[发明专利]泡沫铝夹芯结构的制备方法无效
申请号: | 200910036769.8 | 申请日: | 2009-01-13 |
公开(公告)号: | CN101773993A | 公开(公告)日: | 2010-07-14 |
发明(设计)人: | 郑明军 | 申请(专利权)人: | 广东海洋大学 |
主分类号: | B22D11/10 | 分类号: | B22D11/10 |
代理公司: | 湛江市三强专利事务所 44203 | 代理人: | 庞爱英 |
地址: | 524088*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 泡沫 铝夹芯 结构 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种制备泡沫铝夹芯结构的方法。
背景技术
泡沫铝夹芯结构是一种以泡沫铝作为芯材,以实体铝作为表层材料的一 种轻质高比强度、高比刚度结构件。由于夹芯材料是泡沫铝,因此它同时具 备冲击能量吸收、隔声、吸声、电磁屏蔽等性能,实现了结构材料的多功能 化,具有广阔的应用前景。特别是在航天、航空、航海、陆上等交通工具上 作为承重结构件使用,将能大幅降低能耗、提高运输能力及运输速度。目前 泡沫铝夹芯结构的制造方法主要有两种,一种是将泡沫铝和铝板用金属胶粘 合在一起,缺点是不耐高温,易老化,只能制备板材,不能制备异型件;另 一种方法是采用粉末冶金发泡工艺,缺点是工艺复杂、效率低、成本高、高 孔隙率泡沫铝三明治板制备困难。
发明内容
针对现有技术存在的缺点,本发明公开了一种用铸造法制备泡沫铝夹芯 结构的方法,该方法具有制备效率高、工艺简单、成本低、易实现流水作业 的特点。
第一步:采用线切割将泡沫铝加工成符合使用要求的任意尺寸结构件(可 以是平板或异型件),经洗净烘干后对其表用碱液及酸液进行除锈去油处理, 然后用清水洗净并烘干。
第二步:将K3AlF6和KAlF4按1∶1~2混合后加热至熔融状态再冷却结 晶,将结晶物磨成粉状。
第三步:将粉末加入水,调制成粉末∶水=1∶2~4的悬浊液,均匀涂抹 在泡沫铝工件表面。
第四步:将泡沫铝工件置入模具,然后放入520℃~585℃保温2分钟。
第五步:取出模具,将加热到500~580℃的熔融铝合金熔液注入模具, 冷却后即得到泡沫铝夹芯结构。
铝合金成分包括Al、Si、Zn、Cu(可根据实际要求选用)、Mg(可根据实际 要求选用),其质量百分比为,Si:5%~13%,Zn:0.1%~10%,Cu:0~6 %,Mg:0~5%,余量铝。除锈去油处理是先将泡沫铝浸入20~35g/L的 NaOH,20~30g/L的Na2CO3水熔液中,溶液温度40~60℃,时间2~6分 钟,然后放入15%HNO3水熔液中浸泡约1~5分钟后取出并用清水洗净。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1.本发明利用K3AlF6与KAlF4的共晶体在熔融状态下铺展到泡沫铝工件表 面并溶解工件表面的氧化膜。将加热到浇铸温度的铝合金熔液注入模具 后,铝合金熔液向泡沫铝基体内扩散,形成固熔体。泡沫铝基体内也会有 少量铝熔进铝合金熔液,冷却后即达到冶金结合。不会发生胶结所遇到的 老化问题。
2.本发明中,铝合金中适量的Mg也可以起到还原剂的作用,破坏Al表面 的氧化膜。
3.本发明中,铝硅合金熔点在520℃~610℃,接近纯铝熔点667℃,因此耐 高温性能远优于胶接。
4.本发明中,泡沫铝芯材可以加工成任意形状,而胶接的泡沫铝夹芯结构只 能加工成简单的板状。
5.本发明中,泡沫铝芯材采用发泡法制得,因此芯材孔隙率可以比粉末冶金 法的芯材高很多。
6.本发明中,夹芯结构的外表面是一个整体,没有接缝,因此受力时不会有 缺口应力集中。
7.本发明简便易行,非常容易实现大规模流水作业。
具体实施方式
实施例1
泡沫铝夹芯板制备:
第一步:将泡沫铝用线切割割成尺寸为200mm×200mm×20mm的平板。
第二步:对泡沫铝进行除锈去油处理。
第三步:将K3AlF6和KAlF4按1∶1~2混合后加热至熔融状态再冷却结晶, 将结晶物磨成粉状。
第四步:将粉状结晶物加入水中,按重量百分比1∶2调制成悬浊液,均匀涂 抹在泡沫铝表面。
第五步:将处理好的泡沫铝置入模具,模具内腔尺寸为200mm×200mm× 30mm,泡沫铝板与模具2壁间隔均为5mm。
第六步:将模具送入已升温至520℃~585℃的炉中保温2分钟后取出。
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