[发明专利]一种制备泡沫铝的专用高氢化钛粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及泡沫铝制备所涉及的发泡剂领域，尤其是指一种用于制备泡沫铝的专用高氢化钛粉及其制备方法。

背景技术

泡沫铝兼有金属和气泡特征。它密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。泡沫铝具有的优异物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性使得泡沫铝在当今材料领域具有广阔的应用前景，被视为21世纪最有开发前途的工程材料之一，特别是在交通运输工业，航天事业和建筑结构工业等方面。泡沫铝百度百科介绍及生产技术现状及展望一文中提及泡沫铝在美国、日本等发达国家进行产业化生产，我国虽有几十个单位在研究泡沫铝的产业化生产，但由于没有研制出适合生产泡沫铝的发泡剂而导致目前还没有一家投入规模化生产，能生产出有使用价值的产品，。例如中国专利201110252119.4中由生石灰和焦炭组成，其成分配比为生石灰20～40wt％，焦炭30～50wt％、余量锰矿为发泡剂制作泡沫铝；中国专利200510200512.3采用碳酸钙、碳酸氢钠粉、碳化硅、稀土、镁、钛和硅制备而成的发泡剂，由于金属钛具备优良的吸气性能，采用氢化钛粉作为发泡剂也是目前常用的制备泡沫铝的方法之一，制备泡沫铝的常用工艺是将铝粉或铝合金粉与少量的发泡剂混匀后压制成实体块后加热到接近或高于混合物溶点的高温，在加热过程中发泡剂分解释放出大量气体（氢），迫使实体块膨胀形成多孔的泡沫铝材料，但采用发泡剂制备的泡沫铝存在孔径尺寸难于控制、孔的均匀分布性较差、成品率太低等技术难题尚没得到有效解决，导致实际上我国泡沫铝生产还停留在实验阶段而无法实现产业化生产，国产泡沫铝在高铁及航空等领域的使用还在试运用阶段，因此生产出适用生产泡沫铝的发泡剂并实现产业化对于我国的经济发展具有极其重要的作用，是突破国外技术封锁实现泡沫铝国内产业化生产的关键。

发明内容

本发明所要解决的是提供一种制备泡沫铝的专用高氢化钛粉及其制备方法，制备泡沫铝的专用高氢化钛粉作为制备泡沫铝的发泡剂使用具备单位放气量大、放气速度较低且稳定、气孔分布均匀且直径差异性较小，所制备的泡沫铝成品率及优良率高，达到了产业化的生产要求，充分满足了目前航空航天、高铁、轮船等技术领域对用于制备泡沫铝的发泡剂的使用要求，对实现我国泡沫铝产业化生产及突破国外技术封锁实现泡沫铝国内产业化生产具有极其重要的意义。

本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案是：

本发明提供一种制备泡沫铝的专用高氢化钛粉，其中制备泡沫铝的专用高氢化钛粉的休止角不大于45度，粒度0.3μm至3μm，质量百分比组成为：Ti：89-91.5%；H≥5%；Al₂O₃：1.5-2.5%；Mg:0.04-0.06%；N：0.5-1%，余为不可避免杂质。

本发明另一目的是提供一种用于制备泡沫铝的专用高氢化钛粉的制备方法，制备工艺步骤依顺序为：

a)原料准备，将海绵钛、残钛等作为原料进行表面净化、烘干、破碎后待用；

b)一次氢化，采用氢化法将原料氢化成氢化钛后采用低温气流磨造粒，筛分后粒度为5μm至10μm，主要含量为氢化钛的一级钛粉；其中氢化前用碱液和酸液除去钛表面的氧化膜，然后在500～600℃的氢化温度和氢气压力高于0.1MPa条件下通入过量氢气后氢化1～10h；

c)渗镁渗铝，将粒度为0.3μm至2μm的雾化球型碳酸镁(MgCO3)粉和氧化铝粉加入一级钛粉后充分混合为二级钛粉,其中加入的氧化铝粉质量是一级钛粉的1.5-2.5%、加入的雾化球型碳酸镁(MgCO3)粉质量是一级钛粉的1.5-2.0%；

d)渗氮，向二级钛粉中加入氮气，在0.1-0.3MPa氮气压力下、200～300℃下保温30分钟至60分钟后空冷制成三级钛粉，其中通入氮气质量是二级钛粉的0.6-1.2%；

其中步骤d中向二级钛粉中加入氮气是在0.2-0.3MPa下进行的。

其中,常温下钛不与氮发生反应但在高温时钛与氮会发生激烈反应,本步骤是在通入氮气增压至0.1-0.3MPa，在200～300℃的较低温度下生成少量的Ti—N固溶体，钛粉中的Ti—N固溶体是一种间隙固溶体，在泡沫铝制备中起到减缓放氢速度及增加液态铝粘度，使得气泡分布均匀且大小一致。