一种超级绝热硅钛保温板及其制造方法与流程

本发明涉及绝热材料技术领域，尤其指提供一种超级绝热硅钛保温板及其制造方法。

背景技术：

现有技术的超级绝热保温板主要采用两种材料，一是真空绝热材料，二是纳米孔绝热材料。

纳米硅质绝热材料的结构中具有大量的纳米孔隙，且85％以上的孔隙直径小于50nm。空气中的氧气分子和氮气分子的平均自由程约为70nm，当孔隙直径小于气体的平均自由程时，空气分子可以被视为“静止”，气体的对流传热被有效遏制，同时超高气孔率又使得纳米二氧化硅质绝热材料的固相传热受到限制，所以其被认为是目前绝热性能最佳的固体材料，在隔热材料领域具有广阔的应用前景。但是研究发现，随着温度的升高，纳米硅质绝热材料内部的红外辐射传热作用越来越明显，而二氧化硅对于辐射红外线几乎“透明”，红外遮蔽效果差，导致高温下材料的导热系数急剧增大，绝热效果受到严重制约。

针对上述技术问题，最常用的方法是引入红外遮光剂，将所有的原料混合均匀，然后压制成所需的形状。这样的方法在一定程度上可以降低材料在高温下的导热系数，相同厚度时，它的导热系数往往要比传统绝热材料的导热系数低5到10倍。正是因为它优异的绝热性能和有限的厚度，真空绝热板才成了保温隔热要求很高、空间受到限制等场所的主流保温材料。

在现有与之相关的文献报道中，真空绝热板的阻隔层材料主要为塑料薄膜与铝膜复合而成，真空绝热板不能承受较大的外力，非常容易破损，真空绝热板在安装时往往需要额外的保护措施，因而增加了使用难度和成本。此外在使用过程中，薄膜阻隔层也容易老化，气体逐渐向真空绝热板内渗透，使内部压力升高，从而导致真空绝热板导热系数升高，不能长期服役。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种超级绝热硅钛保温板。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供了一种超级绝热硅钛保温板，该超级绝热硅钛保温板通过铸造、烧结或压制方式成型，并包括占重量比15％～35％的钛金属母材复合于占重量比65％～85％的纳米硅质绝热材料，其中：钛金属母材包括选自α相纯钛或钛合金母材，或β相纯钛或钛合金母材，或α相+β相纯钛或钛合金母材；纳米硅质绝热材料由10％～30％的无机纤维材料及70％～90％的纳米二氧化硅粉料合成，纳米二氧化硅粉料为基体材料，粒径小于60nm，在压力作用下，粒径合成的空隙率大于70％，无机纤维材料复合于纳米二氧化硅粉料中用以增强纳米硅质绝热材料的强度。

在本发明实施例中优选：无机纤维材料为选用无碱玻璃纤维、高硅氧纤维、石英纤维、多晶莫来石纤维及氧化铝纤维中的一种或多种。

在本发明实施例中优选：钛金属母材为占重量比的15％，纳米硅质绝热材料为占重量比的85％。

在本发明实施例中优选：钛金属母材为占重量比的25％，纳米硅质绝热材料为占重量比的75％。

在本发明实施例中优选：钛金属母材为占重量比的35％，纳米硅质绝热材料为占重量比的65％。

在本发明实施例中优选：钛合金母材的粒径小于5mm。

为解决上述技术问题，本发明的另一主要目的在于提供如下一种超级绝热硅钛保温板的制造方法。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供了一种超级绝热硅钛保温板的制造方法，包括：

步骤一，热熔解，将钛金属母材与纳米硅质绝热材料通过热熔解形成铸液；

步骤二，铸液搅拌，将步骤一所形成的熔解铸液进行搅拌；

步骤三，铸液加压，将步骤二的铸液进行加压处理；

步骤四，注入模具，将步骤三的铸液倒入模具中；

步骤五，冷却成型，对步骤四中的模具作冷却处理后脱模，使之形成硅钛保温板。

在本发明实施例中优选：钛合金母材的粒径小于5mm。

为解决上述技术问题，本发明的又一主要目的在于提供如下一种超级绝热硅钛保温板的制造方法。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供了一种超级绝热硅钛保温板的制造方法，包括：

步骤一，材料混合，将钛合金母材与纳米硅质绝热材料混合，其中：纳米硅质绝热材料通过热熔解形成铸液，铸液与钛合金母材混合；

步骤二，坯料制备，将步骤一的混合材料以常温或加热将其挤压形成坯料；

步骤三，烧结成型，以烧结之方式将步骤二的坯料进行烧结，使之形成硅钛保温板。

在本发明实施例中优选：钛合金母材的粒径小于5mm。

为解决上述技术问题，本发明的再一主要目的在于提供如下一种超级绝热硅钛保温板的制造方法。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供了一种超级绝热硅钛保温板的制造方法，包括：

