一種中頻吸聲材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于吸聲材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中頻吸聲材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬纖維多孔材料內(nèi)部具有連通的孔，孔隙度最尚可達(dá)95 %，還具有很多的功能 特性，如抗氧化、耐熱腐蝕、耐氣流沖擊性能好、使用壽命長(zhǎng)、易加工、孔隙度可控、既具有良 好的透氣性能，同時(shí)具有穩(wěn)定且優(yōu)良的吸收噪聲的能力，在航空航天、國(guó)防等特殊環(huán)境中具 有其它材料難以比擬的吸收高強(qiáng)度噪聲性能。單層金屬纖維多孔材料在高頻處具有較好的 吸聲性能，隨著厚度的增加材料的吸聲峰值向中低頻移動(dòng)，但高頻處的吸聲系數(shù)有所下降。 為提高材料能夠在全頻范圍內(nèi)的吸聲性能，采用具有梯度孔的金屬纖維多孔材料，該材料 能夠在較寬的頻帶范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的吸聲性能，但是中頻處的吸聲性能依然很差，加之有 些使用環(huán)境對(duì)材料厚度的要求很嚴(yán)格，只允許使用毫米級(jí)厚度的材料做吸聲降噪處理，這 就使金屬纖維多孔材料的吸聲性能無法正常發(fā)揮。如何提高金屬纖維多孔材料的中頻吸聲 性能一直是本領(lǐng)域的技術(shù)難題，目前單獨(dú)靠改變多孔材料的自身結(jié)構(gòu)參數(shù)是無法實(shí)現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中頻吸聲材 料的制備方法。利用該方法制備的吸聲材料在頻率為700Hz~1000Hz條件下的平均吸聲 系數(shù)為〇. 35~0. 5,吸聲性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于具有中頻吸聲要求的精密電子元器件領(lǐng) 域或其他消聲場(chǎng)所。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種中頻吸聲材料的制備方法， 其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0005] 步驟一、將銅粉和聚乙烯醇水溶液混合均勻，得到漿料，然后將所述漿料均勻涂覆 于銅箱的上下表面；
[0006] 步驟二、選取多層不銹鋼纖維多孔材料，每層所述不銹鋼纖維多孔材料的最大孔 徑Dniax均不相同，所述D _滿足：
5其中d為不銹鋼纖維 多孔材料中不銹鋼纖維的絲徑，ε為不銹鋼纖維多孔材料的孔隙率，Dniax和d的單位均為 μ m ；
[0007] 步驟三、將步驟二中所選取的不銹鋼纖維多孔材料按照0_由大到小的順序依次 疊放，并在每相鄰兩層不銹鋼纖維多孔材料之間均插設(shè)步驟一中涂覆有漿料的銅箱，然后 將疊放后且插設(shè)有銅箱的不銹鋼纖維多孔材料裁切整齊，得到待燒結(jié)坯料；
[0008] 步驟四、按照步驟三中所述待燒結(jié)坯料的形狀和尺寸要求設(shè)計(jì)并制作燒結(jié)模具， 再將所述待燒結(jié)坯料裝在燒結(jié)模具中，然后放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛，溫度為900°C~ l〇〇〇°C的條件下保溫Ih~2h進(jìn)行燒結(jié)處理，隨爐冷卻后脫除燒結(jié)模具，得到中頻吸聲材 料，該吸聲材料在頻率為700Hz~1000 Hz條件下的平均吸聲系數(shù)為0. 35~0. 5。
[0009] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述涂覆的厚度為 50 μ m ~100 μ m〇
[0010] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述聚乙稀醇水溶 液的質(zhì)量百分比濃度為3%~8%。
[0011] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述衆(zhòng)料中銅粉的 質(zhì)量百分含量為10 %~30%。
[0012] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述銅粉的平均粒 度為 50 μπι ~100 μπι。
[0013] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述銅箱的厚度為 0. 5mm ~ lmm〇
[0014] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述不銹鋼纖維多 孔材料中不銹鋼纖維的絲徑d滿足：50 μ m < d < 200 μ m。
[0015] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述不銹鋼纖維多 孔材料的孔隙率ε滿足：75%< ε <85%.
