CN104401106A - 一种纤维增强金属复合材料的制备方法 - Google Patents

一种纤维增强金属复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104401106A
CN104401106A CN201410716026.6A CN201410716026A CN104401106A CN 104401106 A CN104401106 A CN 104401106A CN 201410716026 A CN201410716026 A CN 201410716026A CN 104401106 A CN104401106 A CN 104401106A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fibre reinforced
preparation
metal composite
fiber
reinforced metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410716026.6A
Other languages
English (en)
Inventor
施建东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHANGSHU DONGTAO METAL COMPOSITE MATERIAL Co Ltd
Original Assignee
CHANGSHU DONGTAO METAL COMPOSITE MATERIAL Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHANGSHU DONGTAO METAL COMPOSITE MATERIAL Co Ltd filed Critical CHANGSHU DONGTAO METAL COMPOSITE MATERIAL Co Ltd
Priority to CN201410716026.6A priority Critical patent/CN104401106A/zh
Publication of CN104401106A publication Critical patent/CN104401106A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/18—Handling of layers or the laminate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/15—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state
    • B32B37/156—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state at least one layer is calendered and immediately laminated

Abstract

本发明公开了一种纤维增强金属复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）制备金属层；（2）制备纤维预成型体；（3）制备纤维增强复合材料；（4）模压固化成型；（5）后处理。复合材料依次包括金属表面层、金属边界层、柔性过渡层和纤维增强复合材料层，其中柔性过渡层为热塑性塑料层；复合材料沿圆周方向的拉伸强度为550～650MPa。本发明无需据材料特性确定连接工艺，工艺简单可控、对设备要求低、成本低廉，并可适用于不同材质纤维和金属基体，适用范围广泛；本发明所制备的纤维增强金属复合材料，其外形结构平整，层间内应力小，具有质轻高强、耐磨性和防腐蚀性能、纤维增强层耐用寿命长等优异，实用性好，市场前景广阔。