步骤一，材料混合，将钛合金母材与纳米硅质绝热材料进行混合；

步骤二，加压成型，以加压之方式将步骤一的混合材料封入、填入或挤入相应的模具或治具内，再将混合材料予以加压致密，使之形成硅钛保温板。

在本发明实施例中优选：钛合金母材的粒径小于5mm。

本发明与现有技术相比，其有益的效果：

一是将纳米二氧化硅和钛合金母材合并应用，使形成的产品在高温下的热反射能力得到进一步提高，即产品的使用温度能到达到1300度，压缩变形强度提高0.2mpa以上；

二是钛金属母材复合于纳米硅质绝热材料所形成的硅钛保温板，仍维持原有的硬度，并可进一步增加其抗磨性与表面最大硬度值，使得最后形成的复合材料成品应用于耐磨耗、高导热之相关用途中。

附图说明

图1是本发明实施例的局部剖面放大图。

图2是本发明实施例的制造方法的第一实施例流程图。

图3是本发明实施例的制造方法的第二实施例流程图。

图4是本发明实施例的制造方法的第三实施例流程图。

具体实施方式

尽管本发明可以容易地表现为不同形式的实施例，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施例，同时可以理解的是本说明书应视为是本发明原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用以说明本发明的一个实施例的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施例必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其它的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。

请参阅图1，图中提供了一种超级绝热硅钛保温板，其包括占重量比15％～35％的钛金属母材10复合于占重量比65％～85％的纳米硅质绝热材料20，并通过铸造、烧结或压制方式成型，其中：钛金属母材10包括选自α相+β相纯钛或钛合金母材，α相纯钛或钛合金母材，或者β相纯钛或钛合金母材；纳米硅质绝热材料20包括占重量比5％～15％的无机纤维材料21及粒径小于60nm的占重量比60％～80％的纳米二氧化硅粉料22，其中：无机纤维材料复合于纳米二氧化硅粉料中用以增强纳米硅质绝热材料的强度，在本实施例中：无机纤维材料为选用无碱玻璃纤维、高硅氧纤维、石英纤维、多晶莫来石纤维及氧化铝纤维中的一种或多种，当选用为多种混合时，各种的比例在无机纤维材料中没有特殊限制；纳米二氧化硅粉料为基体材料，其粒径在压力作用下的空隙率约为70～85％，较高孔隙率可以有效降低固体热传导，而且相互接触的二氧化硅颗粒结合成绵延曲折的颗粒链，延长了热传导的路径长度，使热量在固体中的传导过程中最大程度的消耗，以此达到绝热目的。

请参阅图2，为本发明第一实施例的制造方法流程图，图中包括步骤101～105，其中：步骤一，为热熔解101，将重量比15％～35％的钛金属母材10与重量比65％～85％的纳米硅质绝热材料20通过热熔解形成铸液；步骤二，铸液搅拌102，将步骤一所形成的熔解铸液进行搅拌；步骤三，铸液加压103，将步骤二的铸液进行加压处理；步骤四，注入模具104，将步骤三的铸液倒入模具中；步骤五，冷却成形105，对步骤四中的模具及其铸液予以冷却处理，脱模形成硅钛保温板成品。

请参阅图3，为本发明第二实施例的制造方法流程图，图中包括步骤201～203，其中：步骤一，材料混合201，将粒径小于5mm占重量比15％～35％的α相纯钛或钛合金母材、β相纯钛或钛合金母材，或者α相+β相纯钛或钛合金母材的钛合金母材10，与占重量比65％～85％的纳米硅质绝热材料20一并混合，纳米硅质绝热材料20可以如第一实施例中的步骤一所构成；步骤二，坯料制备202，将步骤一的混合材料(粉末)以常温或加热将其挤压形成坯料；步骤三，烧结成型203，以烧结之方式将步骤二的混合坯料进行烧结，使之形成硅钛保温板产品。

请参阅图4，为本发明第三实施例的制造方法流程图，图中包括步骤301～302，其中：步骤一，材料混合301，将粒径小于5mm占重量比15％～35％的α相纯钛或钛合金母材、β相纯钛或钛合金母材，或者α相+β相纯钛或钛合金母材的钛合金母材10，与占重量比65％～85％的纳米硅质绝热材料20一并混合；步骤二，加压成型302，以加压之方式将步骤一的混合(粉末)材料封入、填入或挤入相应的模具或治具内，再将混合材料予以加压致密，使之形成硅钛保温板产品。

上述各实施例中形成的硅钛保温板，应用(但不限)于车辆离合器片、剎车片、车辆活塞及汽缸套。