一種具有高阻尼特性的金屬結構件及其製備方法
2023-05-26 02:33:26 2
專利名稱：一種具有高阻尼特性的金屬結構件及其製備方法
技術領域：
本發明涉及阻尼技術，具體說是一種具有高阻尼特性的金屬結構件及其製備工方法。
背景技術：
對振動部件減振降噪的現有技術一般是在振動部件表面粘貼橡膠或塗敷一層阻尼層，該阻尼塗層材料主要為非金屬有機樹脂高分子聚合物粘彈性材料，這些非金屬有機物阻尼塗層的缺點是有效阻尼使用溫度範圍窄，強度低，易老化、開裂和脫落，從而嚴重影響阻尼材料阻尼性能的發揮和使用。另外，溶劑型有機物阻尼塗料也具有汙染環境，有毒，易燃，易爆等缺點，在塗料的生產、塗層的施工以及塗料的運輸和使用過程中都會對安全帶來極大的威脅。
彈性材料均勻振動的波動方程為4+3(1-2)Eht=0]]>當複合結構件(以雙層板或梁為例)由具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層或多層組成時(圖1.)，由於一個或多個物理量(包括彈性模量，泊松比，密度)不同，各層對外加激勵的響應必然不同，導致雙/多層板各層對同一振動激勵的響音(振動趨勢)出現差異(圖2)；板上任何一點的實際振動或者由於各層之間的相互約束而介於各層的振動趨勢之間，或者由於各層之間的相互抵消而低於最小振動趨勢(圖3)。因此通過表面複合處理方法，可以使金屬材料表面形成雙層或多層結構可以降低材料構件對振動激勵的響應，從而達到減振降噪的目的。但是目前為止，在金屬振動部件表面製造由金屬或合金泡沫網和低彈性模量金屬或合金組成的高阻尼金屬塗層製備方法未見報導。
發明的技術內容本發明的目的在於提供一種具有高阻尼特性的金屬結構件及其製備工藝方法。該阻尼塗層金屬結構件品質優良，具有較寬的阻尼適用溫度範圍，且製備工藝簡單，操作方便。
本發明提供了一種具有高阻尼特性的金屬結構件，其特徵在於該金屬結構件的表面具有至少一層的複合塗層，複合塗層由多孔泡沫網鑲嵌低彈性模量金屬材料組成，層厚0.5～10mm之間。
本發明具有高阻尼特性的金屬結構件中，所述多孔泡沫網的材料為純金屬或合金，網孔徑為0.2～5mm。所述低彈性模量金屬材料的彈性模量最好在50GPa以下。
本發明還提供了一種上述具有高阻尼特性的金屬結構件的製備方法，其特徵在於過程如下——把預塗覆部件表面進行除汙、除油和活化處理；——把多孔泡沫網焊接在已處理乾淨的金屬部件表面上；——把低彈性模量的金屬或合金熔體注入已焊好的泡沫網中，從而獲得高阻尼金屬塗層。
——在已獲得的金屬塗層上再重複上述步驟2和3塗覆一層或幾層不同彈性模量的金屬材料。
本發明具有高阻尼特性的金屬結構件還可以通過另一種方法製備，其特徵在於過程如下——把預塗覆部件表面進行除汙、除油和活化處理；——把多孔泡沫網焊接在已處理乾淨的金屬部件表面上；——在泡沫網中，先後澆入不同的低彈性模量的金屬或合金熔體。
本發明具有高阻尼特性的金屬結構件的製備方法中，可以採用釺焊的方法將泡沫網與金屬基體連接在一起。
由本發明提供的方法所製造的高阻尼金屬結構件由於是由多孔泡沫網和低彈性模量金屬或合金組成高阻尼複合層，高強度金屬部件作為基體，因此本發明具有金屬阻尼塗層強度高，阻尼層損耗因子高，阻尼適用溫度範圍寬的特點，可有效減振、降噪。同時本發明還具有無毒、無味、不燃燒、無汙染環境和使用安全等特點。
本發明提供的方法適用於在各種金屬振動部件表面製備高阻尼金屬塗層，特別適用於在金屬部件表面製造由金屬或合金泡沫網和低彈性模量金屬或合金組成的高阻尼金屬塗層，使振動部件成為具有彈性模量差異大，結合力好的雙層或多層結構，提高了振動部件的振動阻尼，從而達到減振降噪的目的。另外，本高阻尼金屬阻尼塗層除減振降噪這一主要功能外，還具有一定的輻射防護性能。
圖1為具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層板結構示意圖；圖2為具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層板各層振動趨勢示意圖；圖3為為具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層板實際振動示意圖；圖4為具有高阻尼特徵的金屬試樣結構示意圖。
