[发明专利]一种耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料的制备方法，利用熔体发泡法制备闭孔泡沫铝材料，然后在闭孔泡沫铝材料表面进行预镀镍层，最后在预镀镍层上进行Ni‑W共沉积，得到耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料。本发明通过表面Ni‑W合金镀层的制备，进一步提高泡沫铝材料的力学性能、耐蚀特性以及吸能特性，本发明中预镀镍层可有效促进后续Ni‑W镀层在材料表面的沉积，提高结合力，本发明相对于泡沫铝基体及单一金属涂层，其性能可显著提高，该方法操作简单，对设备参数要求较低，且泡沫铝材料的屈服强度提高45％，单位体积能量吸收值提高38％，自蚀电位正移，腐蚀电流减小，扩大了泡沫铝材料的应用领域。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料的制备方法。

背景技术

泡沫铝是一种轻质功能材料，具有超轻结构，优异的吸能、吸声、电磁屏蔽等特性，在交通运输，材料建筑，航天航空，军事装备等领域有十分广泛的应用。然而，泡沫铝自身强度较低，且其表面形成的氧化膜致密性差，耐蚀性不佳。因此，提高泡沫铝材料的强度及耐蚀性对拓展其应用范围尤为重要。

在泡沫铝力学性能改善方面，目前主要通过改善基体材料、掺杂增强相、采用复合结构等方式来实现。但耐蚀性能没有得到较大突破。为同时实现多孔材料强度及耐腐蚀特性的提升，表面处理是一种最有效手段，包括表面陶瓷化、有机膜包覆、表面金属电沉积等方式。采用等离子体电解氧化(PEO)涂层处理技术，可应用于不同结构、不同密度的开孔泡沫铝以提高其机械性能。泡沫铝表面生成一定厚度的α-Al₂O₃及γ-Al₂O₃使其屈服强度提高。陶瓷膜的存在，也使泡沫铝自蚀电位明显正移，耐蚀性提高。但此方法以牺牲基体材料为前提，因此更适用于密度较高的泡沫材料，且使材料更具缺陷敏感性。

泡沫铝表面电沉积可有效改善上述对基体材料的限制。目前，沉积金属主要是铜、镍、锌等。压缩过程中，由于较高强度金属层包覆，泡沫材料屈服强度及承载能力有所提升。镀镍后泡沫金属的自蚀及点蚀电位有所提高。

然而，泡沫铝表面单一金属的沉积对提高其屈服强度作用有限，增强效果往往不足15％，耐蚀性改善并不显著。因此，有必要设计制备新型泡沫铝复合材料，进一步提升其强度、吸能及耐蚀性，以扩大其应用领域。

发明内容

本发明目的是为了弥补已有技术缺陷，提供一种耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料的制备方法，可显著提高泡沫铝材料耐蚀、强度及吸能特性。

为实现上述目的，本发明通过以下方案予以实现：

本发明提供了一种耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料的制备方法，利用熔体发泡法制备闭孔泡沫铝材料，然后在闭孔泡沫铝材料表面进行预镀镍层，最后在预镀镍层上进行Ni-W共沉积，得到耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料，具体包括以下步骤：

(1)将一定质量工业纯铝放入坩埚，置入炉体升温使其完全熔化，熔化完成后加入金属钙，搅拌2min，再加入TiH₂，搅拌2min，搅拌完成后进行发泡，最后取出坩埚空冷，得到纯铝基闭孔泡沫铝材料；

(2)预镀Ni处理：将电解液A注入到电沉积设备的电解槽中，分别将闭孔泡沫铝材料、不锈钢板连接到电沉积设备的电源阴极和阳极，并浸没在电解液A中进行电沉积，在闭孔泡沫铝材料的表面镀Ni层，得到镀Ni闭孔泡沫铝材料；

(3)Ni-W共沉积：将电解液B注入到电沉积设备的电解槽中，分别镀镍闭孔泡沫铝材料、不锈钢板连接到电沉积设备的电源阴极和阳极并浸没在电解液B中进行电沉积，在镀Ni闭孔泡沫铝材料的表面镀Ni-W层，得到耐蚀、高吸能特性泡沫铝复合材料。

优选地，步骤(1)中加入金属钙时搅拌速度为800-1200r/min，加入TiH₂时搅拌速度为2000-3000r/min，发泡时间为3-10min。