chǎn)生后，靜置15min，隨后過濾并收集濾餅，用無水乙醇洗滌5次后，將其置于80℃下干燥8h，制備得干燥納米碳酸鈣顆粒；隨后按質量比1:5，將上述制備的干燥納米碳酸鈣于0.3mol/L氯化鈉溶液攪拌混合并置于燒杯中，在300W下超聲振蕩處理5min，隨后對燒杯中滴加質量濃度30%海藻酸銨溶液，控制滴加質量為氯化鈉溶液的1/2，待滴加完成后，再在300W下超聲振蕩處理15min，隨后靜置沉淀，在3000r/min下離心分離并收集下層沉淀，在40℃下干燥8h，制備得包覆碳酸鈣顆粒，備用；將鋁合金錠置于石墨坩堝中，在800℃下加熱使其完全熔融，待熔融完成后，按質量比1:50，將氯化鈉添加至熔融鋁合金中，在1000r/min下攪拌混合10min后，制備得增粘熔融鋁合金；隨后按質量比1:3，將上述制備的包覆碳酸鈣顆粒添加至增粘熔融鋁合金攪拌混合，在1500r/min下攪拌混合15min，隨后靜置成型，制備得混合熔融鋁合金；最后將上述制備的混合熔融鋁合金用冷水淬火并冷卻至室溫，再移至高壓反應釜中，在3MPa下用液氮對其快速冷凍，待冷凍完成后，將其從高壓反應釜中取出，在室溫下靜置10min后，用無水乙醇沖洗5次，隨后靜置晾干，即可制備得一種閉孔泡沫鋁材料。
本實例操作簡便，使用時，將本發(fā)明制得的閉孔泡沫鋁材料均勻裁制成長85cm，寬45cm的形狀，之后依次粘貼于門、內(nèi)墻壁以及天花板上，經(jīng)檢測，由于貼過了本發(fā)明閉孔泡沫鋁材料，使得房屋內(nèi)噪音可從原有的65dB降低到了45dB，另外抗震減震以及抗沖擊性能均為普通泡沫鋁材料的2倍，使用效果極其顯著，具有廣闊的市場前景。