[发明专利]一种表面覆有陶瓷膜结构的铝纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝纤维技术领域，具体涉及一种表面覆有陶瓷膜结构的铝纤维及其制备方法。

背景技术

金属纤维是一种集多种特殊功能于一体的优良功能材料，是近30年来发展起来的重要工业材料。由金属纤维制成的多孔金属纤维毡制品在过滤材料、吸声材料、吸波材料等领域具有重要的用途。铝纤维由于重量轻、易回收，具有优良的抗电磁辐射能力，在吸声材料、吸波材料领域的应用日益受到重视。 

对于多孔的吸声材料和吸波材料，空隙的组成和形态决定了材料的性能优劣，而多孔金属纤维毡中空隙的组成和形态则由组成多孔毡材料的金属纤维的形貌决定，通常来说，圆形截面的纤维具有更好的吸声和吸波性能。另外，对于长期暴露在外环境中的吸声、吸波材料，具有良好的耐腐蚀、耐候特性也是很重要的，这就要求纤维表面具有良好的耐腐蚀陶瓷层。

目前，国内应用的铝纤维主要采用拉拔法和切削法来制备。拉拔法制备的铝纤维不仅工艺复杂、成本高，还由于拉拔时为了提高材料的拉拔强度，必须添加Si等合金元素，会大幅度降低材料的耐腐蚀性能。切削法制备的铝纤维形貌不规则，会降低材料的吸声和吸波性能，同样这种方法也必须对材料添加合金元素，纯铝也是无法切削的。另外，采用这两种方法制备的铝纤维表面均无氧化膜，在做吸声材料应用前，一般需要经过氧化热处理，人为的在纤维表面形成一层氧化层，这不仅增加了生产成本，而且这种热处理方法在铝纤维表面形成的氧化膜往往也不致密，影响使用效果。

专利CN101942710A涉及了一种将金属熔化，然后通过加压喷出熔体形成金属纤维的方法，但该方法工艺流程长，设备复杂。专利CN101942710A采用真空系统对金属熔化和保温加压系统提供真空，然后将熔化的金属熔体经过保温后垂直喷射至冷却系统，在这样的装置中，液体纤维在加速度条件下，要实现凝固冷却，得需要一个很高的冷却仓才行，设备成本较高；而且 ，对于要求表面形成氧化膜的铝纤维的制备，也不必需要昂贵的真空系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是要解决上述问题，发明一种短流程、工艺设备简单的铝纤维制备方法，使制备的铝纤维截面为圆形，表面覆有致密的                                               -Al₂O₃膜层，可以作为优良吸声材料、吸波材料的原材料。

本发明的目是通过以下技术方案实现的：

本发明的表面覆有陶瓷膜结构的铝纤维，纤维直径为50m -350m，长度为10 cm -50cm，纤维表面覆有致密的-Al₂O₃陶瓷膜层，纤维的化学成分为纯铝或铝合金。

所述方法包括以下步骤：

（a）原料熔化；

（b）铝液保温；

（c）向加热保温装置中加压，使铝液经特定喷嘴喷出；

（d）控制液态纤维在空气中凝固形成纤维；

所述原料熔化、铝液保温、铝液在压力下喷出均在加热保温装置中进行；所述的加热保温装置包括加热保温管，加热保温管一端连接气压系统，另一端连接喷嘴。

所述的加热保温管材质为石英、氧化铝或碳化硅。

所述步骤（a）的步骤包括：将原料放入所述的加热保温装置中，在惰性气体氩气保护条件下加热，氩气压力为0.1个大气压；原料熔化采用中频感应加热方式，加热系统由中频感应加热控制柜和一个外置的感应线圈组成，工作时，加热保温装置置于感应线圈中。

所用原料为原铝锭或重熔铝锭或铝合金。

步骤（b）中，铝液保温温度为680-800℃，最佳温度为700℃；保温时间为5-30min，最佳保温时间为10 min。

使铝液喷射施加的压力为0.8-3个大气压，最佳压力为1.6-2个大气压，高压气体采用氩气；喷嘴装置由陶瓷片和周围的密封环组成，陶瓷片可以采用氧化铝或碳化硅材质，陶瓷片上喷孔的孔径大小为0.05-0.35mm，喷孔间距不得小于2mm。

喷嘴在铝液喷射时应处于感应加热线圈内。

喷射出的液态纤维在空气中冷却凝固，为使液态纤维在落地前充分冷却凝固，在保证铝液不倒流的前提下，加热保温管与水平方向夹角为20-45度，喷射装置离地高度应不小于90cm。

本发明的工艺短流程、工艺设备简单，此方法得到的铝纤维具有良好的耐腐蚀、耐候特性和防电磁辐射性能，可以作为吸声、耐腐蚀、柔性吸波用材料用于建材、汽车、军工、电器、电力等行业，还可以为作为特殊结构的复合材料使用。