CN105127431A - 一种低频吸声材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低频吸声材料的制备方法，包括以下步骤：一、将铝粉与聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料，然后将浆料均匀涂覆于铝箔表面；二、选取多层铁铬铝纤维多孔材料；三、将选取的铁铬铝纤维多孔材料按顺序叠放，并在每相邻两层铁铬铝纤维多孔材料之间均插设涂覆有浆料的铝箔，得到待烧结坯料；四、将待烧结坯料装入烧结模具中，放入真空烧结炉中烧结，得到低频吸声材料。本发明制备的吸声材料在频率为50Hz～500Hz的条件下的平均吸声系数为0.25～0.35，吸声性能优良，可广泛应用于具有低频吸声要求的精密电子元器件领域或其他消声场所。

Description

一种低频吸声材料的制备方法
技术领域
本发明属于吸声材料技术领域，具体涉及一种低频吸声材料的制备方法。
背景技术
金属纤维多孔材料内部具有连通的孔，孔隙度最高可达95％，还具有很多的功能特性，如抗氧化、耐热腐蚀、耐气流冲击性能好、使用寿命长、易加工、孔隙度可控、既具有良好的透气性能，同时具有稳定且优良的吸收噪声的能力，在航空航天、国防等特殊环境中具有其它材料难以比拟的吸收高强度噪声性能。单层金属纤维多孔材料在高频处具有较好的吸声性能，随着厚度的增加多孔材料的吸声峰值向低频移动，但高频处的吸声系数有所下降。为提高材料能够在全频范围内的吸声性能，采用具有梯度孔的金属纤维多孔材料，该材料能够在较宽的频带范围内保持稳定的吸声性能，但是低频处的吸声性能依然很差，加之有些使用环境对材料厚度的要求很严格，只允许使用毫米级厚度的材料做吸声降噪处理，这就使金属纤维多孔材料的吸声性能无法正常发挥。如何提高金属纤维多孔材料的低频吸声性能一直是本领域的技术难题，目前单独靠改变多孔材料的自身结构参数是无法实现的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种低频吸声材料的制备方法。利用该方法制备的吸声材料在频率为50Hz～500Hz条件下的平均吸声系数为0.25～0.35，吸声性能优良，可广泛应用于具有低频吸声要求的精密电子元器件领域或其他消声场所。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将铝粉和聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于铝箔的上下表面；
步骤二、选取多层铁铬铝纤维多孔材料，每层所述铁铬铝纤维多孔材料的最大孔径Dmax均不相同，所述Dmax满足：其中d为铁铬铝纤维多孔材料中铁铬铝纤维的丝径，ε为铁铬铝纤维多孔材料的孔隙率，Dmax和d的单位均为μm；
步骤三、将步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料按照Dmax由小到大的顺序依次叠放，并在每相邻两层铁铬铝纤维多孔材料之间均插设步骤一中涂覆有浆料的铝箔，然后将叠放后且插设有铝箔的铁铬铝纤维多孔材料裁切整齐，得到待烧结坯料；
步骤四、按照步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸要求设计并制作烧结模具，再将所述待烧结坯料装入烧结模具中，然后放入真空烧结炉中，在真空度不大于1×10-2Pa，温度为550℃～600℃的条件下保温1h～2h进行烧结处理，随炉冷却后脱除烧结模具，得到低频吸声材料，该吸声材料在频率为50Hz～500Hz条件下的吸声系数为0.25～0.35。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述涂覆的厚度为10μm～50μm。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为3％～8％。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述浆料中铝粉的质量百分含量为5％～20％。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉的平均粒度为20μm～50μm。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝箔的厚度为0.1mm～0.5mm。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述铁铬铝纤维多孔材料中铁铬铝纤维的丝径d满足：8μm≤d≤30μm。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述铁铬铝纤维多孔材料的孔隙率ε满足：75％≤ε≤95％。
上述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料的层数为2～4层，每层所述铁铬铝纤维多孔材料的厚度均为1.5mm～10mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明初次引用箔材与金属纤维多孔材料梯度结构相结合技术，有效地解决了多孔材料低频吸声性能差的缺点；本发明先利用具有不同Dmax微结构的金属纤维多孔材料制成梯度结构，再添加一定厚度的铝箔作为中间声波微振动消耗层，通过两种不同吸声机理的协同配合，以及对金属纤维和金属粉末的选取以及叠放工艺的优化，最终实现产品的低频吸声性能得到极大地提高。
2、本发明制备的吸声材料不仅保留了金属纤维多孔材料在全频范围内的吸声性能，而且通过添加铝箔，更加显著地提高了材料在低频条件下的吸声性能。
3、本发明根据待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作了烧结模具，由于烧结模具按照待烧结坯料的形状和尺寸设计制作，使得待烧结坯料在烧结模具中进行烧结时两者相适配，不仅解决了多层多孔材料在烧结过程中的偏移问题，而且能够保证烧结结束后将材料取出时材料的侧壁无任何破坏。
4、采用本发明制备的吸声材料在50Hz～500Hz低频条件下的平均吸声系数为0.25～0.35，吸声性能优良，可广泛应用于具有低频吸声要求的精密电子元器件领域或其他消声场所。
