CN1136082C - 一种加工微孔金属板的方法和产品 - Google Patents

Abstract

一种加工微孔金属板的方法和产品，属于利用微孔板控制噪声污染的技术领域，该方法是利用化学腐蚀方法加工微孔金属板，使用该方法可大批量加工孔径在0.4mm-0.1mm、穿孔率在10.01%-0.06%范围内的金属微孔板，微孔板的孔径和孔间距可根据要求任意调整。加工方法简便易行、成本低廉，加工出的微孔板具有吸声效果好、吸声频带宽的优点，可广泛应用于宾馆、饭店、写字楼、商场等场合，是各种洁净场所、超净车间的最佳吸声产品。

Description

一种加工微孔金属板的方法和产品

技术领域：

本发明属于金属板加工技术领域，特别是属于利用微穿孔板控制噪声污染的技术领域。

背景技术：

到目前为止，国内外生产加工金属微孔板主要采用钻、冲、扎孔的方法，这种方法只能加工0.5mm以上孔径的金属微孔板，对于大批量在金属板上加工0.4mm以下的孔几乎是不可能的，采用激光技术可加工孔径小于0.4mm的微孔吸声板，但其造价十分昂贵，并且加工时间长，不可能广泛应用。此外，由于传统微孔板加工方法受所使用的模具的限制，孔径大小及孔间距基本固定，很难调整，所以不能按不同的使用要求任意调整孔径及孔间距。依据微孔板吸声理论，只有减小微孔板的微孔孔径(孔径小于0.4mm)才可能获得良好的吸声效果。目前，在噪声控制领域和建筑装饰吸声材料领域，广泛投入使用的微孔吸声板的微孔孔径均大于0.5mm，其吸声频带窄、吸收效率低，吸声系数超过0.5的倍频带仅为1个左右，甚至更小，另外，还由于现有微孔板不能按实际使用要求变换孔径和孔间距以获得宽带、高吸声的效果。如需改变，则必须重新加工模具，这样既费力，也费钱。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用腐蚀的方法加工微孔金属板，使用该方法可大批量加工孔径为0.4mm以下的金属微孔板，微孔板上的孔径和孔间距可任意调整，而且加工方法简便易行，加工时间短，成本低廉。采用本方法加工的微穿孔板具有吸声效果好、吸声频带宽的优点，吸声频带和吸声峰值可在一定范围内按使用要求任意调整。本微孔吸声板可广泛应用于宾馆、饭店、写字楼、商场等场合，是各种洁净场所、超净车间的最佳吸声产品。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：微孔金属板加工工艺过程叙述如下：

第一，根据工程应用中的吸声要求，设计出相应的微孔板的结构参数，包括微孔孔径d、穿孔率p(孔的面积与总面积之比)、孔心距b和孔的形状，用计算机绘出相应的微孔布置图(这里的孔实际应为实心圆点)，然后制板成透明胶片以备曝光之用。

第二，首先将准备加工的金属板进行清洗，然后将抗感光薄膜贴或将抗蚀感光胶涂在金属板的正反两面上。

第三，将两张印有微孔布置图的透明胶片分别放置在附有抗蚀感光涂层的金属板的正反两面，一并进行曝光。

第四，将曝光后的金属板放入显影液中进行显影处理。显影后，微孔所在位置处的抗蚀膜消失，露出与微孔一样大小的金属表面，以备腐蚀之用。

第五，进行化学腐蚀。腐蚀槽中，用三氯化铁溶液喷淋显过影的金属板，溶液中加入酸性溶液以加快切削速度，喷淋后金属板在露出的金属表面处被腐蚀掉，而附有抗蚀膜处被保留，这样就形成微孔板。

第六，用清水清洗金属板，再用碱性溶液把抗蚀层退除。

经过上述六个步骤之后，最后加工成所需要的微孔金属板。

另外还可以利用丝网印刷方式加工微孔金属板，这种方式可省略上述加工工艺中的第二、三、四步骤，即：在对准备加工的金属板进行清洗后，以抗蚀油墨为印件，直接将微孔布置图印在金属板上；然后将金属板放在腐蚀槽中，用三氯化铁加入酸性物质制成的溶液进行喷淋，金属板上附有抗蚀油墨处的金属被保留，露出的金属板被腐蚀掉；用清水清洗金属板，再用碱性溶液浸泡金属板，退除抗蚀层。

