一种中频吸声材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于吸声材料技术领域，具体涉及一种中频吸声材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属纤维多孔材料内部具有连通的孔，孔隙度最尚可达95 %，还具有很多的功能 特性，如抗氧化、耐热腐蚀、耐气流冲击性能好、使用寿命长、易加工、孔隙度可控、既具有良 好的透气性能，同时具有稳定且优良的吸收噪声的能力，在航空航天、国防等特殊环境中具 有其它材料难以比拟的吸收高强度噪声性能。单层金属纤维多孔材料在高频处具有较好的 吸声性能，随着厚度的增加材料的吸声峰值向中低频移动，但高频处的吸声系数有所下降。 为提高材料能够在全频范围内的吸声性能，采用具有梯度孔的金属纤维多孔材料，该材料 能够在较宽的频带范围内保持稳定的吸声性能，但是中频处的吸声性能依然很差，加之有 些使用环境对材料厚度的要求很严格，只允许使用毫米级厚度的材料做吸声降噪处理，这 就使金属纤维多孔材料的吸声性能无法正常发挥。如何提高金属纤维多孔材料的中频吸声 性能一直是本领域的技术难题，目前单独靠改变多孔材料的自身结构参数是无法实现的。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种中频吸声材 料的制备方法。利用该方法制备的吸声材料在频率为700Hz~1000Hz条件下的平均吸声 系数为〇. 35~0. 5,吸声性能优良，可广泛应用于具有中频吸声要求的精密电子元器件领 域或其他消声场所。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种中频吸声材料的制备方法， 其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0005] 步骤一、将铜粉和聚乙烯醇水溶液混合均匀，得到浆料，然后将所述浆料均匀涂覆 于铜箱的上下表面；
[0006] 步骤二、选取多层不锈钢纤维多孔材料，每层所述不锈钢纤维多孔材料的最大孔 径Dniax均不相同，所述D _满足：
5其中d为不锈钢纤维 多孔材料中不锈钢纤维的丝径，ε为不锈钢纤维多孔材料的孔隙率，Dniax和d的单位均为 μ m ；
[0007] 步骤三、将步骤二中所选取的不锈钢纤维多孔材料按照0_由大到小的顺序依次 叠放，并在每相邻两层不锈钢纤维多孔材料之间均插设步骤一中涂覆有浆料的铜箱，然后 将叠放后且插设有铜箱的不锈钢纤维多孔材料裁切整齐，得到待烧结坯料；
[0008] 步骤四、按照步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸要求设计并制作烧结模具， 再将所述待烧结坯料装在烧结模具中，然后放入烧结炉中，在氢气气氛，温度为900°C~ l〇〇〇°C的条件下保温Ih~2h进行烧结处理，随炉冷却后脱除烧结模具，得到中频吸声材 料，该吸声材料在频率为700Hz~1000 Hz条件下的平均吸声系数为0. 35~0. 5。
[0009] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述涂覆的厚度为 50 μ m ~100 μ m〇
[0010] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述聚乙稀醇水溶 液的质量百分比浓度为3%~8%。
[0011] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述衆料中铜粉的 质量百分含量为10 %~30%。
[0012] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铜粉的平均粒 度为 50 μπι ~100 μπι。
[0013] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铜箱的厚度为 0. 5mm ~ lmm〇
[0014] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述不锈钢纤维多 孔材料中不锈钢纤维的丝径d满足：50 μ m < d < 200 μ m。
[0015] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述不锈钢纤维多 孔材料的孔隙率ε满足：75%< ε <85%.
