一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法，在基體為多孔泡沫鐵材料的表面采用熱噴涂的技術(shù)工藝噴涂鋁鎳合金粉末涂層，然后對(duì)涂層進(jìn)行打磨，使鋁鎳合金粉末涂層完全覆蓋多孔泡沫鐵材料表面的孔隙并形成平面狀態(tài)，再將復(fù)合材料置于500-1000℃熱處理爐中加熱，并保溫5-10小時(shí)后即得。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、本材料的主體材料為多孔泡沫金屬，能有效減輕汽車重量，重量可下降30％以上。2、本材料具有高強(qiáng)度、高抗疲勞性，由此制作的汽車不僅具有較高的承載強(qiáng)度，同時(shí)可以吸收60%以上撞擊能量，大大提升了汽車的安全性能，而且有效地解決了關(guān)于汽車輕量化的難題。
【專利說(shuō)明】一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法
[0001] 【【技術(shù)領(lǐng)域】】本發(fā)明涉及復(fù)合金屬材料領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法。
[0002]【【背景技術(shù)】】隨著“節(jié)能環(huán)保”的理念越來(lái)越被社會(huì)廣泛關(guān)注，輕量化也逐步應(yīng)用到普通汽車領(lǐng)域，在提高操控性的同時(shí)還能有出色的節(jié)油表現(xiàn)。現(xiàn)有文獻(xiàn)及專利報(bào)道，降低汽車重量的途徑是在車身上大量使用輕型多孔材料，如鋁、鎂等合金多孔材料，聚氨酯夾心板材料，這些材料的制造成本較高。鋁、鎂等合金多孔材料只能采取本體金屬熱融發(fā)泡，不能象多孔鐵、鎳等金屬可以在均勻性很強(qiáng)的多孔聚氨酯海綿表面采用電沉積工藝制備，因此泡沫鋁或鋁鎂合金材料的孔隙均勻性極差，通孔與閉孔互相混合并存，無(wú)法有效起到汽車輕量化的作用；同時(shí)，孔隙的不均性也會(huì)造成材料的承受力不均勻。聚氨酯夾心板材料應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，其強(qiáng)度和阻燃性較差，嚴(yán)重影響汽車的行駛安全性。如何研制出高強(qiáng)度、輕量化的優(yōu)質(zhì)多孔金屬?gòu)?fù)合材料仍是本領(lǐng)域的一大難題。
[0003]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有汽車用復(fù)合材料存在的上述問(wèn)題，提供一種能夠有效降低汽車整車質(zhì)量、可吸收撞擊能量、可塑性高、阻燃性強(qiáng)的汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法。
[0004]這種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料，其特征是，在基體為多孔泡沫鐵材料的表面采用熱噴涂的技術(shù)工藝噴涂鋁鎳合金粉末涂層，然后對(duì)涂層進(jìn)行打磨，使鋁鎳合金粉末涂層完全覆蓋多孔泡沫鐵材料表面的孔隙并形成平面狀態(tài)，再將復(fù)合材料置于500-1000°C熱處理爐中加熱，并保溫5-10小時(shí)后即得。
[0005]所述多孔泡沫鐵材料的厚度為l_50mm，開(kāi)孔率為20_90%，材料的質(zhì)量密度為800-3500g/m2。
[0006]所述鋁鎳合金粉末涂層厚度為0.1-2.0mm。
[0007]所述的鋁鎳合金粉末涂層由鋁粉及鎳粉混合而成，其中鋁質(zhì)量點(diǎn)為60-80%，鎳質(zhì)量點(diǎn)為20-40%，粉末的顆粒尺寸為0.05-1.5mm。
[0008]汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征是，將基體多孔泡沫鐵材料置于8%的稀鹽酸溶液中，浸泡5-10min，去除材料表面的氧化膜，隨后將材料用自來(lái)水清洗干凈并置于烘干爐中烘干；將鋁粉與鎳粉均勻混合后，采用800-1500°C的噴涂溫度，在熱噴涂爐中對(duì)基體多孔泡沫鐵材料進(jìn)行表面熱噴涂，表面熱噴涂的涂層厚度為0.1-2.0mm ;使用平面磨床對(duì)噴涂的鋁鎳合金粉末涂層進(jìn)行打磨，使其成為平面狀態(tài)并完全覆蓋基體多孔泡沫鐵材料表面的孔隙；最后將噴涂好后的復(fù)合材料置于溫度為500-1000°C、有氮?dú)獗Ｗo(hù)的熱處理爐中進(jìn)行熱處理，保溫時(shí)間為5-10小時(shí)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)于:1、本材料的主體材料為多孔泡沫金屬，能有效減輕汽車重量，重量可下降30%以上。