一種低頻吸聲材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于吸聲材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低頻吸聲材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境噪聲會(huì)對(duì)精密電子元器件的使用精度產(chǎn)生巨大影響，為此需要配備復(fù)雜的硬件和軟件系統(tǒng)對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行處理，這樣不但增加了系統(tǒng)重量和成本，也降低了系統(tǒng)的可靠性。因此急需開發(fā)一種具有高效吸聲效果的吸聲材料。眾所周知，多孔吸聲材料具有很高的中、高頻吸聲系數(shù)，但其低頻吸聲系數(shù)很低。目前，常見的多孔吸聲材料主要包括纖維吸聲材料、泡沫吸聲材料和顆粒狀吸聲材料。
[0003]金屬纖維多孔材料是當(dāng)前材料科學(xué)中迅速發(fā)展并兼具功能和結(jié)構(gòu)雙重屬性的性能優(yōu)異的新型工程材料，輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)使其具有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金機(jī)械、石油化工、電子通訊、化工化學(xué)、建筑交通、能源環(huán)保、國防軍工、生物制藥、核技術(shù)和海陸空武器裝備等方面。金屬纖維多孔材料具有三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)、高精度全連通的孔徑、孔隙率高、比表面積大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有效克服了多孔有機(jī)高分子材料強(qiáng)度低且不耐高溫，多孔陶瓷質(zhì)脆且不抗熱震，金屬網(wǎng)易堵易破，粉末燒結(jié)易碎、流量小，濾紙濾布不耐溫、耐壓等缺點(diǎn)。金屬纖維多孔材料獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的吸聲性能，不但可用于水下吸聲、高聲壓下的航空發(fā)動(dòng)機(jī)吸聲聲襯材料，而且具有強(qiáng)度高、易加工、耐高溫和抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一類具有良好發(fā)展前途的吸聲材料。
[0004]精密電子元器件由于使用空間有限，因此需要薄且高效吸收聲波的吸聲材料用于噪聲處理。厚度較薄的金屬纖維多孔材料的低頻吸聲性能較低，不能滿足電子元器件的使用要求，從而成為制約其大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低頻吸聲材料的制備方法。該方法制備工藝簡單，可操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。采用該方法制備的低頻吸聲材料在頻率為500Hz?1000Hz條件下的平均吸聲系數(shù)達(dá)到0.20?0.35，吸聲性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于具有低頻吸聲要求的精密電子元器件領(lǐng)域或其他消聲場所。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、將銅粉加入到聚乙烯醇水溶液中混合均勾，得到漿料；所述漿料中銅粉的質(zhì)量百分含量為8%?12%，余量為聚乙烯醇水溶液；
[0008]步驟二、將步驟一中所述漿料均勻涂覆于致密金屬板表面，然后將涂覆有漿料的致密金屬板置于干燥箱中干燥，在致密金屬板表面得到粉末涂層；所述致密金屬板的材質(zhì)為不銹鋼或鐵鉻鋁合金；
[0009]步驟三、將金屬纖維鋪設(shè)于步驟二中表面涂覆有粉末涂層的致密金屬板上，采用油壓機(jī)進(jìn)行壓制后放入燒結(jié)爐中，在溫度為950°C?1050°C的條件下燒結(jié)0.5h?2h，得到金屬纖維多孔復(fù)合材料；所述金屬纖維多孔復(fù)合材料包括多孔纖維層、致密板層以及位于多孔纖維層和致密板層之間的粉末燒結(jié)層；所述金屬纖維的材質(zhì)與致密金屬板的材質(zhì)相同；