上述方案可加工出孔径为0.4mm-0.1mm的微孔吸声板，穿孔率在10.01％--0.06％的范围内，孔径和孔间距根据吸声频率的要求可任意调整，在同一块微孔吸声板上可以有不同孔径的微孔，以及不同的孔间距。孔的形状可以是圆形、正方形、长方形、椭圆形、三角形和多边形等任意不同形状，而且吸声板板面平整光滑、无毛刺，吸声效果大大优于现有各种微孔板。

为加工出具有精确孔径的小孔，在化学腐蚀过程中，必须使板的两面有孔的地方同时被切削。由于板不透明，要想使双面的小孔对齐是非常困难的，如果对不齐，就会出现切削不透或孔径变大。为此，本发明提出双面同时腐蚀并且双面采用不同孔径的切削方法，例如一表面上孔的孔径为0.4mm以下，另一表面为0.4mm以上较大的孔，但孔的中心位置在金属板的正方面必须准确对应，这样就比较容易对齐不同表面上的孔。同时，在腐蚀过程中，采用大孔一侧的腐蚀时间大于小孔一侧腐蚀时间的方法，可使腐蚀出的孔径达到使用者的要求。这样还有一个优点，就是可按使用者的要求，或者将较大孔的一面作为可视面，或者将较小孔的一面作为可视面。

本发明提供的加工微孔金属板方法及使用该方法加工的微孔吸声板与现有的加工微孔金属板方法及使用该方法加工成的微孔吸声板相比，具有如下的有益效果：

1.可批量加工0.4mm以下孔径的微孔。

采用钻、冲、扎孔的方法加工金属微孔板，只能加工0.5mm以上孔径的微孔板，而且不能批量生产。本发明采用腐蚀的方法加工微孔板，可大批量加工0.4mm以下孔径的金属微孔板。

2.加工时间短，价格低廉。

采用激光技术可以加工孔径小于0.4mm的金属微孔板，但造价十分昂贵，并且加工时间长，加工1平方米的金属微孔板耗材费用10000元，需要花费时间24小时。而采用本发明提供的腐蚀方法加工同样孔径的的金属微孔板，每平方米金属微孔板耗材费用仅需210元，需要花费时间仅需5分钟。由此可见，本发明加工方法简单易行，大大节约了资金和加工时间。

3.微孔吸声板吸声效果好。

以往使用的微孔吸声板的微孔孔径一般都大于0.5mm，这种微孔金属板吸声频带窄，吸声效率低；而使用本发明提供的微孔吸声板的微孔孔径小于0.4mm，根据微孔板吸声理论，只有减少微孔孔径才可能获得好的吸声效果，因此，本发明提供的孔径小于0.4mm的微孔吸声板吸声频带宽、吸声频率高。

4.微孔板的孔径与孔间距可任意调整

在控制环境噪声污染的工程应用中，往往需要在一块微孔吸声板上变换不同的孔径和孔间距，用以获得宽频带、高吸声的效果，而采用传统的加工微孔板方法，必须重新加工模具，这样既费力、又费钱；采用本发明提供的腐蚀方法加工微孔板，只需在设计微孔布置图时，将这些不同的参数设计进去，绘出微孔布置图即可实现，这种方法既省力又省钱，具有极大的创造性和实用性。

附图说明：

图1为微孔金属板加工工艺流程图：

图2为微孔板吸声结构示意图；

图3为不同孔径的微孔板吸声结构剖视示意图。

具体实施方式：

实施例1.采用化学腐蚀方法对板厚t＝0.1mm，200mm×200mm见方的不锈钢板进行加工，该不锈钢微孔吸声板将用于室内吸声、消声器等场合。例如，为降低250Hz-1250Hz范围的噪声，要求吸声材料在这一频段的吸声系数高于0.5。为此，将微孔板的孔径设计为d＝0.1mm，孔间距b＝1mm，穿孔率为0.79％。

微孔金属板加工工艺流程图如图1所示，其具体实施步骤为：

1)根据上述的吸声要求，设计出微孔的孔径等于0.1mm，穿孔率为0.79％，孔之间的距离为1mm(按正方形排列计算)，据此，可利用计算机绘制出该微孔布置图，并打印在透明胶片上。另外再绘制一张孔心距同为1mm，而孔径为0.4mm的透明胶片；

