專利名稱：鎂合金夾層板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合夾層板及其制備方法，尤其涉及一種鎂合金聚合物夾芯 板的復(fù)合夾層板。
背景技術(shù)：
復(fù)合夾層板是一種常用的機(jī)械工程結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、高隔音性能、輕量化、低成 本的特點(diǎn)，由上、下面板和聚合物夾芯經(jīng)工程聚合物膠粘結(jié)而成?，F(xiàn)有的復(fù)合板結(jié)構(gòu)主要是復(fù)合夾層板和蜂窩板，其中，復(fù)合夾層板主要有兩種一 種是由鋁合金面板和聚合物夾芯膠接組成的，一種是由玻璃鋼面板和聚合物夾芯層膠接組 成的。隨著交通運(yùn)輸裝備輕量化的發(fā)展，許多原來的復(fù)合夾層板由于質(zhì)量大，減震效果差已 經(jīng)不能滿足新的需求了，因此，復(fù)合夾層板面臨著進(jìn)一步減重的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種鎂合金夾層板，解決復(fù)合夾層板質(zhì)量重，隔聲和抗 震性能差的問題。本實(shí)用新型提供了一種鎂合金夾層板，由上至下依次包括上層鎂合金面板、第一 粘膠層、聚合物夾芯板、第二粘膠層以及下層鎂合金面板，其中，所述上層鎂合金面板和所 述下層鎂合金面板為鎂合金軋制板材經(jīng)去應(yīng)力退火處理而成，且表面處理成耐腐蝕膜，所 述第一粘膠層和所述第二粘膠層由高強(qiáng)度膠形成；所述上層鎂合金面板、第一粘膠層、聚 合物夾芯板、第二粘膠層以及下層鎂合金面板經(jīng)過滾軋或熱壓固化成型為所述鎂合金夾層 板。本實(shí)用新型提供的鎂合金夾層板，通過使用表面進(jìn)行過絕緣化處理的鎂合金軋制 板材作為上層鎂合金面板和下層鎂合金面板，使用高強(qiáng)度膠進(jìn)行上、下面板與聚合物夾芯 板之間的可靠連接，得到了減振隔聲性良好的輕質(zhì)的夾層板。

圖1為本實(shí)用新型鎂合金夾層板一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型鎂合金夾層板的制備方法的一實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1為本實(shí)用新型鎂合金夾層板一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例 提供了一種鎂合金夾層板，由上至下依次包括上層鎂合金面板1、第一粘膠層2、聚合物夾 芯板3、第二粘膠層4以及下層鎂合金面板5，其中，上層鎂合金面板1和下層鎂合金面板 5是由鎂合金軋制板材經(jīng)過去應(yīng)力退火處理形成的，且表面處理成耐腐蝕膜，第一粘膠層2 和第二粘膠層4由高強(qiáng)度膠形成；上層鎂合金面板1、第一粘膠層2、聚合物夾芯板3、第二粘膠層4以及下層鎂合金面板5經(jīng)過滾軋或熱壓固化成型為鎂合金夾層板。本實(shí)施例提供的夾層板使用鎂合金板材做上、下面板，主要是因?yàn)殒V合金是一種 新型輕量化的高強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)金屬材料，與目前的主流材料相比，鎂合金產(chǎn)品有以下幾個(gè) 優(yōu)點(diǎn)1、鎂合金的質(zhì)量輕、剛性好，具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性，抗沖擊、耐磨、振動(dòng) 衰減性能好及易于回收；另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無磁性、屏蔽性好和無毒的特點(diǎn)。2、鎂合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與質(zhì)量之比)最高。比剛度(剛度與質(zhì)量之比)接近鋁 合金和鋼，遠(yuǎn)高于工程塑料。