CN106801210A - 一种轻量化多孔金属复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻量化多孔金属复合材料及其制备方法，在基体为多孔泡沫铁材料的表面采用热喷涂的技术工艺喷涂铝镍合金粉末涂层，然后对涂层进行打磨，使铝镍合金粉末涂层完全覆盖多孔泡沫铁材料表面的孔隙并形成平面状态，再将复合材料置于500‑1000℃热处理炉中加热，并保温5‑10小时后即得。本发明的优点：1、本材料的主体材料为多孔泡沫金属，能有效减轻汽车重量，重量可下降30%以上。2、本材料具有高强度、高抗疲劳性，由此制作的汽车不仅具有较高的承载强度，同时可以吸收60%以上撞击能量，大大提升了汽车的安全性能，而且有效地解决了关于汽车轻量化的难题。

Description

一种轻量化多孔金属复合材料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及复合金属材料领域，具体地说是一种轻量化多孔金属复合材料及其制备方法。
【背景技术】
随着“节能环保”的理念越来越被社会广泛关注，轻量化也逐步应用到普通汽车领域，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。现有文献及专利报道，降低汽 车重量的途径是在车身上大量使用轻型多孔材料，如铝、镁等合金多孔材料，聚氨酯夹心板 材料，这些材料的制造成本较高。铝、镁等合金多孔材料只能采取本体金属热融发泡，不能 象多孔铁、镍等金属可以在均匀性很强的多孔聚氨酯海绵表面采用电沉积工艺制备，因此 泡沫铝或铝镁合金材料的孔隙均匀性极差，通孔与闭孔互相混合并存，无法有效起到汽车 轻量化的作用；同时，孔隙的不均性也会造成材料的承受力不均匀。聚氨酯夹心板材料应用 于汽车领域，其强度和阻燃性较差，严重影响汽车的行驶安全性。如何研制出高强度、轻量 化的优质多孔金属复合材料仍是本领域的一大难题。
【发明内容】
本发明针对现有轻量化复合材料存在的上述问题，提供一种能够有效降低汽车整车质量、可吸收撞击能量、可塑性高、阻燃性强的汽车用轻量化多孔金属复合材料及其制备方法。
这种轻量化多孔金属复合材料，其特征是，在基体为多孔泡沫铁材料的表面采用热喷涂的技术工艺喷涂铝镍合金粉末涂层，然后对涂层进行打磨，使铝镍合金粉末涂层完全覆盖多孔泡沫铁材料表面的孔隙并形成平面状态，再将复合材料置于500-1000℃热处理炉中加热，并保温5-10小时后即得。
所述多孔泡沫铁材料的厚度为1-50mm，开孔率为20-90%，材料的质量密度为 800-3500g/m2。
所述铝镍合金粉末涂层厚度为0.1-2.0mm。
所述的铝镍合金粉末涂层由铝粉及镍粉混合而成，其中铝质量点为60-80%，镍质量点为20-40%，粉末的颗粒尺寸为0.05-1.5mm。
一种轻量化多孔金属复合材料的制备方法，其特征是，将基体多孔泡沫铁材料置于8% 的稀盐酸溶液中，浸泡5-10min，去除材料表面的氧化膜，随后将材料用自来水清洗干净并 置于烘干炉中烘干；将铝粉与镍粉均匀混合后，采用800-1500℃的喷涂温度，在热喷涂炉 中对基体多孔泡沫铁材料进行表面热喷涂，表面热喷涂的涂层厚度为0.1-2.0mm ;使用平 面磨床对喷涂的铝镍合金粉末涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖基体多孔泡沫 铁材料表面的孔隙；最后将喷涂好后的复合材料置于温度为500-1000℃、有氮气保护的热 处理炉中进行热处理，保温时间为5-10小时。
与现有技术相比，本发明的优点体现于：
1、本材料的主体材料为多孔泡沫金属，能 有效减轻汽车重量，重量可下降30%以上。
2、本材料具有高强度、高抗疲劳性，由此制作的 汽车不仅具有较高的承载强度，同时可以吸收60%以上撞击能量，大大提升了汽车的安全 性能，而且有效地解决了关于汽车轻量化的难题。
3、在多孔金属材料内部结构上形成梯度 复合层，不同的金属及合金具有不同的机械性能，同时表面覆载了高强度的铝镍合金涂层， 增强了其内部孔连接结构的致密性和强度，更有效增强了材料的抗拉强度和延伸性能，提 升了常规多孔金属抗冲击性能，由此采用该材料制作的汽车防护板以及相关结构件，其耐 冲击及吸收能量性能、体积质量比更加优越。
4、在多孔金属材料内部结构形成多金属多质 量比的梯度复合层，同时表面覆载铝合金板，比质量、抗拉强度等方面都有明显改善，相对 于现有的聚氨酯复合板材，在抗拉强度和冲击强度以及拉伸率等指标上提高了 26-32%，拓 宽了多孔金属材料在其它领域的应用范围，如节能建筑及工业厂房结构材料。5、本发明提 供的方法实现简单，同时采用廉价的铁金属替代其它贵金属，工艺成本低，易实现规模化生 产。
5、市场上现有的泡沫铁材料具有较高、较均匀的孔隙率，具有较大的比表面积，被广泛 应用于过滤材料、吸音降噪等领域；由于泡沫铁自身的耐蚀性较差、比钢度不高，因而不能应用于对强度要求较高的结构材料领域，本发明利用泡沫铁的特殊性能，在其表面复合铝 镍合金涂层，并将涂层采用机械方法磨平，完全覆盖住多孔材料的孔隙，与泡沫铁完全融合 成一体，增强了材料的整体比钢度和抗冲击力等性能。
【附图说明】
图1是多孔复合金属材料打磨前的SEM图
图2是多孔复合金属材料打磨后的SEM图。
【具体实施方式】下面结合附图对本发明的实施阐述如下。
实施例
将开孔率为20%，厚度为5mm，质量密度为850g/m2的多孔泡沫铁材料，置于8%的稀盐 酸溶液中浸泡5-10min，去除材料表面的氧化膜，随后将材料用自来水清洗干净并置于烘 干炉中烘干；将颗粒尺寸为0.05mm的铝粉和镍粉按60% ：40%的比例均匀混合，采用800℃ 的喷涂温度，在热喷涂炉中对基体多孔泡沫铁材料进行表面热喷涂，热喷涂的涂层厚度为 0.1mm ；使用平面磨床对喷涂的铝镍合金粉末涂层进行打磨，使其成为平面状态并完全覆盖 基体多孔泡沫铁材料表面的孔隙；最后将喷涂好后的复合材料置于温度为500℃、有氮气 保护的热处理炉中进行热处理，保温时间为5小时。

