一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法

本发明属于泡沫金属制备，具体涉及一种泡沫镁合金消音板原位生长陶瓷膜的制备方法。

背景技术：

1、由于镁合金具有良好的阻尼减震效果，在相同振幅和频率下，镁合金具有比铝合金、钢等板材高出3-5倍的阻尼性能。通过运用阻尼耗能规律，降低机械的振动，减少因振动所产生的噪声辐射源，达到降低噪声的目的。消音板在结构上采用泡沫镁合金，其孔隙结构之间彼此贯通，使得泡沫镁合金具有散射、干涉以及吸收声波的作用。当声波传入泡沫孔隙时，受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能，达到消音的作用。

2、由于泡沫镁合金疏松多孔的结构，不可避免地会出现一些老化、腐蚀等问题。目前常用的解决方法有：表面涂覆一层具有防腐效果的涂层来缓解腐蚀的速度、电化学保护法阻碍腐蚀过程的电子转移和调整镁合金的合金配比,如添加一些合适的元素，如铝、锌和锆等可以提高镁合金的耐蚀性能。相比之下，微弧氧化表面处理可以在泡沫镁合金表面形成一层含有氧化锆等稳定、致密的陶瓷膜，陶瓷膜在基体表面原位生长，与基体结合牢固，有效保护基材免受腐蚀介质的侵蚀，提升消音板的耐蚀性；陶瓷膜中的氧化物颗粒和陶瓷相具有较高的硬度，可以有效增强消音板的抗磨损性能，延长使用寿命；再者可以在电解液中添加不同的盐类会使泡沫镁合金表面呈现出不同的颜色，增加材料的美观性和装饰性，满足不同设计和应用需求，为此利用微弧氧化表面处理技术来制备耐腐蚀抗老化泡沫镁合金消音板的优化方案显得尤为重要。但是由于微弧氧化技术自身的特点，使得所制备出的陶瓷膜存在部分孔洞和裂纹，在实际应用中具有腐蚀性的液体可以沿着这些孔洞和裂纹渗入到镁合金基体表面，导致消音板在户外苛刻条件下消音性能差，耐腐蚀性能下降，寿命短。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种泡沫镁合金消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，对微弧氧化陶瓷膜进行后续的表面活化处理和封孔处理，使陶瓷膜具有高硬度优势的同时，消音板在苛刻的户外服役条件下具有良好的消音、耐腐蚀、抗老化效果。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明提出一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，采用微弧氧化表面处理技术、表面活化处理技术、封孔技术制备所述陶瓷膜。

4、优选地，制备所述陶瓷膜的步骤为：

5、s1、将微弧氧化电解液与浓度为10-12g/l的氧化锆悬浊液按照体积比1:1混合，形成混合液，静置待用；

6、s2、将待处理的泡沫镁合金板和不锈钢板置于所述混合液中，分别连接微弧氧化电源的阳极和阴极，所述泡沫镁合金板和不锈钢板之间的距离为8-15cm，调节微弧氧化电源的脉冲频率、占空比、电压，使泡沫镁合金板表面原位生长一层均匀的陶瓷膜；

7、s3、对所述陶瓷膜进行低温等离子体表面活化处理；

8、s4、将活化处理后的陶瓷膜浸没入聚偏氟乙烯封孔液中6-12min，取出后先常温放置1h，再加热固化，最后冷却至室温，完成陶瓷膜制备。

9、优选地，s1中微弧氧化电解液的配制方法为：

10、s111、在每升去离子水中加入次亚磷酸钠30-45g，磷酸二氢钠18-25g，氟化钠15-20g，氟化氢铵8-10g，柠檬酸铵2-5g，edta-2na5-8g，搅拌至完全溶解，形成电解液；

11、s112、用碳酸钾将s111配置好的电解液ph调节至8-12；

12、s113、向s112中已调好ph的电解液中添加表面活性剂5-8g，缓冲剂2-5g，稳定剂2-3g，防腐剂1-2g。

13、优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯簧酸钠或聚丙烯酸钠中的一种，所述缓冲剂为草酸钠，所述稳定剂为聚乙二醇或聚丙烯酸钠中的一种，所述防腐剂为苯甲酸或苯酚中的一种。

14、优选地，s1中所述氧化锆的制备方法为：

15、s121、将85g zr(no3)4·5h2o置于容器中，随后加入5g聚乙二醇搅拌均匀，形成混合液a；

16、s122、在混合液a中缓慢滴加1mol/l的naoh，调节溶液ph为9，获得水合氢氧化锆溶液；

17、s123、在水合氢氧化锆溶液中加入35g二乙醇胺进行水热反应，控制温度为150℃，反应时间为12小时，随后在室温下冷却，形成混合液b；

18、s124、将混合液b脱水，130℃下干燥2小时后，得到固体氧化锆，将固体氧化锆研磨成粉末。

19、优选地，s2中直流脉冲电源频率为350-600hz、占空比为10％-25％、所述电压为350-380v。

20、优选地，s2中微弧氧化处理的时间为15-30min。

21、优选地，s3中低温等离子体表面活化处理的方法为：使用大气压低温等离子体表面处理设备对陶瓷膜进行表面处理，所述处理设备电源功率300-500w，输出频率为30-40khz，将n2作为等离子体气源，其流量为2-3l/min，所述处理设备喷枪与陶瓷膜的距离为20-30mm，所述处理设备对陶瓷膜表面处理时间为5-8min。

