[发明专利]一种开孔海绵结构的铝质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种铝质的开孔海绵结构及其建立方法。

背景技术

开孔的海绵结构的金属材料因其平均密度小，比强度高，导热好，表面积大，孔径可调等特性具有良好的导热、吸音、减震和电磁屏蔽的性能而广泛应用于复合材料、热交换、吸附材料、过滤材料及用作热管等相变传热器件的毛细结构。市场上现有的开孔海绵结构金属多是以电铸、烧结等工艺生产铜、镍、铁等化学活性较低的金属，铝质材料因其高的化学活性很难生产出开孔的海绵结构。

目前，主要采用模铸的方式得到海绵结构的铝质材料，例如，张伟开等在“海绵铝的形成及其孔结构”中公开了的海绵铝及其制备方法是以聚氨酯海绵为模板，采用渗流铸造法和熔模铸造法得到具有网状空隙的石膏模具，再将铝熔体烧铸到模具中，石膏去除后，得到孔隙率为92～98％的三维结构的海绵铝。该方法同样可以得到海绵铝，但是其工艺复杂，操作条件要求较高，尤其对石膏的要求较高，因此该方法制得的海绵结构的铝质材料成本高。并且很难得到孔径1mm以下的海棉铝结构。本发明受限于铝粉直径不能太大，较适合制作孔径1mm以下小孔隙的海绵结构开孔铝。

左孝青等在“粉末冶金法制备通孔泡沫铝”中公开了一种采用压制法利用造孔剂NaCl、铝粉和钢球获得封闭孔体的泡沫铝，该方法通过控制球料比、混料时间、转速、压制方式、压制压力、压制速度、烧结温度等操作条件才可以得到，并且还需要在压制前在模壁上抹上润滑剂，可见该方法工艺条件要求较高、操作复杂。

发明内容

为了解决现有技术存在的制备成本高，工艺复杂、操作条件较高的技术问题，本发明提供一种成本低、操作简便的海绵结构的铝质材料的制备方法。

为实现本发明的目的，本发明第一方面提供一种开孔海绵结构的铝质材料及其制备方法，包括以下步骤：

将纯铝粉和主要成份为铝的粘接剂进行混合处理，得到混合均匀的混合物；

在防氧化环境中，对所述混合物进行加热处理，使加热温度达到粘接剂熔化而纯铝粉未熔化的程度；

熔化后的液态粘接剂在表面张力的作用下聚集在所述纯铝粉颗粒的连接处，经冷却处理后，粘接剂凝固，将铝粉颗粒连接在一起，得到海绵结构的铝质材料；

其中，所述防氧化环境包括：向所述混合物中加入去氧化剂，再对混合物进行加热处理。

需要说明的是，由于粘接剂的主要成份为铝，因此本申请所得到的海绵结构的铝质材料有较高的纯度。

其中，所述防氧化环境还包括：将所述混合物置于加入了去氧化剂的保护气氛中。

其中，所述防氧化环境还包括：真空环境。

其中，所述防氧化环境还包括：被混合物密集填充，含有很少空气的密闭环境。

其中，所述保护气氛中是指，惰性气体或还原性气体保护环境。

其中，所述惰性气体是指氮气，氩气或其他具有相同惰性特性的气体。

其中，所述还原性气体是指氢气等具有还原特性的气体。

其中，所述纯铝粉与粘接剂的混合比例按重量份计为：纯铝粉8-12、粘接剂2-3。

优选的，所述纯铝粉与粘接剂的混合比例按重量份计为：纯铝粉8、粘接剂2。

其中，所述铝粉为氮气雾化纯铝粉，纯度≥99％。

特别是，所述铝粉的颗粒度为60-200目。

特别是，所述粘接剂的颗粒度为100-500目。

其中，所述去氧化剂的加入量按重量份计与铝粉的配比为：去氧化剂0-0.7、铝粉8-12。

优选地，惰性气体保护环境下所述去氧化剂的加入量按重量与铝粉的比例为去氧化剂0.3：铝粉8。

其中，所述粘结剂为铝硅镁合金粉或铝硅合金粉。

特别是，所述粘结剂的颗粒直径是纯铝粉直径的1/2以下。

其中，所述去氧化剂为镁粉，或氟铝酸钾，或氯化钾、氟化钾和氯化铵的混合物。

特别是，所述镁粉纯度>99％。

特别是，所述氟铝酸钾为分析纯≥99.7％。

特别是，所述氯化锌、氟化钾与氯化铵的混合物中氯化锌、氟化钾与氯化铵重量比 为3-7：1-3：0.5-2。

优选地，所述氯化锌、氟化钾与氯化铵的混合物中氯化锌、氟化钾与氯化铵的重量比为5：2：1。

优选地，所述防氧化环境还包括：真空环境，或将所述混合物置于保护气氛中。

其中，所述保护气氛为纯氢气，纯氮气，纯氩气，或氢气与氮气的混合气体。

其中，所述氢气与氮气的混合气体中氢气的体积百分比含量小于等于4％。