一种大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法技术

一种大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，涉及一种泡沫铝夹芯板的制备方法。目的是解决现有方法制备的泡沫铝夹芯板的芯板和面板界面结合强度低和无法制备大尺寸的泡沫铝夹芯板的问题。方法：一、将铝合金面板进行锯切、表面处理和组装焊接制成一端敞口的长方体壳体；二、将芯材粉末混合均匀并由长方体壳体的敞口端灌装至长方体壳体中，密封敞口端，得到轧制坯料；三、将轧制坯料进行冷轧，然后进行热轧，再依次进行去应力退火、锯切和发泡。本发明专利技术制备的泡沫铝夹芯板规格达到(10～40)mm×1000mm×1000mm，界面为冶金结合，能够应用在汽车制造等多个领域。

【技术实现步骤摘要】
一种大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法
本专利技术涉及一种泡沫铝夹芯板的制备方法。
技术介绍
目前泡沫铝夹芯板均为采用熔体发泡法或粉末冶金法制备泡沫铝芯板，熔体发泡法中泡沫铝芯板与钢或铝等面板通过聚醋酸乙烯酯粘接得到夹芯板，在使用过程中芯板和面板存在界面结合强度不高，胶层易失效老化等缺点。粉末冶金法包括模具压制法如模具压制法，该方法是将面板与混合过的粉末一起置入模具中，在液压机上进行冷压后进行热压，得到圆片状等可发泡夹芯板预制体，最后置于封闭发泡模具中加热，冷却凝固后得到夹芯板；此种方法在制备过程中需要冷压后热压，并且还需要在模具中进行发泡，不但限制泡沫铝夹芯板成品的大小，而且只能制备出同模具大小一样的产品，使得产品相对单一。因此，具有界面冶金结合特点的泡沫铝夹芯板的研究处于起步阶段，存在质量不稳定、生产工序多、成品率低、成本高的问题，尺寸一般小于50×100mm。真正适宜于工业化生产的大规格(长1000×宽1000mm)且高性能冶金结合铝合金泡沫铝夹芯板的制备工艺还不成熟与完善，尚未实现稳定的生产供应。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有方法制备的泡沫铝夹芯板的芯板和面板界面结合强度低和无法制备大尺寸的泡沫铝夹芯板的问题，提出一种大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法。本专利技术大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法按照以下步骤进行：一、将铝合金面板进行锯切、表面处理和组装焊接制成一端敞口的长方体壳体；二、将芯材粉末混合均匀并由长方体壳体的敞口端灌装至长方体壳体中，密封敞口端，得到轧制坯料；所述芯材粉末由纯铝粉、纯硅粉、纯镁粉、纯铜粉和发泡剂组成；所述发泡剂为预处理的氢化钛；氢化钛的预处理工艺为：在450℃～510℃保温2～4h；三、将轧制坯料进行冷轧，然后进行热轧，再依次进行去应力退火、锯切和发泡。本专利技术有益效果为：本专利技术提出一种适宜工业化生产且工艺简化的大规格高性能冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，实现面板与泡沫芯层的冶金结合，泡孔结构均匀可控，材料具有良好的板型精度和表面质量，所制备夹芯板具有较宽的应用领域。制备过程中，采用包套壳体的方式，简化了生产工艺，包套轧制的方式确保了芯层粉末的均匀性和一致性，最后通过发泡工艺所得泡沫铝芯板的具有较高的膨胀率和均匀的泡孔，并且工艺可重复性高，所制备复合板的质量稳定。采用的面板合金为铝合金，能够提高泡沫夹芯板的强度、板型精度和表面质量作用。采用的芯材由各种合金粉末和发泡剂组成，芯材粉末中的各种合金粉末和发泡剂主要作用是在高温加热过程中形成闭孔泡沫芯，发泡过程中闭孔泡沫芯和面板合金为半熔融状态，实现了界面的冶金结合。本专利技术制备的泡沫铝夹芯板规格达到(10～40)mm×1000mm×1000mm，界面为冶金结合，能够应用在汽车制造等多个领域。例如做为减震材料、吸能材料、隔音材料或隔热材料，用于制备汽车顶盖板、地板或保险杠的制备。本专利技术制备的泡沫铝夹芯板的界面结合强度为75～90MPa，三点抗弯强度为48～55MPa，吸能能力达到25～30J/cm3；当声波频率在400～2000Hz之间时，隔音系数达到0.65以上；在200MHz下，屏蔽电磁波60～70dB；与具有相同尺寸、相同铝合金面板和相同泡沫铝芯板的胶结泡沫铝夹芯板相比，本专利技术制备的泡沫铝夹芯板的抗弯强度提高了60％，吸能能力提高了15％，使得本专利技术泡沫铝夹芯板不仅满足了汽车与交通工业的选材需求，而且是一种极具发展潜力的新型复合材料。附图说明图1为实施例1制备的大规格泡沫铝夹芯板的截面的金相组织照片；图2为实施例1制备的大规格泡沫铝夹芯板的截面照片。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。具体实施方式一：本实施方式大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法按照以下步骤进行：一、将铝合金面板进行锯切、表面处理和组装焊接制成一端敞口的长方体壳体；二、将芯材粉末混合均匀并由长方体壳体的敞口端灌装至长方体壳体中，密封敞口端，得到轧制坯料；所述芯材粉末由纯铝粉、纯硅粉、纯镁粉、纯铜粉和发泡剂组成；所述发泡剂为预处理的氢化钛；氢化钛的预处理工艺为：在450℃～510℃保温2～4h；为了在发泡过程中充分释放氢化钛中的气体介质，获得高孔隙率的泡沫板，并防止氢化钛在热轧加热过程中提前发生化学反应，导致气体介质挥发，对发泡剂氢化钛进行预处理，使氢化钛表面形成Ti膜层，Ti膜层包裹氢化钛后降低了H的内扩散速率，提高氢化钛的稳定性。芯材粉末采用型号为SYH-600的三维混料机进行混料，然后将芯材粉末灌装在长方体壳体中，并采用耐高温密封材料如硅酸铝毡密封长方体壳体的敞口端，将密封好的壳体端头采用贯穿上下表面的铆钉进行铆接处理使其具备轧制条件；三、将轧制坯料进行冷轧，然后进行热轧，再依次进行去应力退火、锯切和发泡。本实施方式有益效果为：本实施方式提出一种适宜工业化生产且工艺简化的大规格高性能冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，实现面板与泡沫芯层的冶金结合，泡孔结构均匀可控，材料具有良好的板型精度和表面质量，所制备夹芯板具有较宽的应用领域。制备过程中，采用包套壳体的方式，简化了生产工艺，包套轧制的方式确保了芯层粉末的均匀性和一致性，最后通过发泡工艺所得泡沫铝芯板的具有较高的膨胀率和均匀的泡孔，并且工艺可重复性高，所制备复合板的质量稳定。采用的面板合金为铝合金，能够提高泡沫夹芯板的强度、板型精度和表面质量作用。采用的芯材由各种合金粉末和发泡剂组成，芯材粉末中的各种合金粉末和发泡剂主要作用是在高温加热过程中形成闭孔泡沫芯，发泡过程中闭孔泡沫芯和面板合金为半熔融状态，实现了界面的冶金结合。本实施方式制备的泡沫铝夹芯板规格达到(10～40)mm×1000mm×1000mm，界面为冶金结合，能够应用汽车制造等多个领域。例如做为减震材料、吸能材料、隔音材料或隔热材料，用于制备汽车顶盖板、地板或保险杠的制备。本实施方式制备的泡沫铝夹芯板的界面结合强度为75～90MPa，三点抗弯强度为48～55MPa，吸能能力达到25～30J/cm3；当声波频率在400～2000Hz之间时，隔音系数达到0.65以上；在200MHz下，屏蔽电磁波60～70dB；与具有相同尺寸、相同铝合金面板和相同泡沫铝芯板(厚度和密度相同)的胶结泡沫铝夹芯板相比，本实施方式制备的泡沫铝夹芯板的抗弯强度提高了60％，吸能能力提高了15％，使得本实施方式泡沫铝夹芯板不仅满足了汽车与交通工业的选材需求，而且是一种极具发展潜力的新型复合材料。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述表面处理工艺为：对铝合金面板进行单面机械打磨以去除表面氧化层，然后酸碱洗所打磨表面。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述酸碱洗的工艺为：首先对铝合金面板的其中一个表面采用80～120g/L的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：/n一、将铝合金面板进行锯切、表面处理和组装焊接制成一端敞口的长方体壳体；/n二、将芯材粉末混合均匀并由长方体壳体的敞口端灌装至长方体壳体中，密封敞口端，得到轧制坯料；/n所述芯材粉末由纯铝粉、纯硅粉、纯镁粉、纯铜粉和发泡剂组成；/n所述发泡剂为预处理的氢化钛；氢化钛的预处理工艺为：在450℃～510℃保温2～4h；/n三、将轧制坯料进行冷轧，然后进行热轧，再依次进行去应力退火、锯切和发泡。/n