3、在彈性范圍內(nèi)，鎂合金受到?jīng)_擊載荷時(shí)，吸收的能量比鋁合金件大一倍，所以鎂 合金具有良好的減震降噪性能。表1列出了常見工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的鋁合金、鎂合金主要性能比對(duì)，由表1可以看出， 鎂合金的密度要比鋁合金小很多，而硬度、屈服強(qiáng)度和比強(qiáng)度卻比鋁合金高出很多，因此用 鎂合金板材做夾層板的上下面板，可以降低夾層板的重量，提高夾層板的性能。表 1 由于經(jīng)過熱軋、冷軋后的鎂合金板材，內(nèi)部存在較高的殘余內(nèi)應(yīng)力，會(huì)在隨后的處 理和服役過程中逐步釋放，導(dǎo)致鎂合金軋制板材的尺寸和形狀發(fā)生改變。經(jīng)過退火處理后 可以使殘余內(nèi)應(yīng)力釋放，使得鎂合金軋制板材的尺寸穩(wěn)定、性能得到改善。因此本實(shí)施例上 下鎂合金面板采用經(jīng)過去應(yīng)力退火處理的鎂合金軋制板材，例如經(jīng)過熱擠壓_熱軋_冷軋 的AZ31B板材，但并不限于此。同時(shí)，由于鎂在自然條件下生成的氧化膜疏松多孔，對(duì)鎂基體缺少保護(hù)能力，限制 了鎂合金在腐蝕性環(huán)境中的應(yīng)用，因此本實(shí)用新型實(shí)施例中的鎂合金面板選用在經(jīng)過去應(yīng) 力退火處理后進(jìn)一步經(jīng)過表面處理獲得耐腐蝕膜后的鎂合金面板，其中所述的耐腐蝕膜為 陽極氧化膜或化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，陽極氧化膜是對(duì)鎂合金軋制板材進(jìn)行氧化和封孔處理生成的， 所述的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜是對(duì)鎂合金軋制板材進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化和封孔處理生成的。本實(shí)施例提供的鎂合金夾層板，由于使用異質(zhì)材料，即采用鎂合金作為上下面板、 采用聚合物夾芯板作為板芯，所以需要對(duì)氧化封孔處理或化學(xué)轉(zhuǎn)化處理后的鎂合金軋制板 材進(jìn)行表面絕緣化處理，并且采用高強(qiáng)度聚合物膠對(duì)鎂合金面板和聚合物夾芯板進(jìn)行可靠 連接，由于該膠若為酸性，則會(huì)破壞表面耐腐蝕膜層，腐蝕鎂合金面板，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。因 此，本實(shí)施例中采用PH值為7. 0-8. 5的高強(qiáng)度聚合物膠，該高強(qiáng)度聚合物膠可以是中性也可以是弱堿性，以保證具有更好的膠接強(qiáng)度；與現(xiàn)有的蜂窩板結(jié)構(gòu)相比，由于上下鎂合金面 板中間的夾芯是實(shí)心結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了膠粘的面積，可以大大提高夾層板的抗壓及抗彎等力學(xué) 性能(以往的力學(xué)試驗(yàn)表明，往往粘膠層是受力最薄弱的位置)。綜上所述，本實(shí)施例提供的鎂合金夾層板，由于使用異質(zhì)材料，即采用鎂合金作為 上下面板、采用聚合物夾芯板作為板芯，所以需要對(duì)鎂合金軋制板材進(jìn)行氧化和封孔處理 或化學(xué)轉(zhuǎn)化和封孔處理，形成表面絕緣層，并且采用高強(qiáng)度聚合物膠對(duì)鎂合金面板和聚合 物夾芯板進(jìn)行可靠連接，具有以下技術(shù)效果1、與現(xiàn)有鋁蜂窩板相比，可以減重1/5以上； 2、由于鎂合金的減震降噪性能，可以將隔音性能提高3dB-15dB;本實(shí)施例提供的鎂合金夾 層板作為航天器、飛行器、輕量化高速列車、城市軌道列車等交通運(yùn)輸裝備中的壁板、地板、 隔板及頂板等部件，不僅可以實(shí)現(xiàn)明顯減重、降低噪音和振動(dòng)，而且將顯著提高列車制造和 運(yùn)營的綜合效率，改善搭乘條件，實(shí)現(xiàn)人文化交通。