5、将本发明制备的吸声材料与金属板复合，即可得到隔声材料，其具有比传统隔声材料更加优异的隔声性能，应用更加广泛。
6、本发明制备工艺简单，可操作性强，易于实现工业化生产。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明装于烧结模具中的待烧结坯料的结构示意图。
附图标记说明:
1—铁铬铝纤维多孔材料；2—铝箔；3—浆料；
4—烧结模具。
具体实施方式
实施例1
本实施例低频吸声材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将平均粒度为30μm的铝粉与质量百分比浓度为5％的聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料3，所述浆料3中铝粉的质量百分含量为10％，然后将所述浆料3均匀涂覆于厚度为0.4mm的铝箔2的上下表面，涂覆厚度为20μm；
步骤二、选取多层铁铬铝纤维多孔材料1，每层所述铁铬铝纤维多孔材料1的最大孔径Dmax均不相同，所述Dmax满足：其中d为铁铬铝纤维多孔材料1中铁铬铝纤维的丝径，ε为铁铬铝纤维多孔材料1的孔隙率，Dmax和d的单位均为μm；本实施例所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料1的层数为3层，各层铁铬铝纤维多孔材料1的性能参数见表1；
表1各层铁铬铝纤维多孔材料的性能参数
步骤三、按照Dmax由小到大的顺序，将步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料1依次叠放(即叠放的先后顺序为1#、2#、3#)，并在每相邻两层铁铬铝纤维多孔材料1之间(即1#与2#之间，2#与3#之间)均插设步骤一中涂覆有浆料3的铝箔2，然后将叠放后的并且其中插设有铝箔2的铁铬铝纤维多孔材料1裁切整齐，得到待烧结坯料；
步骤四、根据步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作烧结模具4，再将所述待烧结坯料装入烧结模具4中(装于烧结模具4中的待烧结坯料的结构如图1所示)，然后放入真空烧结炉中，在真空度不大于1×10-2Pa，温度为580℃的条件下保温2h进行烧结处理，随炉冷却后脱除烧结模具4，得到低频吸声材料。
依据国家标准GB/T18696.2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》测得本实施例制备的低频吸声材料在频率为50Hz～500Hz条件下的平均吸声系数为0.25，由此证明本实施例所制材料具有优良的低频吸声性能。
实施例2
本实施例低频吸声材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将平均粒度为40μm的铝粉与质量百分比浓度为4％的聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料3，所述浆料3中铝粉的质量百分含量为15％，然后将所述浆料3均匀涂覆于厚度为0.25mm的铝箔2的上下表面，涂覆厚度为30μm；
步骤二、选取多层铁铬铝纤维多孔材料1，每层所述铁铬铝纤维多孔材料1的最大孔径Dmax均不相同，所述Dmax满足：其中d为铁铬铝纤维多孔材料1中铁铬铝纤维的丝径，ε为铁铬铝纤维多孔材料1的孔隙率，Dmax和d的单位均为μm；本实施例所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料1的层数为2层，各层铁铬铝纤维多孔材料1的性能参数见表2；
表2各层铁铬铝纤维多孔材料的性能参数
步骤三、按照Dmax由小到大的顺序，将步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料1依次叠放(即叠放的先后顺序为1#、2#)，并在相邻两层铁铬铝纤维多孔材料1之间(即1#与2#之间)插设步骤一中涂覆有浆料3的铝箔2，然后将叠放后的并且其中插设有铝箔2的铁铬铝纤维多孔材料1裁切整齐，得到待烧结坯料；
步骤四、根据步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作烧结模具4，再将所述待烧结坯料装入烧结模具4中(装于烧结模具4中的待烧结坯料的结构如图1所示)，然后放入真空烧结炉中，在真空度不大于1×10-2Pa，温度为550℃的条件下保温2h进行烧结处理，随炉冷却后脱除烧结模具4，得到低频吸声材料。
依据国家标准GB/T18696.2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》测得本实施例制备的低频吸声材料在频率为50Hz～500Hz条件下的平均吸声系数为0.28，由此证明本实施例所制材料具有优良的低频吸声性能。
实施例3
本实施例低频吸声材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将平均粒度为20μm的铝粉与质量百分比浓度为3％的聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料3，所述浆料3中铝粉的质量百分含量为20％，然后将所述浆料3均匀涂覆于厚度为0.1mm的铝箔2的上下表面，涂覆厚度为10μm；
步骤二、选取多层铁铬铝纤维多孔材料1，每层所述铁铬铝纤维多孔材料1的最大孔径Dmax均不相同，所述Dmax满足：其中d为铁铬铝纤维多孔材料1中铁铬铝纤维的丝径，ε为铁铬铝纤维多孔材料1的孔隙率，Dmax和d的单位均为μm；本实施例所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料1的层数为4层，各层铁铬铝纤维多孔材料1的性能参数见表3；
表3各层铁铬铝纤维多孔材料的性能参数
步骤三、按照Dmax由小到大的顺序，将步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料1依次叠放(叠放的先后顺序为1#、2#、3#、4#)，并在每相邻两层铁铬铝纤维多孔材料1之间(即1#与2#之间，2#与3#之间，3#与4#之间)均插设步骤一中涂覆有浆料3的铝箔2，然后将叠放后的并且其中插设有铝箔2的铁铬铝纤维多孔材料1裁切整齐，得到待烧结坯料；