[0016] 上述的一種中頻吸聲材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所選取的多層不銹 鋼纖維多孔材料的層數(shù)為3~6層，每層所述不銹鋼纖維多孔材料的厚度均為I. 5mm~ 10mnin
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1、本發(fā)明初次引用箱材與金屬纖維多孔材料梯度結(jié)構(gòu)相結(jié)合技術(shù)，有效地解決了 多孔材料中頻吸聲性能差的缺點(diǎn)；本發(fā)明先利用具有不同D niax微結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔材料 制成梯度結(jié)構(gòu)，再添加一定厚度的銅箱作為中間聲波微振動(dòng)消耗層，通過兩種不同吸聲機(jī) 理的協(xié)同配合，以及對(duì)金屬纖維和金屬粉末的選取以及疊放工藝的優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的 中頻吸聲性能得到極大地提高。
[0019] 2、本發(fā)明制備的吸聲材料不僅保留了金屬纖維多孔材料在全頻范圍內(nèi)的吸聲性 能，而且通過添加銅箱，更加顯著地提高了材料中頻的吸聲性能。
[0020] 3、本發(fā)明根據(jù)待燒結(jié)坯料的形狀和尺寸設(shè)計(jì)并制作了燒結(jié)模具，由于燒結(jié)模具按 照待燒結(jié)坯料的形狀和尺寸設(shè)計(jì)制作，使得待燒結(jié)坯料在燒結(jié)模具中進(jìn)行燒結(jié)時(shí)兩者相適 配，不僅解決了多層多孔材料在燒結(jié)過程中的偏移問題，而且能夠保證燒結(jié)結(jié)束后將材料 取出時(shí)材料的側(cè)壁無任何破壞。
[0021] 4、采用本發(fā)明制備的吸聲材料在700Hz~1000Hz中頻條件下的吸聲系數(shù)為 0. 35~0. 5,吸聲性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于具有中頻吸聲要求的精密電子元器件領(lǐng)域或其 他消聲場(chǎng)所。
[0022] 5、將本發(fā)明制備的吸聲材料與金屬板復(fù)合，即可得到隔聲材料，其具有比傳統(tǒng)隔 聲材料更加優(yōu)異的隔聲性能，應(yīng)用更加廣泛。
[0023] 6、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明裝于燒結(jié)模具中的待燒結(jié)坯料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 附圖標(biāo)記說明：
[0027] 1 一不銹鋼纖維多孔材料；2-銅箱；3-衆(zhòng)料；
[0028] 4 一燒結(jié)模具。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 本實(shí)施例中頻吸聲材料的制備方法包括以下步驟：
[0031] 步驟一、將平均粒度為90 μπι的銅粉與質(zhì)量百分比濃度為8%的聚乙烯醇水溶液 混合均勻，得到漿料3,所述漿料3中銅粉的質(zhì)量百分含量為30%，然后將所述漿料3均勻 涂覆于厚度為1mm的銅箱2的上下表面，涂覆厚度為100 μπι ;
[0032] 步驟二、選取多層不銹鋼纖維多孔材料1，每層不銹鋼纖維多孔材料1的最大孔徑 〇_均不相同，所述Dniax滿足：
其中d為不銹鋼纖維多孔材料1中不 銹鋼纖維的絲徑，ε為不銹鋼纖維多孔材料1的孔隙率，Dniax和d的單位均為μ m ;本實(shí)施 例所選取的多層不銹鋼纖維多孔材料1的層數(shù)為3層，各層不銹鋼纖維多孔材料的性能參 數(shù)見表1;
[0033] 表1各層不銹鋼纖維多孔材料的性能參數(shù)