在上述技術(shù)方案中，鎂合金夾層板中的夾芯可以采用多孔的多組分聚合物夾芯 板，例如多孔聚氨酯夾芯板，但并不限于此，由于聚氨酯泡沫板中的閉孔率要高于90%，是 一種比較好的阻尼材料，因此本實(shí)用新型提供的鎂合金夾層板中的夾芯也可以由聚氨酯泡 沫板構(gòu)成，不僅可以提高夾層板的減震降噪性能，而且，由于國內(nèi)生產(chǎn)聚氨酯泡沫板的廠家 很多，價(jià)格便宜，還可以降低鎂合金夾層板的成本，其中，表2列出了聚氨酯泡沫板的主要 性能。表2 圖2為本實(shí)用新型鎂合金夾層板的制備方法的一實(shí)施例的流程圖。如圖2所示， 本實(shí)施例提供了一種鎂合金夾層板的制備方法，包括步驟11，對(duì)經(jīng)過去應(yīng)力退火處理的鎂合金軋制板材進(jìn)行表面預(yù)處理，獲得表面具 有耐腐蝕膜的上層鎂合金面板和下層鎂合金面板；[0027]步驟12，分別在上層鎂合金面板的下表面、下層鎂合金面板的上表面，以及用于作 為鎂合金夾層板芯板的聚合物夾芯板的上下表面涂覆高強(qiáng)度膠；步驟13，按照由上至下的順序，將上層鎂合金面板、聚合物夾芯板以及下層鎂合金 面板的涂膠表面相互對(duì)應(yīng)貼合，經(jīng)過滾軋或熱壓固化處理形成由上至下依次包括有上層鎂 合金面板、第一粘膠層、聚合物夾芯板、第二粘膠層以及下層鎂合金面板的鎂合金夾層板。本實(shí)施例提供的鎂合金夾層板的制備方法，工藝簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，通過采用表面氧 化處理或化學(xué)轉(zhuǎn)化處理、封孔處理等工藝以及采用弱堿性聚合物膠進(jìn)行粘合，使得由本實(shí) 例制備的鎂合金夾層板具有重量輕，抗噪性能好等優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜黾夹g(shù)方案，步驟11具體為首先，本實(shí)施例對(duì)經(jīng)過熱擠壓_熱軋_冷軋的 AZ31B板材進(jìn)行表面清理、除油后，應(yīng)用水劑進(jìn)行清洗并干燥；接著，在200 350°C溫度下， 對(duì)上述鎂合金軋制板材加熱30分鐘，然后冷卻進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，經(jīng)過去應(yīng)力退火處理 得到力學(xué)性能改善、顯微組織均勻、晶粒細(xì)化，且各向異性減小的鎂合金軋制板材，本實(shí)施 例采用AZ31B板材，但并不限于此。由于鎂在自然條件下生成的氧化膜不能完全覆蓋鎂表面，氧化膜疏松多孔，對(duì)鎂 基體缺少保護(hù)能力，從而限制了鎂合金在腐蝕性環(huán)境中的應(yīng)用，因此本實(shí)施例對(duì)經(jīng)過去應(yīng) 力退火處理的鎂合金軋制板材進(jìn)一步進(jìn)行表面處理形成一層保護(hù)膜。目前，對(duì)鎂合金進(jìn)行 防護(hù)的方法是在其表面形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜或陽極氧化膜。所謂陽極氧化，就是以金屬為陽極， 在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐羞M(jìn)行電解，從而在金屬表面獲得保護(hù)性膜層的方法。本實(shí)施例經(jīng)過比較，提供一種陽極氧化表面處理方案如下除油、酸洗、冷水漂洗、 陽極氧化、冷水漂洗、封孔處理、冷水漂洗、烘干。本實(shí)施例中鎂合金面板表面處理過程具體 為，對(duì)經(jīng)過去應(yīng)力退火處理的鎂合金軋制板材進(jìn)行除油、酸洗、冷水漂洗，以去除鎂合金軋 制板材表面殘存的機(jī)械油、切割油等輕度有機(jī)污垢，為陽極氧化工序提供實(shí)施基礎(chǔ)；接下來 以鎂合金板材為陽極，外加電流密度為50-80mA/cm2的直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源在電解液中進(jìn)行 處理，電解液的溫度控制為35°C -55°C，處理時(shí)間為25-35分鐘。