[0010]步驟四、對(duì)步驟三中所述金屬纖維多孔復(fù)合材料進(jìn)行打孔，得到低頻吸聲材料，該材料在頻率為500HZ?1000Hz的條件下具有吸聲性能；所述打孔的具體過程為:在多孔纖維層上開設(shè)多個(gè)第一盲孔，在致密板層上開設(shè)多個(gè)第二盲孔，所述第一盲孔和所述第二盲孔為錯(cuò)位開設(shè)。
[0011]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為2%?5%。
[0012]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述銅粉的粒度為10 μ m ?45 μ m。
[0013]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述干燥的溫度為100°C?120°c，所述干燥的時(shí)間為Ih?2h。
[0014]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述粉末涂層的厚度為 0.1mm ?0.2mm。
[0015]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述多孔纖維層的孔隙率為65%?80%。
[0016]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第一盲孔的孔徑為0.15mm?2.0mm，所述第二盲孔的孔徑為1.5mm?3.0mm。
[0017]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第一盲孔的孔深與多孔纖維層的厚度相同，所述第二盲孔的孔深與致密板層的厚度相同。
[0018]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟四中相鄰兩個(gè)第一盲孔之間的距離均相等，相鄰兩個(gè)第二盲孔之間的距離均相等。
[0019]上述的一種低頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟四中所述多孔纖維層和致密板層的穿孔率均為1%?15%。
[0020]本發(fā)明中所述穿孔率是指在穿孔面積范圍內(nèi)，穿孔孔眼的總面積占整個(gè)面積的百分?jǐn)?shù)。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]1、本發(fā)明制備工藝簡單，可操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0023]2、本發(fā)明通過對(duì)金屬纖維進(jìn)行鋪設(shè)、壓制和燒結(jié)，可保證金屬纖維多孔材料獲得小尺寸孔徑且孔結(jié)構(gòu)分布均勻。
[0024]3、本發(fā)明通過施加粉末涂層，可顯著降低金屬纖維多孔復(fù)合材料的燒結(jié)溫度，節(jié)約能源；同時(shí)保證金屬纖維與致密金屬板形成冶金結(jié)合，使其具有較高的強(qiáng)度。
[0025]4、本發(fā)明充分利用金屬纖維多孔材料與穿孔板的高效吸聲特點(diǎn)，制備出可滿足電子元器件領(lǐng)域且具有高效吸聲效果的低頻吸聲材料。
[0026]5、本發(fā)明制備的低頻吸聲材料在頻率為500Hz?1000Hz條件下的平均吸聲系數(shù)達(dá)到0.20?0.35，吸聲性能優(yōu)良，解決了多孔材料在有限空間內(nèi)且低頻條件下吸聲性能差的難題。
[0027]6、本發(fā)明制備的低頻吸聲材料，其盲孔呈等距排列，可保證材料具有優(yōu)異的吸聲性能。
[0028]7、本發(fā)明還可根據(jù)實(shí)際工況對(duì)材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制，制備出具有優(yōu)異吸聲性能的多種結(jié)構(gòu)的低頻吸聲材料。
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明制備的低頻吸聲材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2為圖1的A-A剖面圖。
[0032]附圖標(biāo)記說明:
[0033]I—多孔纖維層；2—粉末燒結(jié)層；3—致密板層；
[0034]4一第一盲孔； 5—第二盲孔。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1