具體實施例方式實施例11.把預塗覆1Cr18Ni9Ti試樣片150×10×2(mm)浸入溫度為70℃，濃度為30％NaOH溶液中浸泡20分鐘，除去表面油汙；然後用清水衝洗後，再浸入溫度為20℃，濃度為10％HCl溶液中10分鐘後取出；最後用清水衝洗，並吹乾表面的水分，從而獲得了乾淨活化的金屬表面。
2.把焊劑和焊料均勻放到已被活化的部件表面上，再把孔徑0.5mm，厚度2mm的多孔鎳金屬泡沫網平整放到焊劑和焊料上，用高頻加熱將焊料熔化，待焊料熔體冷卻凝固後就把多孔鎳泡沫網牢固的焊接在部件的表面上。
3.用坩堝將純金屬銦熔化成液態熔體，把熔融的金屬銦澆入到已焊好的多孔鎳泡沫網中，待金屬銦冷卻凝固後，即可在金屬部件表面上獲得厚度為2mm，結合牢固的高阻尼金屬塗層，見圖4，圖中1-多孔金屬泡沫網，2-阻尼合金，3-基體本金屬結構件損耗因子比未進行塗覆部件本身高1-2個數量級，tgδ達到4.53×10-3。
實施例21.把預塗覆40Cr試樣片150×10×2(mm)用金屬洗淨劑清洗，除去表面油汙，待表面水分乾燥後，用直徑1mm左右的玻璃丸，氣壓0.4Ma對已除油汙的表面進行噴丸處理，獲得乾淨的毛化表面。
2.多孔泡沫網的焊接同實施例1中的步驟2。
3.用坩堝將金屬鉛融化成液態熔體，把熔融的金屬鉛注入到已焊好的多孔鎳泡沫網，待冷卻凝固後獲得了厚度為2mm，結合牢固的高阻尼金屬塗層。金屬結構件損耗因子tgδ為4.95×10-3。
實施例3把孔徑1.0mm，厚度2.0mm的多孔銅泡沫網平整地焊接到到由實施例2獲得的塗層上，把熔融的錫-鉛合金(PbSn6.5)注入到多孔銅泡沫網，待冷卻凝固後獲得了結合牢固的雙層高阻尼金屬塗層。金屬結構件損耗因子tgδ為4.72×10-3。
權利要求
1.一種具有高阻尼特性的金屬結構件，其特徵在於該金屬結構件的表面具有至少一層的複合塗層，複合塗層由多孔泡沫網鑲嵌低彈性模量金屬材料組成，層厚在0.5～10mm之間。
2.按照權利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結構件，其特徵在於所述多孔泡沫網的材料為純金屬或合金，網孔徑為0.2～5mm。
3.按照權利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結構件，其特徵在於所述低彈性模量金屬材料的彈性模量在50GPa以下。
4.一種權利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結構件的製備方法，其特徵在於過程如下——把預塗覆部件表面進行除汙、除油和活化處理；——把多孔泡沫網焊接在已處理乾淨的金屬部件表面上；——把低彈性模量的金屬或合金熔體注入已焊好的泡沫網中，從而獲得高阻尼金屬塗層；——在已獲得的金屬塗層上再重複上述步驟2和3塗覆一層或幾層不同彈性模量的金屬材料。
5.一種權利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結構件的製備方法，其特徵在於過程如下——把預塗覆部件表面進行除汙、除油和活化處理；——把多孔泡沫網焊接在已處理乾淨的金屬部件表面上；——在泡沫網中，先後澆入不同的低彈性模量的金屬或合金熔體。
6.按照權利要求4或5所述具有高阻尼特性的金屬結構件的製備方法，其特徵在於採用釺焊的方法將泡沫網與金屬基體連接在一起。
全文摘要
一種具有高阻尼特性的金屬結構件，其特徵在於該金屬結構件的表面具有至少一層的複合塗層，複合塗層由多孔泡沫網鑲嵌低彈性模量金屬材料組成，層厚在0.5～10mm之間。所述多孔泡沫網的材料為純金屬或合金，網孔徑為0.2～5mm。所述低彈性模量金屬材料的彈性模量在50GPa以下。因此本發明具有金屬阻尼塗層強度高，阻尼層損耗因子高，阻尼適用溫度範圍寬的特點，可有效減振、降噪。同時本發明還具有無毒、無味、不燃燒、無汙染環境和使用安全等特點。
文檔編號B32B15/01GK1539633SQ03111530
公開日2004年10月27日 申請日期2003年4月24日 優先權日2003年4月24日
發明者朱聖龍, 單國友, 王福會, 張峻巍 申請人:中國科學院金屬研究所