2、本材料具有高強(qiáng)度、高抗疲勞性，由此制作的汽車不僅具有較高的承載強(qiáng)度，同時(shí)可以吸收60%以上撞擊能量，大大提升了汽車的安全性能，而且有效地解決了關(guān)于汽車輕量化的難題。3、在多孔金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)上形成梯度復(fù)合層，不同的金屬及合金具有不同的機(jī)械性能，同時(shí)表面覆載了高強(qiáng)度的鋁鎳合金涂層，增強(qiáng)了其內(nèi)部孔連接結(jié)構(gòu)的致密性和強(qiáng)度，更有效增強(qiáng)了材料的抗拉強(qiáng)度和延伸性能，提升了常規(guī)多孔金屬抗沖擊性能，由此采用該材料制作的汽車防護(hù)板以及相關(guān)結(jié)構(gòu)件，其耐沖擊及吸收能量性能、體積質(zhì)量比更加優(yōu)越。4、在多孔金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成多金屬多質(zhì)量比的梯度復(fù)合層，同時(shí)表面覆載鋁合金板，比質(zhì)量、抗拉強(qiáng)度等方面都有明顯改善，相對(duì)于現(xiàn)有的聚氨酯復(fù)合板材，在抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度以及拉伸率等指標(biāo)上提高了 26-32%，拓寬了多孔金屬材料在其它領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，如節(jié)能建筑及工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)材料。5、本發(fā)明提供的方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，同時(shí)采用廉價(jià)的鐵金屬替代其它貴金屬，工藝成本低，易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。6、市場(chǎng)上現(xiàn)有的泡沫鐵材料具有較高、較均勻的孔隙率，具有較大的比表面積，被廣泛應(yīng)用于過(guò)濾材料、吸音降噪等領(lǐng)域；由于泡沫鐵自身的耐蝕性較差、比鋼度不高，因而不能應(yīng)用于對(duì)強(qiáng)度要求較高的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，本發(fā)明利用泡沫鐵的特殊性能，在其表面復(fù)合鋁鎳合金涂層，并將涂層采用機(jī)械方法磨平，完全覆蓋住多孔材料的孔隙，與泡沫鐵完全融合成一體，增強(qiáng)了材料的整體比鋼度和抗沖擊力等性能。
[0010]【【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
圖1是多孔復(fù)合金屬材料打磨前的SEM圖 圖2是多孔復(fù)合金屬材料打磨后的SEM圖 【【具體實(shí)施方式】】下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施闡述如下:
實(shí)施例一:
將開(kāi)孔率為20%，厚度為5mm，質(zhì)量密度為850g/m2的多孔泡沫鐵材料，置于8%的稀鹽酸溶液中浸泡5-10min，去除材料表面的氧化膜，隨后將材料用自來(lái)水清洗干凈并置于烘干爐中烘干；將顆粒尺寸為0.05mm的鋁粉和鎳粉按60%:40%的比例均勻混合，采用800°C的噴涂溫度，在熱噴涂爐中對(duì)基體多孔泡沫鐵材料進(jìn)行表面熱噴涂，熱噴涂的涂層厚度為
0.1mm ;使用平面磨床對(duì)噴涂的鋁鎳合金粉末涂層進(jìn)行打磨，使其成為平面狀態(tài)并完全覆蓋基體多孔泡沫鐵材料表面的孔隙；最后將噴涂好后的復(fù)合材料置于溫度為500°C、有氮?dú)獗Ｗo(hù)的熱處理爐中進(jìn)行熱處理，保溫時(shí)間為5小時(shí)。
[0011]將上述方法制備得到的材料和現(xiàn)有同厚度規(guī)格的聚氨酯復(fù)合板材料、鋁鎂合金泡沫材料切成相同面積的樣片，分別進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度、拉伸率等性能的對(duì)比檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表一所示。