Claims (5)

1.一种轻量化多孔金属复合材料，其特征是，在基体为多孔泡沫铁材料的表面采用热喷涂的技术工艺喷涂铝镍合金粉末涂层，然后对涂层进行打磨，使铝镍合金粉末涂层完全覆盖多孔泡沫铁材料表面的孔隙并形成平面状态，再将复合材料置于500-1000℃热处理炉中加热，并保温5-10小时后即得。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化多孔金属复合材料，其特征是，所述多孔泡沫铁材料的厚度为1-50mm，开孔率为20-90%，材料的质量密度为800-3500g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种轻量化多孔金属复合材料，其特征是，所述铝镍合金粉末涂层厚度为0.1-2.0mm。
4.根据权利要求1或3所述的一种轻量化多孔金属复合材料，其特征是，所述的铝镍合金粉末涂层由铝粉及镍粉混合而成，其中铝质量点为60-80%，镍质量点为20-40%，粉末的颗粒尺寸为0.05-1.5mm。
5.一种权利要求1所述轻量化多孔金属复合材料的制备方法，其特征是，将基体多 孔泡沫铁材料置于8%的稀盐酸溶液中，浸泡5-10min，去除材料表面的氧化膜，随后将材 料用自来水清洗干净并置于烘干炉中烘干；将铝粉与镍粉均匀混合后，采用800-1500℃的喷涂温度，在热喷涂炉中对基体多孔泡沫铁材料进行表面热喷涂，表面热喷涂的涂层 厚度为0.1-2.0mm ;使用平面磨床对喷涂的铝镍合金粉末涂层进行打磨，使其成为平面状 态并完全覆盖基体多孔泡沫铁材料表面的孔隙；最后将喷涂好后的复合材料置于温度为500-1000℃、有氮气保护的热处理炉中进行热处理，保温时间为5-10小时。
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CN108070839A (zh) * 2017-12-18 2018-05-25 常德力元新材料有限责任公司 一种泡沫镍铬合金的连续制备方法
CN109747564A (zh) * 2017-11-01 2019-05-14 马自达汽车株式会社 汽车的面板构造

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