CN102765225B - 一种金字塔点阵金属夹层板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种金字塔点阵金属夹层板及其制备方法，将金字塔点阵金属芯体与金属面板通过环氧胶胶接复合而获得的超轻多孔材料。本发明实现环氧胶胶接金属金字塔点阵夹层板的制备方法。相对于焊接结构，这种胶接金字塔点阵金属夹层板可以降低制造成本，减小连接中的残余应力，提高连接位置腐蚀、疲劳、阻尼性能，有效发挥其轻质、高比强度、高比刚度性能，在交通运输、建筑装饰等领域具有广泛应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属夹层板及其制备方法，具体涉及一种金字塔点阵金属夹层板及其制备方法。
背景技术
超轻多孔金属材料是近些年来随着材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖多功能材料。其芯体具有高孔隙率，其微结构按规则程度可分为无序和有序两大类，前者包括闭孔泡沫铝材料，而后者包括二维点阵材料（如波纹结构）与三维桁架结构（如金字塔结构、四面体结构）。
目前，常见的多孔金属夹层板有桁架结构夹层板和蜂窝铝夹层板。其中现有所报道的桁架结构夹层板制作均采用焊接技术，工艺复杂，成本高。在交通运输、建筑装饰等对抗剪切强度要求不太高，更注重轻质、减震、低成本的领域应用具有较大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有桁架结构的高比强度、高比刚度优异性能，同时工艺简单、成本低的金字塔点阵金属夹层板及其制备方法。
为达到上述目的，本发明的金字塔点阵金属夹层板由金字塔结构的芯体与金属面板通过双组份环氧树脂胶连接成金字塔结构点阵金属夹层板。
本发明的制备方法包括以下步骤：
1）首先将冲孔菱形金属网或平整过的拉伸菱形金属网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体，将金字塔芯体和金属面板清洗去除油污和锈迹；
2）然后，将双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
再分别在每个金字塔节点平台或每个金字塔节点平台相对应的金属面板对应位置涂抹0.1-1mm厚度的环氧树脂胶后将两块金属面板与芯体依次叠放，贴合；
或根据金字塔芯体的节点平台形状及位置，切割一块0.3-1mm厚度且带有与金字塔芯体节点平台相吻合的孔阵的平板，将平板紧贴在金属面板上，同时，在50℃将双组份环氧树脂胶分别填充入平板的每个孔内，保持刚好填满孔的深度，刮除残余胶，再从垂直于金属面板的方向取下平板，将金字塔芯体节点平台正对各个施胶点与金属面板贴合；
3）最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于50-80℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板。
所述的菱形网的材质为纯铝、铝合金、钛或钛合金。
所述的拉伸网的材质为铝板网或钛板网。
所述的金属面板为铝板、铝合金板、钛板或钛合金板。
所述步骤1）还对金字塔芯体的平台和与金字塔芯体的平台相对应的金属面板的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度。
所述的双组份环氧树脂胶为环氧树脂与固化剂组成的市售的乐泰或铸工胶。
本发明采用环氧胶胶接方法制备金字塔点阵夹层板可在保持高比强度、高比刚度的同时，极大的降低成本，在交通运输、建筑装饰领域具有重要的应用前景，且由于其通孔结构，功能扩展性强。即应用点阵金属优异的力学性能实现高比强度、高比刚度的轻质多孔材料。例如，孔隙度为6.0%的铝金字塔点阵夹层板，压缩强度达3.3MPa，密度仅为水密度（1g/cm3）的1/6。
相对于焊接结构，本发明可以降低制造成本，减小连接中的残余应力，提高连接位置腐蚀、疲劳、阻尼性能，有效发挥其轻质、高比强度、高比刚度性能，在交通运输、建筑装饰等领域具有广泛应用前景。
附图说明
图1环氧胶胶接金属金字塔点阵夹层板的结构示意图；
图2环氧胶上胶示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：1）首先将冲孔菱形纯铝网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体1，将金字塔芯体1和铝制成的金属面板2清洗去除油污和锈迹，并对金字塔芯体1的平台和与金字塔芯体1的平台相对应的金属面板2的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度；
2）然后，将由环氧树脂与固化剂组成的双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
再分别在每个金字塔节点平台或者面板对应位置涂抹0.1mm厚度的环氧树脂胶，再将金属面板2与芯体1依次叠放，贴合；
3）最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于50℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板（参见图1）。其中金字塔点阵的相对密度为1～10%，单节点胶量为0.01-0.1g。
实施例2：1）首先将冲孔菱形铝合金网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体1，将金字塔芯体1和铝合金制成的金属面板2清洗去除油污和锈迹，并对金字塔芯体1的平台和与金字塔芯体1的平台相对应的金属面板2的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度；
2）然后，将由环氧树脂与固化剂组成的双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
再分别在每个金字塔节点平台或者面板对应位置涂抹0.5mm厚度的环氧树脂胶，再将金属面板2与芯体1依次叠放，贴合；
3）最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于70℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板。其中金字塔点阵的相对密度为1～10%，单节点胶量为0.01-0.1g。
实施例3：1）首先将冲孔菱形钛网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体1，将金字塔芯体1和钛板制成的金属面板2清洗去除油污和锈迹，并对金字塔芯体1的平台和与金字塔芯体1的平台相对应的金属面板2的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度；
