一种超轻多孔金属纤维夹芯板的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超轻多孔金属纤维夹芯板的制备方法，该方法包括以下步骤：（１）金属面板粗糙敏化处理；（２）在处理好的金属面板上涂覆一层烧结活化层，将多孔金属纤维芯体夹在两块涂覆好所述烧结活化层的金属面板中间，在烘箱中烘干后形成多孔金属纤维夹芯板坯体；（３）将多孔金属纤维夹芯板坯体在真空烧结炉或氢气烧结炉中加压烧结，加压烧结后的多孔金属纤维夹芯板在液压机上平整。本发明专利技术烧结过程中给多孔金属纤维夹芯板施加压力，采用限位块确定多孔金属纤维夹芯板的最终厚度，制备的超轻多孔金属纤维夹芯板具有重量轻、比强度高、耐冲击，可以吸音、降噪、抗震、隔热等优良的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超轻结构材料和能量吸收材料制备
，具体涉及一 种超轻多孔金属纤维夹芯板的制备方法。
技术介绍
多孔金属夹芯结构亦称三明治结构，是超轻结构材料的典型代表，世 界各国对于该材料的研究很多。例如超轻多孔金属夹芯板中的泡沬铝三明 治结构的研究已经有大量的文献报道，而且已经用于高速列车和航天器中，这主要归功于其优越的性能高比强度、高比刚度、重量轻、吸音降 噪、抗震、隔热等。烧结金属纤维多孔材料具有高孔隙度、孔径细小、重 量轻等特点，可以作为三明治结构的芯体材料。汽车上釆用多孔金属纤维夹芯材料，不仅会大幅度降低对能源的需 求，减少环境污染。还可以使汽车具有出色的减震性、隔音性能和防震性 能。目前，对于多孔金属纤维夹芯材料国外有资料报道，其制备方法是将 直径小于2(Vm的不锈钢纤维切割成lmm的长度，不锈钢纤维在静电作用下垂直排列后粘附在预先涂有环氧树脂的不锈钢面板上。这种工艺制备的 多孔金属纤维夹芯材料中多孔金属纤维芯体和面板的结合强度低，而且制 备工艺复杂，实施困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种超轻多孔金属纤维夹 芯板的制备方法。釆用该方法制备的超轻金属纤维夹芯板，由上、下两个 致密面板和多孔金属纤维夹芯体三部分组成，具有重量轻、较高的比强度、比刚度和耐机械冲击和能量吸收特性。为解决上述技术问题，本专利技术釆用的技术方案是 一种超轻多孔金属 纤维夹芯板的制备方法，其特征在于制备过程为(1) 金属面板粗糙敏化处理将裁剪后的金属面板与多孔金属纤维 芯体结合的一面用洗涤剂清洗，烘干后用砂纸、钢刷子或者酸洗方法将金 属面板表面的氧化层去掉，再用刀具或钢刷子对金属面板表面进行刻划， 使金属面板形成高低不平的粗糙表面；(2) 在步骤(1 )中处理好的金属面板上涂覆一层与所述金属面板同 材质的金属粉末有机悬浮液作为烧结活化层，将多孔金属纤维芯体夹在两 块涂覆好所述烧结活化层的金属面板中间，保证两块金属面板平行，在烘 箱中烘干后形成多孔金属纤维夹芯板坯体；(3) 加压烧结将步骤(2)中的多孔金属纤维夹芯板坯体在真空烧 结炉或氢气烧结炉中烧结，烧结过程中给金属纤维夹芯板坯体施加压力-具体过程为将多孔金属纤维夹芯板坯体放在两块耐热刚性板中间，上部 耐热刚性板上放置加压重物，同时釆用设置在所述耐热刚性板上的限位块 限定夹芯板的厚度；(4) 烧结后处理将步骤(3)加压烧结后的多孔金属纤维夹芯板在 液压机上平整。上述步骤(1 )中所述金属面板的厚度为0.1mm 5mm。 上述步骤(2)中所述金属粉末有机悬浮液为质量百分比浓度为5%-10% 的不锈钢粉末聚乙烯醇悬浮液或不锈钢粉末甲基纤维素悬浮液。上述步骤(2)中所述多孔金属纤维芯体为烧结金属纤维多孔材料，或者是未烧结的金属纤维多孔材料成型坯料。上述骤(2)中所述烧结活化层的厚度不超过1 mm。上述骤(3)中所述烧结条件为烧结温度为1200°C 1320°C,保温时间为l-3小时，真空度在l(T2Pa以上。上述步骤(4)中所述多孔金属纤维夹芯板在液压机上平整的压力小于2Mpa。本专利技术与现有技术相比具有以下优点本专利技术烧结过程中给多孔金属 纤维夹芯板施加压力，釆用限位块限定多孔金属纤维夹芯板的厚度，制备 的超轻多孔金属纤维夹芯板具有重量轻、比强度高、耐冲击，可以吸音、 降噪、抗震、隔热等优良的性能。下面通过附图和实施例，对本专利技术做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术中加压烧结工艺采用的设备结构示意图。图中l-限位块，2-加压重物，3-耐热钢板，4-金属面板，5-多孔金属纤维芯体。 