2)将要加工的不锈钢板放在清洗机中进行清洗，去除表面的油污及灰尘，将抗蚀感光膜通过加热滚压方法贴在洗净的不锈钢的正反两面上；

3)将一张绘有通过上述计算得出的微孔布置图案的透明胶片放在贴过膜的不锈钢板的正面，同时将在1)中绘制好的间距1mm，孔径为0.4mm的透明胶片放在不锈钢的反面并保证正反面孔的孔心对齐，并一同放入曝光机中，曝光时间为5秒。

4)将曝光后的不锈钢板放入1％碳酸钠溶液中进行显影，25℃，时间为60秒，显影后的不锈钢微孔所在位置的抗蚀膜消失，不锈钢板正面露出0.1mm孔径的不锈钢表面，同时，不锈钢反面与正面微孔对应处相应的露出0.4mm孔径的不锈钢表面。

5)将显影后的不锈钢板放入腐蚀槽中，用波美度为42°的三氯化铁溶液喷淋该不锈钢板，溶液中加入1％的盐酸和硝酸，在露出的不锈钢表面处将被腐蚀，反面(0.4mm孔径的一面)腐蚀时间为4分10秒，正面(0.1mm孔径的微孔一面)腐蚀时间为1分20秒；

6)腐蚀后的不锈钢板用清水清洗，再用3％氢氧化钠溶液把抗蚀层退除，去膜时间为60秒，溶液温度为60℃。

采用上述6个步骤后，就制成了所要求的微孔吸声板，利用此微孔吸声板作成微孔吸声结构如图2所示，微孔金属板2的板厚为0.1mm，长和宽均为200mm，微孔1的孔径为0.1mm，孔间距为1mm，墙体4与微孔吸声板2之间的空腔3的腔深D＝100mm，经测试其吸声系数在250Hz-1250Hz之间为0.5-0.72之间，可见超过了所要求的指标。加工微孔板的时间为5分/m²；所耗材料费为210元/m²。在吸声效果相同的情况下，如果采用激光方法加工同样微孔吸声板大约需要24小时/m²，所耗材料费为10000元/m²。

实施例2.采用化学腐蚀方法对0.5mm厚，400mm×400mm见方的冷轧薄钢板进行加工，该冷扎薄钢板微孔吸声板将用于室内吸声、消声器等场所。例如：室内吸声要求在250Hz-1000Hz范围内的吸声吸数不低于0.4。为此，采取如下步骤：

1)根据上述的吸声要求，设计出微孔为正方形孔的边长应等于0.4mm，穿孔率为1.03％，孔之间的距离为3.5mm(按正方形排列计算)，据此可利用计算机绘制出微孔布置图，并将微孔图案印制在印刷丝网上；

2)将要加工的钢板放在清洗机中进行清洗，去除表面的油污及灰尘；

3)用抗蚀油墨将丝网上的微孔印在钢板的正反两面上，微孔处露出钢板表面，其他地方被抗蚀油墨覆盖。

4)将印有微孔图案的钢板放入腐蚀槽中，用浓度为波美度42°的三氯化铁溶液喷淋冷轧钢板，溶液中加入2％的盐酸和硝酸，露出的钢板表面处将被腐蚀掉，腐蚀时间为15分钟；

5)腐蚀后的钢板用清水冲洗后，再用5％氢氧化钠溶液把抗蚀油墨去除，去墨时间为90秒，溶液温度为40℃。

采用上述5个步骤后，就制成了所要求的微孔板，由该微孔板和D＝105mm空腔组成的吸声体，经测试，其吸声系数在250Hz-1000Hz范围为0.43-0.94之间，可见超过了所要求的指标。加工时间为12分/m²，所耗材料费用为80元/m²。

实施例3.为了使单层微孔结构获得更好的吸声效果，必须拓宽微孔板的吸收频带。例如：旋转动力设备房间内噪声以中低频率为主，为使在125Hz-1250Hz范围内的室内混响时间不超过7秒，要求在频带宽度为125Hz-1250Hz范围内的吸声系数不低于0.4。为此，需在同一张微孔板上加工出不同孔径的微孔，如图3所示，本实施例中，在同一张400mm×400mm见方的冷扎钢板2上加工出两种不同孔径的微孔1，以达到加宽吸收频带的效果。实施步骤：

1)取钢板2厚t＝0.3mm，高频共振(f₀＝500Hz，α_max＝1)时微孔1的孔径d₁应等于0.25mm，孔心距b₁为3.5mm，穿孔率为0.4％；低频共振(f₀＝200Hz，α_max＝0.89)时微孔1孔径d₂应等于0.4mm，孔心距b₂为14mm，穿孔率为0.06％。这样，每隔3.5mm为0.25mm的微孔1，每隔三个0.25mm孔把孔径增为0.4mm，单层两种孔径组合微孔板2设计就完成了。然后在透明胶片上绘制出该微孔布置图；

