[发明专利]一种利用多孔淀粉发泡制备泡沫金属的方法

说明书

本发明属于泡沫金属制备技术领域，提供了一种利用多孔淀粉发泡制备泡沫金属的方法。该方法将金属粉末与多孔淀粉进行混合，加水进行搅拌、升温，使得淀粉吸水膨胀，当其体积膨胀到一定限度后颗粒破裂，淀粉分子之间互相联结、缠绕成网状的含水胶体，干燥后烧结成型，同时去除内部的淀粉，即可制得泡沫金属。与传统方法相比，本发明采用的多孔淀粉使得金属的发泡倍数更高、泡孔尺寸较小、均匀稳定、具有较高的压缩强度及弹性模量，力学性能优良。同时制备过程简化，成本降、环保性较好，适宜大规模推广。

技术领域

本发明属于泡沫金属制备技术领域，提供了一种利用多孔淀粉发泡制备泡沫金属的方法。

背景技术

泡沫金属指孔隙度达到90%以上，具有一定强度和刚度的多孔金属材料。含有泡沫状气孔的金属材料与一般烧结多孔金属相比，泡沫金属的气孔率更高，孔径尺寸较大，可达7毫米。由于泡沫金属的密度小、孔隙率高、比表面积大从而使其具有非泡沫金属所没有的优异特性，例如：阻尼性能好，流体透过性强，声学性能优异热导率和电导率低等等。作为一种新型功能材料，它在电子、通讯、化工、冶金、机械、建筑、交通运输业中，其至在航空航天技术中有着广泛的用途。

按照制备工艺，可以将泡沫金属材料的制备方法进行分类：真空气相沉积、气相分解、电沉积、含有机支撑物烧结、简单烧结、粒状物料周围浇铸、熔模铸造、溅射法、金属沉积法、烧结法、铸造法、熔融金属发泡法。

通常采用的泡沫金属制备方法有着各自的优缺点。熔体发泡法是在金属液中加入发泡剂，使其受热产生分解，在溶液中形成气泡，然后冷却凝固。其缺点是发泡过程难以控制，溶液中的发泡剂分解产生气泡，气泡逐渐上浮并在上浮过程中合并长大，引起制品中气泡分布不均匀且局部气泡尺寸过大。渗流铸造法采用加压的方式使熔液渗入，加压方式有:固体压头加压法、气体加压法、差压法、真空吸铸法。差压法和真空法可以得到高质量的泡沫金属，因为在压力下金属液的渗流距离比较长，结晶出的金属骨架比较致密，使得泡沫金属具有较高的机械性能,缺点是需要一套抽气/真空系统及一套上下罐体。烧结法就是于较高温度时物料产生初始液相，在表面张力和毛细管现象的作用下，物料颗粒相互接触，相互作用，冷却后物料发生固结而成为泡沫金属，为了使物料易于成型，可采用粘结剂，但粘结剂必须在烧结时除去，为了提高泡沫金属的孔隙率，可采用填充剂，填充剂同样也需发生升华、溶解或分解，氯化铵和甲基纤维素均可作为填充剂。金属沉积法就是采用化学的或物理的方法把欲得泡沫金属的金属物沉积在易分解的有机物上，有电沉积和气相沉积两种。溅射法就是在反应器内维持可控的惰性气体压力，在等离子的作用下，通过电场的作用将金属沉积在基体上,与此同时，惰性气体的原子也一并沉积，升高温度，金属熔化时惰性气体发生膨胀形成一个一个空穴，冷却后即为泡沫金属。溅射法可有效地保留泡沫金属中的惰性气体，并且可用于泡沫非金属的制备。

现有技术有通过对泡沫金属载体进行预处理及改性，使其易于与金属接合，再向其中加入金属混合液与其混合，附着部分金属，然后再将金属粉末喷入其中，与混合植物根混合，经密封，冲洗，煅烧，即可得到一种孔径大小和分布、孔隙结构均匀，且附有多种金属的泡沫金属。另有将铝粉、氧化铁、石灰石、聚四氟乙烯与正己烷混合后于胶体磨中研磨，待干燥后过筛收集混合粉末，然后将其与助燃剂氯酸钾，引燃剂镁粉搅拌出料，加入模具后用镁条引燃，引发模具内物料自发反应，形成高温环境，使石灰石分解产生气体，使材料发泡，经洗涤干燥后，在高温条件下，使氢气扩散至发泡材料内部还原其中的金属氧化物，冷却即得高强耐磨泡沫铁合金。

综上所述,泡沫金属材料的优异特性无疑会使其在许多领域发挥越来越大的作用，泡沫金属应用的推广程度取决于材料性能对使用目的的适应程度和泡沫金属的制备成本，泡沫金属的制备工艺不同，所得到的泡沫金属的产品质量和成本也有差别。

发明内容