具体实施例方式本专利技术，制备过程为(1) 金属面板粗糙敏化处理对厚度为0.1mm 5mm的金属面板裁 剪成合适尺寸，然后将裁剪后的金属面板与多孔金属纤维芯体结合的一面 用洗涤剂清洗，烘干后用砂纸或者酸洗方法将金属面板表面的氧化层去 掉，再用刀具或钢刷子等对金属面板表面进行刻划，使金属面板形成高低不平的粗糙表面；(2) 在步骤(1)中处理好的金属面板上涂覆一层与所述金属面板同 材质的金属粉末有机悬浮液作为烧结活化层，将多孔金属纤维芯体夹在两 块涂覆好所述烧结活化层的金属面板中间，保证两块金属面板平行，在烘 箱中烘干后形成多孔金属纤维夹芯板坯体；其中，所述金属粉末有机悬浮 液为质量百分比浓度为5%-10%的不锈钢粉末聚乙烯醇悬浮液或不锈钢粉 末甲基纤维素悬浮液，所述烧结活化层的厚度不超过lmm;(3) 加压烧结将步骤(2)中的多孔金属纤维夹芯板坯体在真空烧 结炉或氢气烧结炉中烧结，烧结过程中给金属纤维夹芯板坯体施加压力；如图l所示，具体过程为将多孔金属纤维夹芯板坯体放在两块耐热刚性 板如耐热钢板3中间，上部耐热钢板3上放置加压重物2,同时釆用设置 在耐热钢板3上的限位块1限定夹芯板的厚度。(4)烧结后处理将步骤(3)加压烧结后的多孔金属纤维夹芯板在 液压机上平整，压力小于2Mpa。上述骤(3)中所述烧结条件为烧结温度为1200。C 1320。C,保温时 间为l-3小时，真空度在l(T2Pa以上。实施例1裁剪尺寸为150mmx 150隱厚度为0. 4mm的316L不锈钢板作为金属面 板4,在金属洗洁精水溶液中除表面油污、用粒度为80目的砂纸去除表面 氧化层，并进行粗造化处理。在处理好的面板上涂覆一层浓度为5%的超细 不锈钢粉末聚乙烯醇悬浮液。将烧结好的厚度为12mm、孔隙度为83. 5%的 多孔金属纤维芯体5夹在两块涂覆好烧结活化层的面板中间，保证两个面 板平行。将待烧结的三明治夹芯板在烘箱中烘干，即构成金属纤维三明治 结构坯体。坯体在烧结工艺温度为121(TC,保温时间为2h，真空度保 持在1.5x10-2Pa以上。将三明治烧结坯体放在两个8mm厚的耐热钢板3 中间，上部放置500g的加压重物2,限位块1的高度为llmm。烧结后的 三明治夹芯板在100吨液压机上平整，压力小于2MPa,并且保证夹芯板的 厚度为10mm。这样一个尺寸为150mmx 150mmx 10mm超轻金属纤维夹芯板制备完成。 实施例2利用气流铺制的丝径为8,的304不锈钢纤维多孔毛坯料制备成厚度 为5mm、设计孔隙度为70%的多孔纤维材料作为未烧结的多孔金属纤维芯 体。裁剪厚度为lmm的316不锈钢板，在金属洗洁精水溶液中刷除表面油 污、用3%的盐酸溶液除表面氧化层，并釆用刀子对表面进行刻画出粗造的 表面。在处理好的不锈钢金属面板4上涂覆一层浓度为l(W的超细不锈钢 粉末甲基纤维素悬浮液。将上述多孔金属纤维芯体5夹在两块涂覆好烧结活化层的不锈钢金属面板4中间，保证两个不锈钢金属面板4平行。将待烧结的三明治夹芯板在烘箱中烘干，即构成金属纤维三明治结构坯体。坯 体在烧结工艺温度为U8(TC,保温时间为2h,真空度保持在10—2Pa数 量级以上。将三明治烧结坯体放在两个8隱厚的耐热钢板3中间，上部放 置lkg的加压重物2,限位块1的高度为6mm。烧结后的三明治夹芯板在 IOO吨液压机上平整，压力小于2MPa，并且保证夹芯板的厚度不小于设计 厚度。这样一个超轻金属纤维夹芯板制备完成。权利要求1. ，其特征在于制备过程为(1)金属面板粗糙敏化处理将裁剪后的金属面板与多孔金属纤维芯体结合的一面用洗涤剂清洗，烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超轻多孔金属纤维夹芯板的制备方法，其特征在于制备过程为：　（１）金属面板粗糙敏化处理：将裁剪后的金属面板与多孔金属纤维芯体结合的一面用洗涤剂清洗，烘干后用砂纸、钢刷子或者酸洗方法将金属面板表面的氧化层去掉，再用刀具或钢刷子对金属面板表面进行刻划，使金属面板形成高低不平的粗糙表面；　（２）在步骤（１）中处理好的金属面板上涂覆一层与所述金属面板同材质的金属粉末有机悬浮液作为烧结活化层，将多孔金属纤维芯体夹在两块涂覆好所述烧结活化层的金属面板中间，保证两块金属面板平行，在烘箱中烘干后形成多孔金属纤维夹芯板坯体；　（３）加压烧结：将步骤（２）中的多孔金属纤维夹芯板坯体在真空烧结炉或氢气烧结炉中烧结，烧结过程中给金属纤维夹芯板坯体施加压力；具体过程为：将多孔金属纤维夹芯板坯体放在两块耐热刚性板中间，上部耐热刚性板上放置加压重物，同时采用设置在所述耐热刚性板上的限位块限定夹芯板的厚度；　（４）烧结后处理：将步骤（３）加压烧结后的多孔金属纤维夹芯板在液压机上平整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤慧萍，王建永，奚正平，朱纪磊，敖庆波，葛渊，李程，臧纯勇，乔吉超，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]