然后，將經(jīng)過陽極氧化處 理的鎂合金板材放入冷水漂洗，去除鎂合金板材表面殘留的電解液，然后進(jìn)行封孔處理，具 體工序?yàn)閷⒔?jīng)過前述步驟處理的鎂合金軋制板材在控制溫度為50°C -100°C，濃度為10g/ L-100g/L的水玻璃溶液中浸泡10-30分鐘。然后，通過再次冷水漂洗將封孔處理后的鎂合 金軋制板材表面的水玻璃溶液清洗掉，最后，經(jīng)烘干得到本實(shí)施例的鎂合金面板，具體包括 上層鎂合金面板和下層鎂合金面板。其中，與本實(shí)施例陽極氧化工序相適應(yīng)的電解液的組分包括氫氧化鈉、偏鋁酸鈉、 碳酸鈉、硅酸鈉和氟硼酸鈉，其中，電解液中氫氧化鈉、偏鋁酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉和氟硼酸 鈉的濃度分別為30g/L、45g/L、2g/L、2g/L和2g/L ；其中電解液溶液均以水為溶劑，其濃度 為單位體積溶液所含電解質(zhì)質(zhì)量。同時(shí)，本實(shí)施例還提供了一種化學(xué)轉(zhuǎn)化處理方法，通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，在經(jīng)過去應(yīng) 力退火處理的鎂合金軋制板材的表面生成一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，具體方法為將經(jīng)過去應(yīng)力退 火處理的鎂合金軋制板材依次進(jìn)行以下操作除油、水洗、磷酸鹽溶液浸泡處理、水洗和干
>]f§K o其中，磷酸鹽浸泡處理過程為在30°C -40°C下，將經(jīng)過去應(yīng)力退火處理的鎂合金 軋制板材在磷酸鹽溶液中浸泡15分鐘。
6[0036]該磷酸鹽溶液的制備過程為將磷酸鈉、高錳酸鉀、緩蝕劑與水混合，以形成混合 液，該混合液中磷酸鈉、高錳酸鉀和緩蝕劑的濃度分別為100g/L、50g/L和6g/L，然后向該 混合液中添加磷酸，直至將該混合液的PH值調(diào)節(jié)為3. 5。由于陽極氧化膜的耐腐蝕性能和耐磨損性能好、易于與基體結(jié)合，因此被廣泛采用?；谏鲜黾夹g(shù)方案，步驟12具體為由于夾層板的力學(xué)性能受到板芯與面板接觸 面平整度的影響，因此，在涂膠之前，先將制備好的聚合物夾芯進(jìn)行打磨保證其垂直平整， 接著，將步驟11得到的上下層鎂合金面板和打磨好的聚合物夾芯的接觸面用酒精擦洗、并 吹干以避免灰塵污垢對(duì)夾層板膠結(jié)強(qiáng)度的影響。在經(jīng)過前述處理后，分別在上層鎂合金面 板的下表面、下層鎂合金面板的上表面涂覆高強(qiáng)度膠，同時(shí)在聚合物夾芯板的上下表面涂 覆高強(qiáng)度膠，由于若采用的膠為酸性，則會(huì)破壞步驟11中在鎂合金軋制板材表面形成的化 學(xué)轉(zhuǎn)化膜或者陽極氧化膜層，腐蝕鎂合金面板，故本實(shí)施例采用PH值范圍為7. 0-8. 5的中 性或弱堿性聚合物膠，其中PH值范圍是保證鎂合金夾層板膠接強(qiáng)度的一個(gè)較佳的范圍值。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中步驟13具體為按照由上至下的順序，將 上層鎂合金面板、聚合物夾芯板以及下層鎂合金面板的涂膠表面相互對(duì)應(yīng)貼合放入恒溫保 溫箱，并在100°C、10MPa的壓力進(jìn)行加壓粘合，以使中性或弱堿性高強(qiáng)度膠形成的第一粘 膠層和第二粘膠層固化，將上層鎂合金面板、聚合物夾芯板和下層鎂合金面板粘結(jié)在一起， 保溫10小時(shí)后至自然冷卻以達(dá)到最大粘結(jié)強(qiáng)度，由此經(jīng)過熱壓固化處理形成由上至下依 次包括有上層鎂合金面板、第一粘膠層、聚合物夾芯板、第二粘膠層以及下層鎂合金面板的 鎂合金夾層板，以上各層也可以采用滾軋固化處理形成鎂合金夾層板。