專利名稱：一種表面覆有陶瓷膜結(jié)構(gòu)的鋁纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁纖維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面覆有陶瓷膜結(jié)構(gòu)的鋁纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬纖維是一種集多種特殊功能于一體的優(yōu)良功能材料，是近30年來發(fā)展起來的重要工業(yè)材料。由金屬纖維制成的多孔金屬纖維氈制品在過濾材料、吸聲材料、吸波材料等領(lǐng)域具有重要的用途。鋁纖維由于重量輕、易回收，具有優(yōu)良的抗電磁輻射能力，在吸聲材料、吸波材料領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到重視。對于多孔的吸聲材料和吸波材料，空隙的組成和形態(tài)決定了材料的性能優(yōu)劣，而多孔金屬纖維氈中空隙的組成和形態(tài)則由組成多孔氈材料的金屬纖維的形貌決定，通常來說，圓形截面的纖維具有更好的吸聲和吸波性能。另外，對于長期暴露在外環(huán)境中的吸聲、吸波材料，具有良好的耐腐蝕、耐候特性也是很重要的，這就要求纖維表面具有良好的耐腐蝕陶瓷層。目前，國內(nèi)應(yīng)用的鋁纖維主要采用拉拔法和切削法來制備。拉拔法制備的鋁纖維不僅工藝復(fù)雜、成本高，還由于拉拔時為了提高材料的拉拔強度，必須添加Si等合金元素，會大幅度降低材料的耐腐蝕性能。切削法制備的鋁纖維形貌不規(guī)則，會降低材料的吸聲和吸波性能，同樣這種方法也必須對材料添加合金元素，純鋁也是無法切削的。另外，采用這兩種方法制備的鋁纖維表面均無氧化膜，在做吸聲材料應(yīng)用前，一般需要經(jīng)過氧化熱處理，人為的在纖維表面形成一層氧化層，這不僅增加了生產(chǎn)成本，而且這種熱處理方法在鋁纖維表面形成的氧化膜往往也不致密，影響使用效果。專利CN101942710A涉及了一種將金屬熔化，然后通過加壓噴出熔體形成金屬纖維的方法，但該方法工藝流程長，設(shè)備復(fù)雜。專利CN101942710A采用真空系統(tǒng)對金屬熔化和保溫加壓系統(tǒng)提供真空，然后將熔化的金屬熔體經(jīng)過保溫后垂直噴射至冷卻系統(tǒng)，在這樣的裝置中，液體纖維在加速度條件下，要實現(xiàn)凝固冷卻，得需要一個很高的冷卻倉才行，設(shè)備成本較高；而且，對于要求表面形成氧化膜的鋁纖維的制備，也不必需要昂貴的真空系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是要解決上述問題，發(fā)明一種短流程、工藝設(shè)備簡單的鋁纖維制備方法，使制備的鋁纖維截面為圓形，表面覆有致密的a -Ai2O3膜層，可以作為優(yōu)良吸聲材料、吸波材料的原材料。本發(fā)明的目是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的表面覆有陶瓷膜結(jié)構(gòu)的鋁纖維，纖維直徑為50從m -350 Il m，長度為10 cm-50cm，纖維表面覆有致密的《 -Al2O3陶瓷膜層，纖維的化學(xué)成分為純鋁或鋁合金。所述方法包括以下步驟(a)原料熔化；
(b)鋁液保溫；
(c)向加熱保溫裝置中加壓，使鋁液經(jīng)特定噴嘴噴出；
Cd)控制液態(tài)纖維在空氣中凝固形成纖維；
所述原料熔化、鋁液保溫、鋁液在壓力下噴出均在加熱保溫裝置中進行；所述的加熱保溫裝置包括加熱保溫管，加熱保溫管一端連接氣壓系統(tǒng)，另一端連接噴嘴。所述的加熱保溫管材質(zhì)為石英、氧化鋁或碳化硅。所述步驟(a)的步驟包括將原料放入所述的加熱保溫裝置中，在惰性氣體氬氣 保護條件下加熱，氬氣壓力為0. I個大氣壓；原料熔化采用中頻感應(yīng)加熱方式，加熱系統(tǒng)由中頻感應(yīng)加熱控制柜和一個外置的感應(yīng)線圈組成，工作時，加熱保溫裝置置于感應(yīng)線圈中。所用原料為原鋁錠或重熔鋁錠或鋁合金。步驟(b)中，鋁液保溫溫度為680-800°C，最佳溫度為700°C;保溫時間為5_30min，最佳保溫時間為10 min。使鋁液噴射施加的壓力為0. 8-3個大氣壓，最佳壓力為1. 6-2個大氣壓，高壓氣體采用氬氣；噴嘴裝置由陶瓷片和周圍的密封環(huán)組成，陶瓷片可以采用氧化鋁或碳化硅材質(zhì)，陶瓷片上噴孔的孔徑大小為0. 05- (J) 0. 35mm,噴孔間距不得小于2mm。噴嘴在鋁液噴射時應(yīng)處于感應(yīng)加熱線圈內(nèi)。噴射出的液態(tài)纖維在空氣中冷卻凝固，為使液態(tài)纖維在落地前充分冷卻凝固，在保證鋁液不倒流的前提下，加熱保溫管與水平方向夾角為20-45度，噴射裝置離地高度應(yīng)不小于90cm。本發(fā)明的工藝短流程、工藝設(shè)備簡單，此方法得到的鋁纖維具有良好的耐腐蝕、耐候特性和防電磁輻射性能，可以作為吸聲、耐腐蝕、柔性吸波用材料用于建材、汽車、軍工、電器、電力等行業(yè)，還可以為作為特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料使用。