[0036] 步驟三、將步驟二中所選取的不銹鋼纖維多孔材料1按照Dniax由大到小的順序依 次疊放（疊放的先后順序?yàn)?#、2#、3#)，并在每相鄰兩層不銹鋼纖維多孔材料1之間（即 1#與2#之間，2#與3#之間）均插設(shè)步驟一中涂覆有漿料3的銅箱2,然后將插設(shè)有銅箱2 的疊放后的不銹鋼纖維多孔材料1裁切整齊，得到待燒結(jié)坯料；
[0037] 步驟四、根據(jù)步驟三中所述待燒結(jié)坯料的形狀和尺寸設(shè)計(jì)并制作燒結(jié)模具4,再將 所述待燒結(jié)坯料裝在燒結(jié)模具4中（裝于燒結(jié)模具4中的待燒結(jié)坯料的結(jié)構(gòu)如圖1所示）， 然后放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛，溫度為l〇〇〇°C的條件下保溫2h進(jìn)行燒結(jié)處理，隨爐冷卻 后脫除燒結(jié)模具4,得到中頻吸聲材料。
[0038] 依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18696. 2-2002《聲學(xué)阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測(cè)量第2 部分：傳遞函數(shù)法》測(cè)得本實(shí)施例制備的中頻吸聲材料在頻率為700Hz~1000Hz條件下的 平均吸聲系數(shù)為0. 5,由此證明本實(shí)施例所制材料具有優(yōu)良的中頻吸聲性能。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 本實(shí)施例中頻吸聲材料的制備方法包括以下步驟：
[0041] 步驟一、將平均粒度為70 μ m的銅粉與質(zhì)量百分比濃度為4%的聚乙烯醇水溶液 混合均勻，得到漿料3,所述漿料3中銅粉的質(zhì)量百分含量為20%，然后將所述漿料3均勻 涂覆于厚度為〇. 8mm的銅箱2的上下表面，涂覆厚度為80 μ m ;
[0042] 步驟二、選取多層不銹鋼纖維多孔材料1，每層不銹鋼纖維多孔材料1的最大孔徑 〇_均不相同，所述0_滿足
，其中d為不銹鋼纖維多孔材料1中不 銹鋼纖維的絲徑，ε為不銹鋼纖維多孔材料1的孔隙率，Dniax和d的單位均為μ m ;本實(shí)施 例所選取的多層不銹鋼纖維多孔材料1的層數(shù)為4層，各層不銹鋼纖維多孔材料的性能參 數(shù)見表2;
[0043] 表2各層不銹鋼纖維多孔材料的性能參數(shù)
[0045] 步驟三、將步驟二中所選取的不銹鋼纖維多孔材料1按照Dniax由大到小的順序依 次置放（置放的先后順序?yàn)?#、2#、3#、4#)，并在每相鄰兩層不鎊鋼纖維多孔材料1之間 (即1#與2#之間，2#與3#之間，3#與4#之間）均插設(shè)步驟一中涂覆有漿料3的銅箱2， 然后將插設(shè)有銅箱2的疊放后的不銹鋼纖維多孔材料1裁切整齊，得到待燒結(jié)坯料；
[0046] 步驟四、根據(jù)步驟三中所述待燒結(jié)坯料的形狀和尺寸設(shè)計(jì)并制作燒結(jié)模具4,再將 所述待燒結(jié)坯料裝在燒結(jié)模具4中（裝于燒結(jié)模具4中的待燒結(jié)坯料的結(jié)構(gòu)如圖1所示）， 然后放入燒結(jié)爐中，在氫氣氣氛，溫度為l〇〇〇°C的條件下保溫2h進(jìn)行燒結(jié)處理，隨爐冷卻 后脫除燒結(jié)模具4,得到中頻吸聲材料。
[0047] 依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18696. 2-2002《聲學(xué)阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測(cè)量第2 部分：傳遞函數(shù)法》測(cè)得本實(shí)施例制備的中頻吸聲