Description

一种纤维增强金属复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及金属复合材料领域，特别是涉及一种纤维增强金属复合材料的制备方法。
背景技术
目前，随着节能环保要求的提出，采用轻型结构材料不断开发更加节能环保的交通工具是行业发展的必然方向，而纤维增强和/或织物增强的混合多层复合材料是制造高效轻质结构的主要方向。
但迄今为止，制造连续纤维增强金属基复合材料的方法可以归纳为固相法和液相法两大类，其中，液相法对增强纤维的物理损伤相对较小，适合形状复杂、尺寸较小的零部件生产，但生产周期较长、不适合薄板等型材的工业化量产；固相法虽然可连续生产板材等复合材料，但一般需要复合材料的初级产品-复合丝，复杂的生产工序增加了材料制备成本；另外，增强纤维一般为脆性材料，在巨大压力作用下，塑性变形对增强纤维的损伤较大，不利于发挥增强纤维的性能优势。另外，固相法中，增强材料与金属基的连接工艺要根据材料特性确定，在最后一道工序涂覆金属保护层。这种制造模式需要大量复杂的过程参数相互配合，包括定位、固定、粘合剂的涂覆以及出现的热感应耦合，特别是在复杂的几何外形上涂覆金属保护层，不但对涂覆过程本身提出了很高的质量要求，而且对于被涂覆的结构，在它的制造、准备和预处理过程中，也有很高的质量要求。当使用物理气相沉积法或者化学气相沉积法时，涂覆层在与基底复合后通常会产生很大的热应力，此外，无论是物理气相沉积法还是化学气相沉积法，都只局限于制造涂层厚度小于0.1ｍｍ 的零件，因此这种方法通常不适合制造有耐磨要求的零件。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种纤维增强金属复合材料的制备方法，能够有效解决现有制备方法存在的上述问题，提高复合材料的综合性能，扩大其应用领域。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种纤维增强金属复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备金属层：将待复合的金属层的一面经除油、除锈及打磨处理后，再在其上均匀涂覆一层熔融状态的热塑性塑料涂层；
（2）制备纤维预成型体：按照复合材料型材的受力分布，将连续纤维制成连续二维或三维的纤维预成型体；
（3）制备纤维增强复合材料：将步骤（2）中制备的纤维预成型体浸入液态基体树脂中进行浸渗，形成纤维增强复合材料；
（4）模压固化成型：在压铸模具中依次放入步骤（1）中制备的金属层和步骤（2）中浸渗处理后的纤维增强复合材料，合模并加压静置固化成型；
（5）后处理：开模取出步骤（4）中固化成型后的复合材料，经退火处理得到纤维增强金属复合材料。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述金属为铜板、钛板、铝合金管或不锈钢板。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述除油方法为用质量浓度为5%的强碱性溶液洗涤，所述除锈方法为用质量浓度为5%的强酸性溶液洗涤，其中，钛管用质量浓度为20%HNO3+5%HF溶液洗涤。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述热塑性塑料为热塑性聚氨酯或热塑性聚碳酸酯，其涂层厚度为1～3mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维或聚合物纤维。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述基体树脂为环氧树脂。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述压力为3～10MPa，静置固化时间为1～12h。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述退火工艺条件为：对纤维增强金属复合材料的金属层面，先以5℃/min的速率从室温升温至150℃，保温2～6h，再以10℃/min的速率降至室温。
在本发明一个较佳实施例中，所述纤维增强金属复合材料依次包括金属表面层、金属边界层、柔性过渡层和纤维增强复合材料层，其中，所述柔性过渡层即为热塑性塑料层。
在本发明一个较佳实施例中，所述纤维增强金属复合材料沿圆周方向的拉伸强度为550～650MPa。
本发明的有益效果是：本发明一种纤维增强金属复合材料的制备方法，无需据材料特性确定连接工艺，工艺简单可控、对设备要求低、成本低廉，并可适用于不同材质纤维和金属基体，适用范围广泛；本发明所制备的纤维增强金属复合材料，其外形结构平整，层间内应力小，具有质轻高强、耐磨性和防腐蚀性能、纤维增强层耐用寿命长等优异，实用性好，市场前景广阔。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种纤维增强金属复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备金属层：将待复合的金属铜板的一面用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液洗涤除油，再用质量浓度为5%的盐酸溶液洗涤除锈，用铁丝球打磨使其露出金属的新鲜表面，然后在其上均匀涂覆一层厚度为1～3mm的熔融状态的热塑性聚氨酯涂层；
（2）制备纤维预成型体：按照复合材料型材的受力分布，将连续的碳纤维制成连续二维或三维的纤维预成型体；
（3）制备纤维增强复合材料：将步骤（2）中制备的纤维预成型体浸入液态环氧树脂基体中进行浸渗，形成纤维增强复合材料； 
（4）模压固化成型：在压铸模具中依次放入步骤（1）中制备的金属层和步骤（2）中浸渗处理后的纤维增强复合材料，合模并加压3MPa，静置12h固化成型；
（5）后处理：开模取出步骤（4）中固化成型后的复合材料，对其金属层面，先以5℃/min的速率从室温升温至150℃，保温2～6h，再以10℃/min的速率降至室温，得到纤维增强金属复合材料。
实施例2