22、优选地，s4中聚偏氟乙烯封孔液的制备方法为：在每升50℃去离子水中加入4g聚偏氟乙烯和6gn-二甲基乙酰胺，持续搅拌直至溶液澄清，经过滤、脱泡后在室温下放置24h即得聚偏氟乙烯封孔液。

23、优选地，加热固化温度为160-170℃，加热时间为10-15min。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

25、(1)本发明中电解液的使用寿命长达1年以上，且电解液中不含有高价铬等对环境产生严重污染的金属离子，因此本发明所用电解液具有绿色环保的优点，本发明制备陶瓷膜层中不含有毒物质，对人体无害。

26、(2)本发明的微弧氧化处理工艺具有高效节能、绿色环保的显著优势，所得微弧氧化陶瓷膜具有高硬度、高耐蚀性，可以保证消音板不易老化，在服役过程中提高其使用寿命，并且拥有良好的消音效果稳定性。

27、(3)本发明泡沫镁合金表面的微弧氧化陶瓷膜在封孔前进行前处理，用n2作为等离子体气源射流对微弧氧化试样表面处理5-8min，能增加陶瓷膜表面能，降低表面接触角，提升封孔液的附着效果，增强微弧氧化陶瓷膜耐腐蚀性，延长消音板寿命。

28、(4)本发明的封孔工艺将聚偏氟乙烯封孔液固定在陶瓷膜层表面，极大地加强了消音板的耐腐蚀性，为在户外苛刻的服役环境下提供了保证，并且聚偏氟乙烯封孔液涂层具有特殊的碳氟结构，在涂装过程中易渗入陶瓷膜微孔内，形成超疏水薄膜，使环境中的水分、灰尘不易沾污表面，具有较强的自理清洁性。

技术特征：

1.一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，采用微弧氧化表面处理技术、表面活化处理技术、封孔技术制备所述陶瓷膜。

2.根据权利要求1所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，制备所述陶瓷膜的步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，s1中微弧氧化电解液的配制方法为：

4.根据权利要求3所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯簧酸钠或聚丙烯酸钠中的一种，所述缓冲剂为草酸钠，所述稳定剂为聚乙二醇或聚丙烯酸钠中的一种，所述防腐剂为苯甲酸或苯酚中的一种。

5.根据权利要求2所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，s1中所述氧化锆的制备方法为：

6.根据权利要求2所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，s2中直流脉冲电源频率为350-600hz、占空比为10％-25％、所述电压为350-380v。

7.根据权利要求2所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，s2中微弧氧化处理的时间为15-30min。

8.根据权利要求2所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，s3中低温等离子体表面活化处理的方法为：使用大气压低温等离子体表面处理设备对陶瓷膜进行表面处理，所述处理设备电源功率300-500w，输出频率为30-40khz，将n2作为等离子体气源，其流量为2-3l/min，所述处理设备喷枪与陶瓷膜的距离为20-30mm，所述处理设备对陶瓷膜表面处理时间为5-8min。

9.根据权利要求2所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，s4中聚偏氟乙烯封孔液的制备方法为：在每升50℃去离子水中加入4g聚偏氟乙烯和6gn-二甲基乙酰胺，持续搅拌直至溶液澄清，经过滤、脱泡后在室温下放置24h即得聚偏氟乙烯封孔液。

10.根据权利要求2所述的一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，其特征在于，加热固化温度为160-170℃，加热时间为10-15min。

技术总结
本发明涉及一种泡沫金属消音板原位生长陶瓷膜的制备方法，该方法采用微弧氧化表面处理技术、表面活化处理技术、封孔技术制备所述泡沫镁合金消音板陶瓷膜，先将微弧氧化电解液与浓度为10‑12g/L的氧化锆悬浊液按照体积比1:1混合，形成混合液；然后将待处理的泡沫镁合金板和不锈钢板置于所述混合液中，分别连接微弧氧化电源的阳极和阴极，使泡沫镁合金板表面原位生长一层均匀的陶瓷膜；然后对所述陶瓷膜进行低温等离子体表面活化处理；最后将活化处理后的陶瓷膜进行封孔处理，该方法制备的陶瓷膜具有高硬度优势的同时，附着有所述陶瓷膜的消音板在苛刻的户外服役条件下具有良好的消音、耐腐蚀、抗老化效果。

技术研发人员：陈宏,商浩,郝建民
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8