[0012]表一:不同材料的性能對(duì)比
t it ?tititimmm搜雜率％比爾度-.s性-1l 科__MPaHRc MPa_____
多 Rf:含金 45S2204S0 13 10356
賢霊麵變心板1稱 380160400 10 SI30
合金進(jìn)沫 I? 400 180 44012PO52
通過(guò)對(duì)比檢測(cè)，本發(fā)明多孔復(fù)合金屬材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于同厚度、同規(guī)格的聚氨酯夾心板材料和鋁鎂合金泡沫材料。
[0013]實(shí)施例二:
將開(kāi)孔率為50%，厚度為15mm，質(zhì)量密度為1500g/m2的多孔泡沫鐵材料，置于8%的稀鹽酸溶液中浸泡5-10min，去除材料表面的氧化膜，隨后將材料用自來(lái)水清洗干凈并置于烘干爐中烘干；將顆粒尺寸為0.2mm的鋁粉和鎳粉按70%:30%的比例均勻混合，采用700°C的噴涂溫度，在熱噴涂爐中對(duì)基體多孔泡沫鐵材料進(jìn)行表面熱噴涂，熱噴涂的涂層厚度為
0.6mm ;使用平面磨床對(duì)噴涂的鋁鎳合金粉末涂層進(jìn)行打磨，使其成為平面狀態(tài)并完全覆蓋基體多孔泡沫鐵材料表面的孔隙；最后將噴涂好后的復(fù)合材料置于溫度為700°C、有氮?dú)獗Ｗo(hù)的熱處理爐中進(jìn)行熱處理，保溫時(shí)間為6小時(shí)。
[0014]將上述方法制備得到的材料和現(xiàn)有同厚度規(guī)格的聚氨酯復(fù)合板材料、鋁鎂合金泡沫材料切成相同面積的樣片，分別進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度、拉伸率等性能的對(duì)比檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表二所示。
[0015]表二:不同材料的性能對(duì)比
【權(quán)利要求】
1.一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料，其特征是，在基體為多孔泡沫鐵材料的表面采用熱噴涂的技術(shù)工藝噴涂鋁鎳合金粉末涂層，然后對(duì)涂層進(jìn)行打磨，使鋁鎳合金粉末涂層完全覆蓋多孔泡沫鐵材料表面的孔隙并形成平面狀態(tài)，再將復(fù)合材料置于500-100(TC熱處理爐中加熱，并保溫5-10小時(shí)后即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料，其特征是，所述多孔泡沫鐵材料的厚度為l_50mm，開(kāi)孔率為20_90%，材料的質(zhì)量密度為800_3500g/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料，其特征是，所述鋁鎳合金粉末涂層厚度為0.1-2.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料，其特征是，所述的鋁鎳合金粉末涂層由招粉及鎳粉混合而成，其中招質(zhì)量點(diǎn)為60-80%,鎳質(zhì)量點(diǎn)為20-40%,粉末的顆粒尺寸為0.05-1.5mm。
5.一種權(quán)利要求1所述汽車用多孔金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征是，將基體多孔泡沫鐵材料置于8%的稀鹽酸溶液中，浸泡5-10min，去除材料表面的氧化膜，隨后將材料用自來(lái)水清洗干凈并置于烘干爐中烘干；將鋁粉與鎳粉均勻混合后，采用800-1500°C的噴涂溫度，在熱噴涂爐中對(duì)基體多孔泡沫鐵材料進(jìn)行表面熱噴涂，表面熱噴涂的涂層厚度為0.1-2.0mm ;使用平面磨床對(duì)噴涂的鋁鎳合金粉末涂層進(jìn)行打磨，使其成為平面狀態(tài)并完全覆蓋基體多孔泡沫鐵材料表面的孔隙；最后將噴涂好后的復(fù)合材料置于溫度為500-1000°C、有氮?dú)獗Ｗo(hù)的熱`處理爐中進(jìn)行熱處理，保溫時(shí)間為5-10小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C22C1/08GK103555985SQ201310531806
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月2日
【發(fā)明者】陳紅輝 申請(qǐng)人:陳紅輝