綜上所述，本實(shí)施例提供的鎂合金夾層板的制備方法，由于使用異質(zhì)材料，即采用 鎂合金作為上下面板、采用聚合物夾芯板作為板芯，所以需要對(duì)鎂合金軋制板材進(jìn)行氧化 和封孔處理或化學(xué)轉(zhuǎn)化和封孔處理，形成表面絕緣層，并且采用高強(qiáng)度聚合物膠對(duì)鎂合金 面板和聚合物夾芯板進(jìn)行可靠連接，具有以下技術(shù)效果1、與現(xiàn)有鋁蜂窩板相比，可以減重 1/5以上；2、由于鎂合金的減震降噪性能，可以將隔音性能提高3dB-15dB ；采用本實(shí)施例的 制備方法得到的鎂合金夾層板作為航天器、飛行器、輕量化高速列車、城市軌道列車等交通 運(yùn)輸裝備中的壁板、地板、隔板及頂板等部件，不僅可以實(shí)現(xiàn)明顯減重、降低噪音和振動(dòng)，而 且將顯著提高列車制造和運(yùn)營的綜合效率，改善搭乘條件，實(shí)現(xiàn)人文化交通。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限 制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解其依然可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替 換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求一種鎂合金夾層板，其特征在于，由上至下依次包括上層鎂合金面板、第一粘膠層、聚合物夾芯板、第二粘膠層以及下層鎂合金面板，其中，所述上層鎂合金面板和所述下層鎂合金面板為鎂合金軋制板材經(jīng)去應(yīng)力退火處理而成，且表面處理成耐腐蝕膜，所述第一粘膠層和所述第二粘膠層由高強(qiáng)度膠形成；所述上層鎂合金面板、第一粘膠層、聚合物夾芯板、第二粘膠層以及下層鎂合金面板經(jīng)過滾軋或熱壓固化成型為所述鎂合金夾層板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金夾層板，其特征在于，所述耐腐蝕膜具體為經(jīng)氧化和 封孔處理獲得的陽極氧化膜或經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化處理獲得的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金夾層板，其特征在于，所述聚合物夾芯板為多孔的 聚合物夾芯板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金夾層板，其特征在于，所述高強(qiáng)度膠的PH值范圍 為 7. 0-8. 5。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鎂合金夾層板，該鎂合金夾層板由上至下依次包括上層鎂合金面板、第一粘膠層、聚合物夾芯板、第二粘膠層以及下層鎂合金面板，其中，上層鎂合金面板和下層鎂合金面板為鎂合金軋制板材經(jīng)去應(yīng)力退火處理而成，且表面處理成耐腐蝕膜，第一、第二粘膠層由高強(qiáng)度膠形成；以上各層經(jīng)過滾軋或熱壓固化成型為所述鎂合金夾層板。本實(shí)用新型提供的鎂合金夾層板，通過使用表面進(jìn)行過絕緣化處理的鎂合金軋制板材作為上、下層鎂合金面板，使用弱堿性高強(qiáng)度膠進(jìn)行上、下面板與聚合物夾芯板之間的可靠連接，得到了減振隔聲性和隔熱保溫性良好的輕質(zhì)夾層板。
文檔編號(hào)B32B37/12GK201613682SQ20092011077
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者丁濤, 劉雪生, 權(quán)高峰 申請(qǐng)人:北京華盛榮鎂業(yè)科技有限公司