步骤四、根据步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作烧结模具4，再将所述待烧结坯料装入烧结模具4中(装于烧结模具4中的待烧结坯料的结构如图1所示)，然后放入真空烧结炉中，在真空度不大于1×10-2Pa，温度为600℃的条件下保温1h进行烧结处理，随炉冷却后脱除烧结模具4，得到低频吸声材料。
依据国家标准GB/T18696.2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》测得本实施例制备的低频吸声材料在频率为50Hz～500Hz条件下的平均吸声系数为0.35，由此证明本实施例所制材料具有优良的低频吸声性能。
实施例4
本实施例低频吸声材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将平均粒度为50μm的铝粉与质量百分比浓度为8％的聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料3，所述浆料3中铝粉的质量百分含量为5％，然后将所述浆料3均匀涂覆于厚度为0.5mm的铝箔2的上下表面，涂覆厚度为50μm；
步骤二、选取多层铁铬铝纤维多孔材料1，每层所述铁铬铝纤维多孔材料1的最大孔径Dmax均不相同，所述Dmax满足：其中d为铁铬铝纤维多孔材料1中铁铬铝纤维的丝径，ε为铁铬铝纤维多孔材料1的孔隙率，Dmax和d的单位均为μm；本实施例所选取的铁铬铝纤维多孔材料1的层数为3层，其性能参数见表4；
表4各层铁铬铝纤维多孔材料的性能参数
步骤三、按照Dmax由小到大的顺序，将步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料1依次叠放(叠放的先后顺序为1#、2#、3#)，并在每相邻两层铁铬铝纤维多孔材料1之间(即1#与2#之间，2#与3#之间)均插设步骤一中涂覆有浆料3的铝箔2，然后将叠放后的并且其中插设有铝箔2的铁铬铝纤维多孔材料1裁切整齐，得到待烧结坯料；
步骤四、根据步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作烧结模具4，再将所述待烧结坯料装入烧结模具4中(装于烧结模具4中的待烧结坯料的结构如图1所示)，然后放入真空烧结炉中，在真空度不大于1×10-2Pa，温度为560℃的条件下保温1.5h进行烧结处理，随炉冷却后脱除烧结模具4，得到低频吸声材料。
依据国家标准GB/T18696.2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》测得本实施例制备的低频吸声材料在频率为50Hz～500Hz条件下的平均吸声系数为0.31，由此证明本实施例所制材料具有优良的低频吸声性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将铝粉和聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料(3)，然后将所述浆料(3)均匀涂覆于铝箔(2)的上下表面；
步骤二、选取多层铁铬铝纤维多孔材料(1)，每层所述铁铬铝纤维多孔材料(1)的最大孔径Dmax均不相同，所述Dmax满足：其中d为铁铬铝纤维多孔材料(1)中铁铬铝纤维的丝径，ε为铁铬铝纤维多孔材料(1)的孔隙率，Dmax和d的单位均为μm；
步骤三、将步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料(1)按照Dmax由小到大的顺序依次叠放，并在每相邻两层铁铬铝纤维多孔材料(1)之间均插设步骤一中涂覆有浆料(3)的铝箔(2)，然后将叠放后且插设有铝箔(2)的铁铬铝纤维多孔材料(1)裁切整齐，得到待烧结坯料；
步骤四、按照步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸要求设计并制作烧结模具(4)，再将所述待烧结坯料装在烧结模具(4)中，然后放入真空烧结炉中，在真空度不大于1×10-2Pa，温度为550℃～600℃的条件下保温1h～2h进行烧结处理，随炉冷却后脱除烧结模具(4)，得到低频吸声材料，该吸声材料在频率为50Hz～500Hz条件下的平均吸声系数为0.25～0.35。
2.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述涂覆的厚度为10μm～50μm。
3.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为3％～8％。
4.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述浆料(3)中铝粉的质量百分含量为5％～20％。
5.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉的平均粒度为20μm～50μm。
6.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝箔(2)的厚度为0.1mm～0.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述铁铬铝纤维多孔材料(1)中铁铬铝纤维的丝径d满足：8μm≤d≤30μm。
8.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述铁铬铝纤维多孔材料(1)的孔隙率ε满足：75％≤ε≤95％。
9.根据权利要求1所述的一种低频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所选取的多层铁铬铝纤维多孔材料(1)的层数为2～4层，每层所述铁铬铝纤维多孔材料(1)的厚度均为1.5mm～10mm。
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