[0016] 上述的一种中频吸声材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所选取的多层不锈 钢纤维多孔材料的层数为3~6层，每层所述不锈钢纤维多孔材料的厚度均为I. 5mm~ 10mnin
[0017] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0018] 1、本发明初次引用箱材与金属纤维多孔材料梯度结构相结合技术，有效地解决了 多孔材料中频吸声性能差的缺点；本发明先利用具有不同D niax微结构的金属纤维多孔材料 制成梯度结构，再添加一定厚度的铜箱作为中间声波微振动消耗层，通过两种不同吸声机 理的协同配合，以及对金属纤维和金属粉末的选取以及叠放工艺的优化，最终实现产品的 中频吸声性能得到极大地提高。
[0019] 2、本发明制备的吸声材料不仅保留了金属纤维多孔材料在全频范围内的吸声性 能，而且通过添加铜箱，更加显著地提高了材料中频的吸声性能。
[0020] 3、本发明根据待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作了烧结模具，由于烧结模具按 照待烧结坯料的形状和尺寸设计制作，使得待烧结坯料在烧结模具中进行烧结时两者相适 配，不仅解决了多层多孔材料在烧结过程中的偏移问题，而且能够保证烧结结束后将材料 取出时材料的侧壁无任何破坏。
[0021] 4、采用本发明制备的吸声材料在700Hz~1000Hz中频条件下的吸声系数为 0. 35~0. 5,吸声性能优良，可广泛应用于具有中频吸声要求的精密电子元器件领域或其 他消声场所。
[0022] 5、将本发明制备的吸声材料与金属板复合，即可得到隔声材料，其具有比传统隔 声材料更加优异的隔声性能，应用更加广泛。
[0023] 6、本发明制备工艺简单，可操作性强，易于实现工业化生产。
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明装于烧结模具中的待烧结坯料的结构示意图。
[0026] 附图标记说明：
[0027] 1 一不锈钢纤维多孔材料；2-铜箱；3-衆料；
[0028] 4 一烧结模具。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030] 本实施例中频吸声材料的制备方法包括以下步骤：
[0031] 步骤一、将平均粒度为90 μπι的铜粉与质量百分比浓度为8%的聚乙烯醇水溶液 混合均匀，得到浆料3,所述浆料3中铜粉的质量百分含量为30%，然后将所述浆料3均匀 涂覆于厚度为1mm的铜箱2的上下表面，涂覆厚度为100 μπι ;
[0032] 步骤二、选取多层不锈钢纤维多孔材料1，每层不锈钢纤维多孔材料1的最大孔径 〇_均不相同，所述Dniax满足：
其中d为不锈钢纤维多孔材料1中不 锈钢纤维的丝径，ε为不锈钢纤维多孔材料1的孔隙率，Dniax和d的单位均为μ m ;本实施 例所选取的多层不锈钢纤维多孔材料1的层数为3层，各层不锈钢纤维多孔材料的性能参 数见表1;
[0033] 表1各层不锈钢纤维多孔材料的性能参数
[0036] 步骤三、将步骤二中所选取的不锈钢纤维多孔材料1按照Dniax由大到小的顺序依 次叠放（叠放的先后顺序为1#、2#、3#)，并在每相邻两层不锈钢纤维多孔材料1之间（即 1#与2#之间，2#与3#之间）均插设步骤一中涂覆有浆料3的铜箱2,然后将插设有铜箱2 的叠放后的不锈钢纤维多孔材料1裁切整齐，得到待烧结坯料；
[0037] 步骤四、根据步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作烧结模具4,再将 所述待烧结坯料装在烧结模具4中（装于烧结模具4中的待烧结坯料的结构如图1所示）， 然后放入烧结炉中，在氢气气氛，温度为l〇〇〇°C的条件下保温2h进行烧结处理，随炉冷却 后脱除烧结模具4,得到中频吸声材料。
[0038] 依据国家标准GB/T 18696. 2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2 部分：传递函数法》测得本实施例制备的中频吸声材料在频率为700Hz~1000Hz条件下的 平均吸声系数为0. 5,由此证明本实施例所制材料具有优良的中频吸声性能。
[0039] 实施例2
[0040] 本实施例中频吸声材料的制备方法包括以下步骤：
[0041] 步骤一、将平均粒度为70 μ m的铜粉与质量百分比浓度为4%的聚乙烯醇水溶液 混合均匀，得到浆料3,所述浆料3中铜粉的质量百分含量为20%，然后将所述浆料3均匀 涂覆于厚度为〇. 8mm的铜箱2的上下表面，涂覆厚度为80 μ m ;
[0042] 步骤二、选取多层不锈钢纤维多孔材料1，每层不锈钢纤维多孔材料1的最大孔径 〇_均不相同，所述0_满足
，其中d为不锈钢纤维多孔材料1中不 锈钢纤维的丝径，ε为不锈钢纤维多孔材料1的孔隙率，Dniax和d的单位均为μ m ;本实施 例所选取的多层不锈钢纤维多孔材料1的层数为4层，各层不锈钢纤维多孔材料的性能参 数见表2;
[0043] 表2各层不锈钢纤维多孔材料的性能参数
[0045] 步骤三、将步骤二中所选取的不锈钢纤维多孔材料1按照Dniax由大到小的顺序依 次置放（置放的先后顺序为1#、2#、3#、4#)，并在每相邻两层不镑钢纤维多孔材料1之间 (即1#与2#之间，2#与3#之间，3#与4#之间）均插设步骤一中涂覆有浆料3的铜箱2， 然后将插设有铜箱2的叠放后的不锈钢纤维多孔材料1裁切整齐，得到待烧结坯料；
[0046] 步骤四、根据步骤三中所述待烧结坯料的形状和尺寸设计并制作烧结模具4,再将 所述待烧结坯料装在烧结模具4中（装于烧结模具4中的待烧结坯料的结构如图1所示）， 然后放入烧结炉中，在氢气气氛，温度为l〇〇〇°C的条件下保温2h进行烧结处理，随炉冷却 后脱除烧结模具4,得到中频吸声材料。
[0047] 依据国家标准GB/T 18696. 2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2 部分：传递函数法》测得本实施例制备的中频吸声