泡沫金属是一种结构-功能一体化的结构和功能材料。目前泡沫金属以铝和铝合金泡沫金属为主,其他泡沫金属有镁、铜、钛、铅、锌、镍和钢等。
制备工艺
目前已经商品化的泡沫产品主要有:熔模铸造复制生产的Duocel开孔泡沫铝;用沉积法生产的Incofoam开孔镍泡沫;用熔体发泡法产生的Alporas闭孔铝泡沫;用粉末加工致密化发泡法生产的Alulight闭孔泡沫铝。
泡沫金属的主要制备工艺
性能特点
1 吸声性能
泡沫金属受到声波作用时,孔内介质(空气)在声波作用下产生周期性的振动而与孔壁摩擦形成摩擦热,从而消耗一部分能量;其次,孔内介质在声波作用下发生压缩—膨胀形变使一部分声能变为热能,对消声起主导作用;另外,泡沫材料本身也可以因弹性振动而消耗一部分声能。
泡沫金属用于制作各种环保消声材料。
2 抗冲击性能
泡沫金属有较高的孔隙率,具有特殊的压缩应力—应变特性,抗冲击性能优于其他材料。泡沫金属的吸能能力可达490 KJ/m3~3430 KJ/m3,是一种有效地防撞与防震材料,在精密仪器包装中具有非常好的应用场景。
3 导热性能
泡沫金属孔径较大,孔隙率较高,在大量的孔隙中存在有低导热系数的空气介质,其导热性随着孔隙率的增加而呈指数下降的趋势,其表观导热系数为金属或合金的0.1~0.01倍。
4 电磁屏蔽性能
泡沫材料的电磁屏蔽性能远比纯铁、含铜粉涂料优良, 泡沫铝对电磁波具有优良的屏蔽作用,特别是对高频电磁波的屏蔽效果更好。由于它具有这种良好的屏蔽性能, 用它可以建造电子装备室、电子设备等。
5 其他性能
除以上的性能以外, 泡沫材料还具有许多其它的优良性能, 例如阻尼特性(由于泡沫金属由金属骨架孔隙所构成, 组织极不均匀, 应力—应变曲线中含有一段很长的平台区, 因而它是一种具有很高能量吸收特性的高阻尼材料);良好的透过性;较好的耐火性、相当大的比电阻、优良的可加工工艺性能、密度小(约为铝的1/2 的1/10)等。
多孔金属膜材料
1 定义
对于担载膜,以多孔金属为基体,金属、金属氧化物、合金为膜材,用于过滤等用途的膜叫多孔金属膜。
对于非担载膜,膜材为金属或合金,且用于过滤分离的膜叫多孔金属膜。多孔金属膜分为非对称多孔金属膜和对称多孔金属膜,非对称多孔金属膜包括粉末烧结多孔金属膜(膜层为金属或合金)和多孔金属复合膜(膜层为金属氧化物)。孔径范围一般为0.01~10μm。
非对称多孔金属膜结构分为支撑体和膜层,支撑体是多孔金属,如多孔钛、多孔镍、多孔不锈钢、金属丝网、金属纤维毡,膜层通常为金属或金属氧化物或合金等材料,如不锈钢、Ni及镍合金、Ti、TiO2、Al2O3等。支撑层孔径较大,强度较高,对分离层起到支撑补强的作用。分离层孔径较小,用于过滤精度控制。
2 优点
具有良好的机械加工性能、焊接性能和密封性能;
机械强度高,可增大压差来提高渗透率,增大膜的分离能力;
可在高温下使用,具有良好的热传导性能,膜组件中的热应力小;
耐强酸、强碱的腐蚀,可用于极端pH料液的分离操作,对物料具有良好的适应性;
密封性能好,具有良好的焊接性能,膜组件易于连接;
清洗、消毒容易,且不会引起膜材料劣化;
可用于高固体物含量或高浓度料液的分离,膜污染非常小;
使用寿命长;
吸附量大,支撑性好,过滤面积大,可在线清洗,不影响生产。
3 制备工艺
目前多孔金属膜材料的制备工艺分为:固态粒子烧结法、相分离法、薄膜沉积法。
固态粒子烧结法
工艺分为悬浮液制备、涂膜工艺、干燥和烧结等工序。
影响膜孔径和孔径分布的因素有金属粉料体系、粉体颗粒形状、颗粒大小、粒度分布、黏结剂黏度、添加剂及烧结温度。
悬浮液制备工艺采用的粉末有钛粉、不锈钢粉、纳米二氧化钛粉,对于纳米二氧化钛粉末选用水或酒精即可分散均匀,对于钛粉、不锈钢粉末要选用黏度大的分散剂,可选用聚乙烯醇胶体作为分散剂。
涂膜工艺一般有刷涂、浸渍、抽滤、喷涂、离心等方法。
不同涂膜工艺的比较
4 应用
多孔金属膜材料可用于处理生活废水、生物废水,玉米糖浆澄清过滤、发酵醪液菌丝体过滤、回收苛性钠、油脂净化、分离和富集微生物、过滤发酵液、超高纯气体过滤、果汁行业过滤等。
多孔金属材料应用汇总
来源:高端铝联合体