一種冶金法制備泡沫鋁貼面復合材料的方法技術

本發明專利技術涉及一種冶金法制備泡沫鋁貼面復合材料的方法，屬于泡沫鋁復合材料制備方法技術領域。先除去泡沫鋁芯材和金屬面板待粘接表面的氧化層，將它們置于內有鋅鋁合金的鋅鋁合金熔池中浸鍍，然后貼合在一起加熱，加熱溫度為鋅鋁合金熔點以上20-50℃，并施加0.01MPa以上的壓力，保溫保壓5-15分鐘；保溫保壓過程中施加高頻振動或超聲振動1-5分鐘；最后冷卻至室溫，得到泡沫鋁貼面復合材料。本發明專利技術工藝簡單，復合連接可靠，而且耐高溫，抗疲勞應力，以及良好的耐候性，適用于制備大規格泡沫鋁貼面復合板材，具有大規模工業化生產前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種冶金法制備泡沫鋁夾芯復合材料的方法，泡沫鋁貼面復合材料包括泡沫鋁貼面板或泡沫鋁夾芯板。屬于泡沫鋁復合材料的制備方法

技術介紹
泡沫鋁材料為多孔結構，具有密度小、輕質、高比強度和高比表面積的特點，同時還具有減振、阻尼、吸音、隔音、隔熱、電磁屏蔽等特性。但由于表面不平滑、強度較低，使泡沫鋁材料的應用范圍受到限制。泡沫鋁貼面復合材料是由金屬面板與泡沫鋁材料(簡稱泡沫鋁芯材)復合而成，包括由金屬面板與泡沫鋁芯材兩者復合而成的泡沫鋁貼面板，以及由兩塊金屬面板中間夾入一塊泡沫鋁芯材構成的泡沫鋁夾芯板。泡沫鋁復合材料不僅具有泡沫鋁材料諸多優異的性能,同時還解決了單一泡沬鋁材料的強度較低，表面不平滑等缺點。所以泡沫鋁復合材料是一種性能優異，兼具結構和功能化的新型材料。目前泡沫鋁復合材料的制備方法主要有膠接法、釬焊法、擴散焊連接法以及粉末復合軋制法等。膠接法工藝簡單、尺寸精確，是目前普遍采用的一種方法。但膠接法主要依靠膠層實現泡沫鋁芯材與金屬面板的連接，在高溫、腐蝕或者循環應力等條件下膠層會融化、變質或者老化而導致復合夾芯結構破壞。釬焊法以及擴散焊法一定程度上彌補了膠接法的不足，但釬焊法成本較高、操作復雜，且因泡沫鋁芯材和作為貼面的金屬鋁板表面存在的氧化膜的影響，釬焊用的釬料在界面上難以消除兩者表面的氧化膜而相互浸潤，造成結合強度不足；擴散焊法需要較高的壓力來實現界面原子擴散，但泡沫鋁芯材在較高強度下容易變形。粉末復合軋制法不同于上述幾種泡沫鋁芯材和金屬面板的連接方法，是一種通過預制體高溫發泡直接得到的夾芯結構的方法，但該方法成本高，技術不夠成熟，且難以獲得大尺寸復合板材，不能生產形狀復雜的泡沫鋁復合材料。
技術實現思路
本專利技術的目的是公開一種冶金法制備泡沫鋁貼面復合材料的方法，該方法得到的泡沫鋁復合材料具有強度高，耐高溫、抗循環應力和耐候性，工藝簡單，適于工業化生產等優點。為了達到上述目的，本專利技術發現泡沫鋁芯材和金屬面板表面氧化鋁膜致密，熔點高，是影響界面冶金結合質量的主要因素，因此，消除結合面的氧化鋁層，是泡沫鋁芯材和金屬面板之間冶金復合的關鍵問題。為此，本專利技術采用超聲輔助技術，改善連接結合面組織構造，形成良好的反應結合面，實現泡沫鋁芯材和金屬面板之間的高強度冶金連接。具體工藝是：首先，通過機械或化學方法除去泡沫鋁芯材和金屬面板待粘接表面的氧化層，并增加表面粗糙度；接著，將泡沫鋁芯材和金屬面板置于內有鋅鋁合金的鋅鋁合金熔池中浸鍍，使待粘接表面形成均勻的鋅鋁合金浸鍍層；然后，將浸鍍后的泡沫鋁芯材和金屬面板貼合在一起加熱，加熱溫度為鋅鋁合金熔點以上20-50℃，并施加0.01MPa或以上的壓力，保溫保壓的時間為5-15分鐘；在泡沫鋁芯材和金屬面板保溫保壓過程中施加高頻振動或超聲振動1-5分鐘，高頻振動頻率為50-300Hz，振幅為1-3毫米；超聲振動頻率為10-30kHz，振幅為10-50微米。最后冷卻至室溫，得到泡沫鋁貼面復合材料。上述泡沫鋁貼面復合材料的芯材是市售的各類泡沫鋁板材或蜂窩鋁板材；上述金屬面板是市售的任意標準系列鋁板，或鋁合金板，或薄鋼板；上述鋅鋁合金熔池中的鋅鋁合金由4-35％質量百分比的鋁，0.1-5％質量百分比的銅，0-1％質量百分比的銀，余量為鋅組成。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：1，由于本專利技術以鋅鋁合金作為連接合金，并且在鋅鋁合金中添加能提高粘接強度的微量Cu和Ag，因此，在形成高強度的面板復合連接同時，泡沫鋁貼面復合材料連接面還具有高于泡沫鋁芯材的機械強度，以及耐高溫、抗循環應力和耐候性的優點。