[0036]結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)施例低頻吸聲材料的制備方法包括以下步驟:
[0037]步驟一、將粒度為10 μπι的銅粉加入到聚乙烯醇水溶液中混合均勻，得到漿料；所述漿料中銅粉的質(zhì)量百分含量為8%，余量為聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為2% ；
[0038]步驟二、將步驟一中所述漿料均勻涂覆于致密金屬板表面，然后將涂覆有漿料的致密金屬板置于干燥箱中干燥，在致密金屬板表面得到粉末涂層；所述干燥的溫度為120°C，所述干燥的時(shí)間為Ih ;所述粉末涂層的厚度為0.1mm ;所述致密金屬板的材質(zhì)為不銹鋼；
[0039]步驟三、將材質(zhì)為不銹鋼的金屬纖維鋪設(shè)于步驟二中表面涂覆有粉末涂層的致密金屬板上，然后采用油壓機(jī)進(jìn)行壓制，之后放入燒結(jié)爐中，在溫度為950°C的條件下燒結(jié)lh，得到金屬纖維多孔復(fù)合材料；所述金屬纖維多孔復(fù)合材料包括多孔纖維層1、致密板層3以及位于多孔纖維層I和致密板層3之間的粉末燒結(jié)層2 ;所述多孔纖維層I的孔隙率為70% ；
[0040]步驟四、對(duì)步驟三中所述金屬纖維多孔復(fù)合材料進(jìn)行打孔，具體過程為:在多孔纖維層I上開設(shè)多個(gè)第一盲孔4，在致密板層3上開設(shè)多個(gè)第二盲孔5，所述第一盲孔4和所述第二盲孔5錯(cuò)位開設(shè)；所述多孔纖維層I和致密板層3的穿孔率均為3%;所述第一盲孔4的孔徑為0.15mm，所述第二盲孔5的孔徑為2.0mm ;所述第一盲孔4的孔深與多孔纖維層I的厚度相同，所述第二盲孔5的孔深與致密板層3的厚度相同；相鄰兩個(gè)第一盲孔4的距離均相等，相鄰兩個(gè)第二盲孔5的距離均相等，最終得到低頻吸聲材料。
[0041]依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18696.2-2002《聲學(xué)阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量第2部分:傳遞函數(shù)法》測得本實(shí)施例制備的低頻吸聲材料在頻率為500Hz?1000Hz條件下的平均吸聲系數(shù)為0.22，由此證明本實(shí)施例所制材料具有優(yōu)良的低頻吸聲性能。
[0042]實(shí)施例2
[0043]結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)施例低頻吸聲材料的制備方法包括以下步驟:
[0044]步驟一、將粒度為20 μπι的銅粉加入到聚乙烯醇水溶液中混合均勻，得到漿料；所述漿料中銅粉的質(zhì)量百分含量為10%，余量為聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為3% ；
[0045]步驟二、將步驟一中所述漿料均勻涂覆于致密金屬板表面，然后將涂覆有漿料的致密金屬板置于干燥箱中干燥，在致密金屬板表面得到粉末涂層；所述干燥的溫度為120°C，所述干燥的時(shí)間為2h ;所述粉末涂層的厚度為0.15mm ;所述致密金屬板的材質(zhì)為鐵絡(luò)銷合金；
[0046]步驟三、將材質(zhì)為鐵鉻鋁合金的金屬纖維鋪設(shè)于步驟二中表面涂覆有粉末涂層的致密金屬板上，然后采用油壓機(jī)進(jìn)行壓制，之后放入燒結(jié)爐中，在溫度為1050°C的條件下燒結(jié)2h，得到金屬纖維多孔復(fù)合材料；所述金屬纖維多孔復(fù)合材料包括多孔纖維層1、致密板層3以及位于多孔纖維層I和致密板層3之間的粉末燒結(jié)層2 ;所述多孔纖維層I的孔隙率為65% ；
[0047]步驟四、對(duì)步驟三中所述金屬纖維多孔復(fù)合材料進(jìn)行打孔，具體過程為:在多孔纖維層I上開設(shè)多個(gè)第一盲孔4，在致密板層3上開設(shè)多個(gè)第二盲孔5，所述第一盲孔4和所述第二盲孔5錯(cuò)位開設(shè)；所述多孔纖維層I和致密板層3的穿孔率均為10% ;所述第一盲孔4的孔徑為0.3mm，所述第二盲孔5的孔徑為3.0mm ;所述第一盲孔4的孔深與多孔纖維層I的厚度相同，所述第二盲孔5的孔深與致密板層3的厚度相同；相鄰兩個(gè)第一盲孔4的距離均相等，相鄰兩個(gè)第二盲孔5的距離均相等，最終得到低頻吸聲材料。
[0048]依據(jù)國家