本发明揭示了一种纤维增强金属复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备金属层：将待复合的金属钛板的一面用质量浓度为5%的氢氧化钾溶液洗涤除油，再用质量浓度为20%HNO3+5%HF的溶液洗涤除锈，用铁丝球打磨使其露出金属的新鲜表面，然后在其上均匀涂覆一层厚度为1～3mm的熔融状态的热塑性聚碳酸酯涂层；
（2）制备纤维预成型体：按照复合材料型材的受力分布，将连续的玻璃纤维制成连续二维或三维的纤维预成型体；
（3）制备纤维增强复合材料：将步骤（2）中制备的纤维预成型体浸入液态环氧树脂基体中进行浸渗，形成纤维增强复合材料； 
（4）模压固化成型：在压铸模具中依次放入步骤（1）中制备的金属层和步骤（2）中浸渗处理后的纤维增强复合材料，合模并加压10MPa，静置5h固化成型；
（5）后处理：开模取出步骤（4）中固化成型后的复合材料，对其金属层面，先以5℃/min的速率从室温升温至150℃，保温2～6h，再以10℃/min的速率降至室温，得到纤维增强金属复合材料。
实施例3
本发明揭示了一种纤维增强金属复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备金属层：将待复合的不锈钢或铝合金板的一面用质量浓度为5%的氢氧化钾溶液洗涤除油，再用质量浓度为5%的盐酸溶液洗涤除锈，用铁丝球打磨使其露出金属的新鲜表面，然后在其上均匀涂覆一层厚度为1～3mm的熔融状态的热塑性聚碳酸酯涂层；
（2）制备纤维预成型体：按照复合材料型材的受力分布，将连续的聚合物纤维，如芳纶纤维，制成连续二维或三维的纤维预成型体；
（3）制备纤维增强复合材料：将步骤（2）中制备的纤维预成型体浸入液态环氧树脂基体中进行浸渗，形成纤维增强复合材料； 
（4）模压固化成型：在压铸模具中依次放入步骤（1）中制备的金属层和步骤（2）中浸渗处理后的纤维增强复合材料，合模并加压8MPa，静置1h固化成型；
（5）后处理：开模取出步骤（4）中固化成型后的复合材料，对其金属层面，先以5℃/min的速率从室温升温至150℃，保温2～6h，再以10℃/min的速率降至室温，得到纤维增强金属复合材料。
上述方法制备的纤维增强金属复合材料依次包括金属表面层、金属边界层、柔性过渡层和纤维增强复合材料层，其中，所述柔性过渡层即为热塑性塑料层；所述纤维增强金属复合材料沿圆周方向的拉伸强度为550～650MPa，具有耐磨、耐腐蚀和抗撕裂等优异性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备金属层：将待复合的金属层的一面经除油、除锈及打磨处理后，再在其上均匀涂覆一层熔融状态的热塑性塑料涂层；
（2）制备纤维预成型体：按照复合材料型材的受力分布，将连续纤维制成连续二维或三维的纤维预成型体；
（3）制备纤维增强复合材料：将步骤（2）中制备的纤维预成型体浸入液态基体树脂中进行浸渗，形成纤维增强复合材料；
（4）模压固化成型：在压铸模具中依次放入步骤（1）中制备的金属层和步骤（2）中浸渗处理后的纤维增强复合材料，合模并加压静置固化成型；
（5）后处理：开模取出步骤（4）中固化成型后的复合材料，经退火处理得到纤维增强金属复合材料。
2.根据权利要求1所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述金属为铜板、钛板、铝合金板或不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述除油方法为用质量浓度为5%的强碱性溶液洗涤，所述除锈方法为用质量浓度为5%的强酸性溶液洗涤，其中，钛管用质量浓度为20%HNO3+5%HF溶液洗涤。
4.根据权利要求1所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述热塑性塑料为热塑性聚氨酯或热塑性聚碳酸酯，其涂层厚度为1～3mm。
5.根据权利要求1所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维或聚合物纤维。
6.根据权利要求1所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述基体树脂为环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述压力为3～10MPa，静置固化时间为1～12h。
8.根据权利要求1所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述退火工艺条件为：对纤维增强金属复合材料的金属层面，先以5℃/min的速率从室温升温至150℃，保温2～6h，再以10℃/min的速率降至室温。
9.根据权利要求1至8之一所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述纤维增强金属复合材料依次包括金属表面层、金属边界层、柔性过渡层和纤维增强复合材料层，其中，所述柔性过渡层即为热塑性塑料层。
10.根据权利要求9所述的纤维增强金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述纤维增强金属复合材料沿圆周方向的拉伸强度为550～650MPa。
CN201410716026.6A 2014-12-02 2014-12-02 一种纤维增强金属复合材料的制备方法 Pending CN104401106A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410716026.6A CN104401106A (zh) 2014-12-02 2014-12-02 一种纤维增强金属复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410716026.6A CN104401106A (zh) 2014-12-02 2014-12-02 一种纤维增强金属复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104401106A true CN104401106A (zh) 2015-03-11