2，由于本專利技術在泡沫鋁芯材和金屬面板復合熱壓過程中施加高頻振動或超聲振動作為輔助，有利于增強界面結合連接的效果，因此，與現有方法得到的泡沫鋁貼面復合材料相比，本專利技術的泡沫鋁貼面復合材料的機械強度更加高。3，由于本專利技術以鋅鋁合金作為連接合金，因此泡沫鋁貼面復合材料進一步合金化，有利于提高連接過程的擴散連接效果，提高了連接強度。4，本專利技術操作簡單，工藝精簡，適于工業化生產，解決大尺寸泡沫鋁貼面復合材料面板連接問題，而且成本低廉，生產效率高。具體實施方式先將一塊市售的泡沫鋁或蜂窩鋁板材作為芯材，將市售的一塊或兩塊鋁板或鋁合金板作為金屬面板(一塊芯材與一塊金屬面板制成泡沫鋁貼面板，一塊芯材夾在兩塊金屬面板中間制成泡沫鋁夾芯板)，再用機械或化學方法除去上述材料表面氧化層，機械方法是用打磨、噴丸，其中打磨方式包括用砂紙打磨，或/和鋼絲刷打磨，或/和鋼絲球打磨。將機械或化學方法除去表面氧化層的泡沫鋁芯材和鋁板或鋁合金面板置于鋅鋁合金熔池中浸鍍，在待粘接表面形成均勻的浸鍍層；鋅鋁合金熔池中的鋅鋁合金由4-35％質量百分比的鋁，0.1-5％質量百分比的銅，0-1％質量百分比的銀，余量為鋅組成。將浸鍍的泡沫鋁芯材和金屬面板貼合后加熱，加熱方式可采用電熱板加熱，或高溫爐加熱，或燃氣火焰加熱，或感應加熱，加熱溫度為鋅鋁合金熔點以上20-50℃，然后施加不低于0.01MPa壓力并保溫保壓5-15分鐘；在熱壓過程中，施加高頻振動或超聲振動1-5分鐘，高頻振動頻率為50-300Hz，振幅為1-3毫米；超聲振動頻率為10-30kHz，振幅為10-50微米，高頻振動或超聲振動有利于增強界面結合連接效果。最后冷卻至室溫，得到泡沫鋁貼面復合材料(泡沫鋁貼面板或夾芯板)。經過檢測試驗結果表明，本專利技術方法得到的泡沫鋁貼面復合材料機械強度超過泡沫鋁芯材強度。而且本專利技術可以規模化進行，解決大尺寸泡沫鋁復合材料面板冶金連接問題，是低成本、高效率的冶金貼面方法。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種冶金法制備泡沫鋁貼面復合材料的方法，其特征是：首先，通過機械或/和化學方法除去泡沫鋁芯材和金屬面板待粘接表面的氧化層，并增加表面粗糙度；接著，將泡沫鋁芯材和金屬面板置于內有鋅鋁合金的鋅鋁合金熔池中浸鍍，使待粘接表面形成均勻的鋅鋁合金浸鍍層；然后，將浸鍍后的泡沫鋁芯材和金屬面板貼合在一起加熱，加熱溫度為鋅鋁合金熔點以上20?50℃，并施加0.01MPa或以上的壓力，保溫保壓的時間為5?15分鐘；在泡沫鋁芯材和金屬面板保溫保壓過程中施加高頻振動或超聲振動1?5分鐘，高頻振動頻率為50?300Hz，振幅為1?3毫米；超聲振動頻率為10?30kHz，振幅為10?50微米；最后冷卻至室溫，得到泡沫鋁貼面復合材料；上述泡沫鋁貼面復合材料的芯材是市售的各類泡沫鋁板材或蜂窩鋁板材；上述金屬面板是市售的任意標準系列鋁板，或鋁合金板，或薄鋼板；上述鋅鋁合金熔池中的鋅鋁合金由4?35％質量百分比的鋁，0.1?5％質量百分比的銅，0?1％質量百分比的銀，余量為鋅組成。

【技術特征摘要】
1.一種冶金法制備泡沫鋁貼面復合材料的方法，其特征是：
首先，通過機械或/和化學方法除去泡沫鋁芯材和金屬面板待粘接表面的氧
化層，并增加表面粗糙度；接著，將泡沫鋁芯材和金屬面板置于內有鋅鋁合金的
鋅鋁合金熔池中浸鍍，使待粘接表面形成均勻的鋅鋁合金浸鍍層；然后，將浸鍍
后的泡沫鋁芯材和金屬面板貼合在一起加熱，加熱溫度為鋅鋁合金熔點以上
20-50℃，并施加0.01MPa或以上的壓力，保溫保壓的時間為5-15分鐘；在泡沫
鋁芯材和金屬面板保溫保壓過程中施加高頻振動或超聲振動1-5分鐘，高頻振動
頻率為50-300Hz，振幅為1-3毫米；超聲振動頻率為10-30kHz，振幅為10-50
微米；最后冷卻至室溫，得到泡...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡正飛，單既萬，莫凡，何大海，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31