圖I是本發(fā)明的鋁纖維金相照片。圖2是本發(fā)明的加熱保溫管結(jié)構(gòu)示意圖，圖中I為通氬氣管，2為密封環(huán)，3為加熱保溫管，4為噴嘴密封環(huán)，5為設(shè)有噴嘴的陶瓷片。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例I
采用純鋁(Al 99. 7% (質(zhì)量百分比))做原料，噴孔直徑選0. 1_。將原料放入加熱保溫管中，調(diào)整加熱保溫管使之與水平方向夾角20 ，離地高度lm，然后打開氣閥，向加熱保溫管中沖入低壓氬氣，待原料完全熔化后，在70(TC保溫5min，然后在I. 6個大氣壓氬氣壓力下鋁液被噴出，在空氣中冷卻成為纖維。實施例2
采用重熔鋁(Al > 98% (質(zhì)量百分比))做原料，噴孔直徑選0. 15mm。然后采用實施例I相同的步驟放入原料和使原料熔化，然后在780°C保溫15min，然后在2個大氣壓氬氣壓力下鋁液被噴出，在空氣中冷卻成為纖維。實施例3
采用1060鋁合金做原料，噴孔直徑選0. 15mm。然后采用實施例2相同的步驟制備鋁纖維。
權(quán)利要求
1.一種表面覆有陶瓷膜結(jié)構(gòu)的鋁纖維，其特征在于纖維直徑為50μ m -350 μ m，長度為10 cm -50cm，纖維表面覆有致密的Ot -Al2O3陶瓷膜層，纖維的化學(xué)成分為純招或招合金。
2.權(quán)利要求I所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 (a)原料熔化； (b)鋁液保溫； (c)向加熱保溫裝置中加壓，使鋁液經(jīng)特定噴嘴噴出； Cd)控制液態(tài)纖維在空氣中凝固形成纖維； 所述原料熔化、鋁液保溫、鋁液在壓力下噴出均在加熱保溫裝置中進行；所述的加熱保溫裝置包括加熱保溫管，加熱保溫管一端連接氣壓系統(tǒng)，另一端連接噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于所述的加熱保溫管材質(zhì)為石英、氧化鋁或碳化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(a)的步驟包括將原料放入所述的加熱保溫裝置中，在惰性氣體氬氣保護條件下加熱，氬氣壓力為O. I個大氣壓；原料熔化采用中頻感應(yīng)加熱方式，加熱系統(tǒng)由中頻感應(yīng)加熱控制柜和一個外置的感應(yīng)線圈組成，工作時，加熱保溫裝置置于感應(yīng)線圈中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于所用原料為原鋁錠或重熔招錠或招合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于步驟(b)中，鋁液保溫溫度為680-800°C，最佳溫度為700°C ;保溫時間為5_30min，最佳保溫時間為10 min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于使鋁液噴射施加的壓力為O. 8-3個大氣壓，最佳壓力為1.6-2個大氣壓，高壓氣體采用氬氣；噴嘴裝置由陶瓷片和周圍的密封環(huán)組成，陶瓷片可以采用氧化鋁或碳化硅材質(zhì)，陶瓷片上噴孔的孔徑大小為中O.05- φ O. 35mm,噴孔間距不得小于2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于噴嘴在鋁液噴射時應(yīng)處于感應(yīng)加熱線圈內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁纖維的制備方法，其特征在于噴射出的液態(tài)纖維在空氣中冷卻凝固，為使液態(tài)纖維在落地前充分冷卻凝固，在保證鋁液不倒流的前提下，加熱保溫管與水平方向夾角為20-45度，噴射裝置離地高度應(yīng)不小于90cm。
全文摘要
一種表面覆有陶瓷膜結(jié)構(gòu)的鋁纖維及其制備方法，具體的制備方法包括以下步驟(a)原料熔化；(b)鋁液保溫；(c)向加熱保溫裝置中加壓，使鋁液經(jīng)特定噴嘴噴出；(d)控制液態(tài)纖維在空氣中凝固形成纖維。其特點包括(1)原料熔化采用中頻感應(yīng)方式加熱；(2)原料熔化、鋁液保溫、鋁液在壓力下噴出均在加熱保溫裝置中進行，采用的設(shè)備簡單，工藝流程短，然后通過控制液態(tài)纖維在空氣中凝固形成纖維。此方法得到的鋁纖維具有良好的耐腐蝕、耐候特性和防電磁輻射性能，可以做為吸聲、耐腐蝕、柔性吸波用材料用于建材、汽車、軍工、電器、電力等行業(yè)，還可以為作為特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料使用。
文檔編號B22F9/08GK102618968SQ20111045452
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張俊紅, 徐亞娟, 林海燕, 陽勇福, 韓敏 申請人:洛陽理工學(xué)院