2)利用涂胶方法，将抗蚀感光胶附着在钢板正反面上；

3)将两张绘有上述微孔图案的透明胶片放在附有抗蚀感光胶的钢板的正反两面，并一同放入曝光机中，曝光时间为30秒。

4)将曝光后的钢板放入1％的碳酸钠溶液中进行显影，25℃，时间为60秒，显影后的钢板表面微孔所在位置的微孔大小的抗蚀胶消失，露出钢板表面。

5)将显影后的钢板放入腐蚀槽中，露出的钢板表面处将被腐蚀，腐蚀时间为11分40秒，腐蚀温度为48℃；

6)腐蚀后的钢板用清水清洗，再用3％氢氧化钠溶液把抗蚀层退除，去胶时间为2分钟，溶液温度为60℃。

采用上述6个步骤后，就制成了所要求的微孔板2，由微孔板2、空腔3和墙体4组成的吸声体结构如图3，腔深厚度D)＝100mm，测试数据曲线表明，在125Hz-1250Hz范围内吸声系数不低于0.4，可见达到了所要求的指标。加工时间为12分/m²，所耗材料费用为130元/m²。

实施例4.采用化学腐蚀方法对板厚t＝0.1mm，100mm×100mm见方的不锈钢板进行加工，该不锈钢微孔吸声板将用于室内吸声、消声器等场合。例如，为降低400Hz-1250Hz范围内的噪声，要求吸声材料在这一频段的吸声系数高于0.4。为此，将微孔板的孔径设计为d＝0.075mm，孔间距b＝0.21mm，穿孔率为10.01％。

具体实施步骤：

根据上述吸声要求，设计出微孔的孔径应等于0.075mm，穿孔率为10.01％，孔之间的距离为0.21mm(按正方形排列计算)，据此，可利用计算机绘制出该微孔布置图，并打印在透明胶片上，另外再绘制一张孔心距同为0.21mm，而孔径为0.15mm的透明胶片，其余步骤同实施例1，就制成了所要求的微孔板，利用此微孔板做成腔深D＝100mm的吸声体，经测试其吸声系数在400Hz--1250Hz之间为0.4-0.45之间，可见超过了所要求的指标。加工微孔板的时间为5分/m²；所耗材料费为210元/m²。在吸声效果相同的情况下，如果采用激光方法加工同样微孔吸声板大约需要时间24小时/m²，所耗材料费为10000元/m²。

Claims (4)

1.一种加工微孔金属板的方法，其特征在于：按以下次序的几个步骤进行：

第一.根据吸声要求，设计出微孔板参数，包括微孔孔径、穿孔率、孔间距及孔形状，绘制出微孔布置图，并制成透明胶片；

第二.将准备加工的金属板进行清洗，然后将抗蚀感光膜贴在或将抗蚀感光胶涂在金属板的正反两面上；

第三.将两张印有微孔布置图的透明胶片分别放置在附有抗蚀感光涂层的金属板的正反两面上，一并进行曝光；

第四.将曝光后的金属板放入显影液中进行显影处理，显影后微孔所在位置处的抗蚀膜消失，露出金属表面；

第五.在腐蚀槽中，用三氯化铁加入酸性物质制成的溶液喷淋显过影的金属板，喷淋后露出金属表面处的金属被腐蚀掉，而附有抗蚀膜处的金属被保留；

第六.用清水清洗金属板，再用碱性溶液浸泡金属板，退除抗蚀层。

2.根据权利要求1所述的加工微孔金属板的方法，其特征在于：对所述的第二、三、四个工艺步骤，可以简化为一个工艺步骤，即利用丝网印刷方式，以抗蚀油墨为印件，直接将微孔布置图印在清洗过的金属板正反两面上。

3.根据权利要求1所述的加工微孔的方法，其特征在于：所述的金属板正反两面的孔径大小可以不相同，但孔的中心位置在金属板正反面应准确对应。

4.一种采用权利要求1所述方法制成的微孔吸声板，其特征在于：微孔孔径在0.4mm-0.1mm之间，穿孔率在10.01％-0.06％范围内，孔径和孔间距根据吸声频率的要求任意调整，孔的形状可以是意形状.

Images