【技术特征摘要】
1.一种大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：
一、将铝合金面板进行锯切、表面处理和组装焊接制成一端敞口的长方体壳体；
二、将芯材粉末混合均匀并由长方体壳体的敞口端灌装至长方体壳体中，密封敞口端，得到轧制坯料；
所述芯材粉末由纯铝粉、纯硅粉、纯镁粉、纯铜粉和发泡剂组成；
所述发泡剂为预处理的氢化钛；氢化钛的预处理工艺为：在450℃～510℃保温2～4h；
三、将轧制坯料进行冷轧，然后进行热轧，再依次进行去应力退火、锯切和发泡。


2.根据权利要求1所述的大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，其特征在于：步骤一所述表面处理工艺为：对铝合金面板进行单面机械打磨以去除表面氧化层，然后酸碱洗所打磨表面。


3.根据权利要求2所述的大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，其特征在于：所述酸碱洗的工艺为：首先对铝合金面板的其中一个表面采用80～120g/L的NaOH溶液浸蚀8～15min，用流动清水清洗后，再用质量浓度为20～30％的HNO3溶液清洗至铝合金面板表面的黑色碱蚀物完全去除，最后烘干。


4.根据权利要求1所述的大规格冶金结合泡沫铝夹芯板的制备方法，其特征在于：步骤一所述铝合金面板材质为3XXX铝合金中的一种。

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【专利技术属性】
技术研发人员：雷金琴，王国军，丛福官，路丽英，张磊，任伟才，张立君，郑天，王迪，车德财，邱大伟，
申请(专利权)人：东北轻合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23