Family

ID=52638802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410716026.6A Pending CN104401106A (zh) 2014-12-02 2014-12-02 一种纤维增强金属复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104401106A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105154798A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州莱特复合材料有限公司 纤维强化耐高温粉末冶金材料及其制备方法
CN107379579A (zh) * 2017-07-24 2017-11-24 王威 一种碳纤维的平卷式绕线方法及基于该方法的碳纤维杆加工工艺
CN109624439A (zh) * 2018-11-27 2019-04-16 广州三得医疗科技有限公司 一种医疗器械移动车用纤维增强金属材料及其制备方法
CN112775437A (zh) * 2020-12-23 2021-05-11 西南交通大学 一种轻金属基复合材料部件及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102814919A (zh) * 2012-09-13 2012-12-12 格林精密部件（惠州）有限公司 外观五金件模内成型方法
CN102825860A (zh) * 2011-06-14 2012-12-19 重庆大学 金属-增强塑料复合材料制件及其成型方法
CN104044312A (zh) * 2014-06-24 2014-09-17 赤峰恒裕型钢有限公司 彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102825860A (zh) * 2011-06-14 2012-12-19 重庆大学 金属-增强塑料复合材料制件及其成型方法
CN102814919A (zh) * 2012-09-13 2012-12-12 格林精密部件（惠州）有限公司 外观五金件模内成型方法
CN104044312A (zh) * 2014-06-24 2014-09-17 赤峰恒裕型钢有限公司 彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105154798A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州莱特复合材料有限公司 纤维强化耐高温粉末冶金材料及其制备方法
CN107379579A (zh) * 2017-07-24 2017-11-24 王威 一种碳纤维的平卷式绕线方法及基于该方法的碳纤维杆加工工艺
CN107379579B (zh) * 2017-07-24 2019-08-13 山东英大钓具有限公司 一种碳纤维的平卷式绕线方法及基于该方法的碳纤维杆加工工艺
CN109624439A (zh) * 2018-11-27 2019-04-16 广州三得医疗科技有限公司 一种医疗器械移动车用纤维增强金属材料及其制备方法
CN112775437A (zh) * 2020-12-23 2021-05-11 西南交通大学 一种轻金属基复合材料部件及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9956744B2 (en) Shell, method of preparing the shell and electronic product comprising the shell
CN104401106A (zh) 一种纤维增强金属复合材料的制备方法
CN104149361B (zh) 一种二次成型的碳纤维复合材料螺旋桨制作方法
CN102582146B (zh) 以镁合金为基体的复合材料及其制造方法
CN106273902A (zh) 一种泡沫铝夹层结构复合材料及其制备方法
WO2015106482A1 (zh) 一种高性能纤维复合材料制品的制备方法
CN101532253A (zh) 碳纤维复合材料制品及其制造方法
CN105296897A (zh) 碳纤维增强钛合金复合材料的制备方法
CN102068071A (zh) 一种玻璃钢盔壳及其制造工艺
CN104191796A (zh) 碳纤维增强聚酰亚胺基体纤维金属层板制备方法
CN103847166A (zh) 碳纤维板的制作工艺
CN103522623B (zh) 一种用于电子产品外壳的复合层及制作方法
JP6867844B2 (ja) 金属／繊維強化プラスチック複合構造体
CN105504750B (zh) 一种连续碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法
CN209908843U (zh) 一种碳纤维和膨胀材料复合式风机叶片
CN104385632B (zh) 工字型玻璃钢型材导向拉挤模具
CN202448410U (zh) 以镁合金为基体的复合材料
CN102785368B (zh) 超混杂复合材料制造方法
CN105383117A (zh) 一种高弹模增强纤维与铝合金复合材料及其制备工艺
CN105109061A (zh) 一种真空辅助成型加工工艺
CN104411126A (zh) 一种电子产品外壳及其制作方法
CN105086360A (zh) 一种热固性碳纤维预浸料及其制备方法
CN108081729A (zh) 一种金属纤维复合板及其制备方法
CN106553353A (zh) 一种玻璃包覆金属微丝增强环氧树脂及其成形工艺
CN104074831A (zh) 一种碳纤维复合材料液压缸

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150311