2）然后，将由环氧树脂与固化剂组成的双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
再分别在每个金字塔节点平台或者面板对应位置涂抹1mm厚度的环氧树脂胶，再将金属面板2与芯体1依次叠放，贴合；
3）最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于65℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板。其中金字塔点阵的相对密度为1～10%，单节点胶量为0.01-0.1g。
实施例4：1）首先将冲孔菱形钛合金网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体1，将金字塔芯体1和钛合金制成的金属面板2清洗去除油污和锈迹，并对金字塔芯体1的平台和与金字塔芯体1的平台相对应的金属面板2的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度；
2）然后，将由环氧树脂与固化剂组成的双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
根据金字塔芯体1的节点平台形状及位置，切割一块0.3mm厚度且带有与金字塔芯体1节点平台相吻合的孔阵的平板4，将平板4紧贴在金属面板2上，同时，在50℃将双组份环氧树脂胶分别填充入平板4的每个孔内，保持刚好填满孔的深度，刮除残余胶，再从垂直于金属面板2的方向取下平板4，将金字塔芯体节点平台正对各个施胶点与金属面板2贴合（参见图2）；
3）最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于80℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板（参见图1）。
实施例5：1）首先将平整过的菱形拉伸铝板网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体1，将金字塔芯体1和铝合金制成的金属面板2清洗去除油污和锈迹，并对金字塔芯体1的平台和与金字塔芯体1的平台相对应的金属面板2的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度；
2）然后，将由环氧树脂与固化剂组成的双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
或根据金字塔芯体1的节点平台形状及位置，切割一块0.6mm厚度且带有与金字塔芯体1节点平台相吻合的孔阵的平板4，将平板4紧贴在金属面板2上，同时，在50℃将双组份环氧树脂胶分别填充入平板4的每个孔内，保持刚好填满孔的深度，刮除残余胶，再从垂直于金属面板2的方向取下平板4，将金字塔芯体节点平台正对各个施胶点与金属面板2贴合；
3）最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于60℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板。
实施例6：1）首先将平整过的菱形拉伸钛板网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体1，将金字塔芯体1和钛合金制成的金属面板2清洗去除油污和锈迹，并对金字塔芯体1的平台和与金字塔芯体1的平台相对应的金属面板2的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度；
2）然后，将由环氧树脂与固化剂组成的双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
或根据金字塔芯体1的节点平台形状及位置，切割一块1mm厚度且带有与金字塔芯体1节点平台相吻合的孔阵的平板4，将平板4紧贴在金属面板2上，同时，在50℃将双组份环氧树脂胶分别填充入平板4的每个孔内，保持刚好填满孔的深度，刮除残余胶，再从垂直于金属面板2的方向取下平板4，将金字塔芯体节点平台正对各个施胶点与金属面板2贴合；
3）最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于75℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板。
Claims (6)
1.一种金字塔点阵金属夹层板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)首先将冲孔菱形金属网或平整过的拉伸菱形金属网采用模压、折叠技术形成带有节点平台的金字塔芯体(1)，将金字塔芯体(1)和金属面板(2)清洗去除油污和锈迹；
2)然后，将双组份环氧树脂胶的两组份按1:1的体积比混合调匀；
再分别在每个金字塔芯体的节点平台或与每个金字塔芯体的节点平台相对应的金属面板对应位置涂抹0.1-1mm厚度的环氧树脂胶后将两块金属面板(2)与金字塔芯体(1)依次叠放，贴合；
或根据金字塔芯体(1)的节点平台形状及位置，切割一块0.3-1mm厚度且带有与金字塔芯体(1)节点平台相吻合的孔阵的平板(4)，将平板(4)紧贴在金属面板(2)上，同时，在50℃将双组份环氧树脂胶分别填充入平板(4)的每个孔内，保持刚好填满孔的深度，刮除残余胶，再从垂直于金属面板(2)的方向取下平板(4)，将金字塔芯体节点平台正对各个施胶点与金属面板(2)贴合；
3)最后，将贴合好的金属金字塔点阵夹层板采用夹具夹紧，先置于50-80℃利用环氧胶的流动性形成胶瘤形貌(3)，然后置于80℃固化温度下固化，拆卸夹具，即得到环氧树脂胶接的金字塔点阵金属夹层板。
2.根据权利要求1所述的金字塔点阵金属夹层板的制备方法，其特征在于：所述的菱形金属网的材质为纯铝、铝合金、钛或钛合金。
3.根据权利要求1所述的金字塔点阵金属夹层板的制备方法，其特征在于：所述的拉伸菱形金属网的材质为铝或钛。
4.根据权利要求1所述的金字塔点阵金属夹层板的制备方法，其特征在于：所述的金属面板为铝板、铝合金板、钛板或钛合金板。
5.根据权利要求1所述的金字塔点阵金属夹层板的制备方法，其特征在于：所述步骤1)还对金字塔芯体(1)的节点平台和与金字塔芯体(1)的节点平台相对应的金属面板(2)的连接面进行机械打磨或磷化液化学氧化处理，以增强胶接强度。
6.根据权利要求1所述的金字塔点阵金属夹层板的制备方法，其特征在于：所述的双组份环氧树脂胶为环氧树脂与固化剂组成的市售的乐泰或铸工胶。
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