Волокнисто-металлический ламинат на основе однонаправленного препрега из стеклянного волокна и полипропилена, биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки и листов алюминиевого сплава с обработанной поверхностью

Изобретение относится к области слоистых гибридных композиционных материалов и касается волокнисто-металлического ламината. Ламинат получают методом горячего прессования, который состоит из чередующихся слоев однонаправленного волокнистого препрега на основе стеклянных волокон и полипропилена, биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки и листов алюминиевого сплава с обработанной поверхностью методом сернокислого анодирования в растворе H2SO4 60 мл/л и Al2(SO4)3 200 г/л при температуре 20°С и плотности тока 1,5 А/дм2 в течение 20 минут. Изобретение обеспечивает для ламината предел прочности при растяжении 320 МПа, при изгибе 475 МПа и ударную вязкость 350 кДж/м2. 1 ил., 2 табл.

 

Настоящее изобретение относится к слоистым гибридным композиционным материалам, состоящим из чередующихся металлических листов, слоев однонаправленного волокнистого препрега, на основе однонаправленного препрега из стеклянного волокна и полипропилена, биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки и листов алюминиевого сплава с обработанной поверхностью. Изобретение может быть использовано в автомобильной, авиационной, строительной, судостроительной или космической отраслях.

Из существующего уровня техники известны несколько основных типов волокнисто-металлических композиционных материалов.

Известны российские волокнисто-металлические ламинаты (патенты RU 2185964, RU 2565215, RU 2641744), состоящие из слоев высокопрочного алюминиевого сплава Al-Li (до 1,5% Li) и слоев препрега на основе стеклянных волокон и термически отверждаемых эпоксидных смол. Недостатком которых является использование термореактивных полимеров.

Известен волокнисто-металлический ламинат (патент RU 2238850), состоящий из чередующихся листов алюминиевого сплава и слоев стеклопластика на основе термореактивного связующего, дополнительно содержащий эластичные полимерные слои, расположенные между листа алюминиевого сплава и стеклопластика, на основе фенольных смол резольного типа и высокомолекулярного каучука, толщиной 20-100 мкм. Недостатком данного материала является использование термореактивных полимеров.

Известен волокнисто-металлический ламинат (патент DE 102006051989 A1), который содержит по меньшей мере 2 слоя металла, толщиной менее 1,5 мм, и полимерных слоя, как из термопластичного, так и из термореактивного связующего, имеющий в своем составе базальтовые волокна в количестве от 35% до 75%. Недостатком данного патента является использование базальтовых волокон.

Известен ламинат из металла и полимера, на основе полипропилена, наполненного длинными стеклянными волокнами (патент EP 1118451B1). Материал изготавливается из полипропилена, наполненного длинными волокнами, длиной не менее 1 мм и не более 50 мм, и имеющего коэффициент теплового расширения такой же, как используемый с ним, для изготовления композита, металл. Прочность композиционного материала превышает прочность конструкций, изготовленных их чистого металла. Недостатком данного материала является использование длинных волокон, прочность которых ниже, чем у непрерывных.

Наиболее близким из известных аналогов является патент US 20110052910 A1, описывающий высокопрочный волокнисто-металлический ламинат, содержащий армированный волокнами слой и слой из тонких листов металла, с содержанием армирующего слоя от 0% до 47%. В качестве армирующих волокон могут быть использованы такие волокна как: углеродные, стеклянные, металлические и термопластичные полимерные и натуральные волокна. В качестве полимерного материала используется термопластичные полимеры такие как: полиамиды, полиимиды, полиэфирсульфоны, полифениленсульфиды, полиамид-имиды, ABS, термопластичные полиэфиры, предпочтительно имеющие аморфную структуру и температуру стеклования более 140°С. В качестве металлического слоя используются сплавы, такие как: стали, титановые и алюминиевые сплавы. Недостатком данного материала является использование эпоксидных смол в качестве матрицы, что снижает технологичность производства.

Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка волокнисто-металлического ламината на основе однонаправленного препрега из стеклянного волокна и полипропилена, биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки и листов алюминиевого сплава с обработанной поверхностью.

Решение указанной технической проблемы достигается за счет того, что поверхность листов из алюминиевого сплава подвергалась электрохимической обработке при заданных режимах.

Технический результат заявляемого технического решения заключается в том, что поверхность листов алюминиевого сплава обрабатывается методом сернокислого анодирования в растворе H2SO4 60 мл/л и Al2(SO4)3 200 г/л при температуре 20°С и плотности тока 1,5 А/дм2 в течение 20 минут, что обеспечивает для ламината предел прочности при растяжении 320 МПа, при изгибе 475 МПа и ударную вязкость 350 кДж/м2.

Техническое решение иллюстрируется следующими фигурами.

Фиг. 1 - представлена схема волокнисто-металлического ламината, состоящего из листов алюминиевого сплава с обработанной поверхностью (1), биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки (2) и 2-х слоев однонаправленного препрега на основе стеклянного волокна и полипропилена ориентированных под 0° и 90° (3).

Для повышения свойств волокнисто-металлического ламината проводится электрохимическая обработка листов алюминиевого сплава. Перед обработкой поверхности, листы предварительно подвергаются отчистке с помощью промывки в мыльном растворе; промывке в ацетоне; травлению в 10% растворе NaOH в течение 10 секунд. После каждого этапа листы промываются дистиллированной водой. Проводится электрохимическая обработка листов алюминиевого сплава по режимам, указанным в таблице 1. Отклонение от параметров не должно составлять ±3% от указанных в таблице 1.

Таблица 1. Режимы обработки поверхности металла

Тип обработки Водный раствор Температура Время Плотность тока
Электрохимическая Al2(SO4)3 200 г/л
H2SO4 60 мл/л
20°C 20 мин 1,5 А/дм2

Перед сборкой слоев, каждый слой протирается смоченной в спирте безворсовой тканью. Волокнисто-металлический ламинат собирается из однотипных пакетов как показано на фиг. 1. Каждый пакет состоит из листов алюминиевого сплава AlMg6 с обработанной поверхностью, толщиной 0,5 мм; к листам алюминиевого сплава прилегают полимерные пленки из полипропилена, толщиной 40 мкм; в середине пакета размещаются 2 слоя препрега, на основе стеклянного волокна и полипропилена, с укладкой 0° /90°. После подготовки и укладки всех компонентов в пресс-форме, волокнисто-металлический ламинат изготовливается методом горячего прессования при следующих параметрах процесса: давление - 2 МПа; температура - 190 °C; время выдержки при заданной температуре - 20 мин.

В таблице 2 приведен пример осуществления. Показаны характеристики материала в сравнении с известным. Полученный материал был испытан на прочность при растяжении и изгибе, на ударную вязкость. Полученные данные иллюстрируют улучшение характеристик относительно материала, полученного без дополнительной обработки.

Таблица 2. Механические свойства получаемых волокнисто-металлических ламинатов

Обработка поверхности Предел прочности при растяжении, МПа Предел прочности при изгибе, МПа Ударная вязкость, кДж/м2
Без обработки 280 420 320
Электрохимическая обработка 320 475 350

Волокнисто-металлический ламинат, изготавливаемый методом горячего прессования, состоящий из чередующихся слоев однонаправленного препрега на основе стеклянных волокон и полипропилена, биаксиально ориентированной полипропиленовой пленки и листов алюминиевого сплава, отличающийся тем, что поверхность листов алюминиевого сплава обрабатывается методом сернокислого анодирования в растворе H2SO4 60 мл/л и Al2(SO4)3 200 г/л при температуре 20°С и плотности тока 1,5 А/дм2 в течение 20 минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии. Предложен способ получения биоактивного покрытия c бактерицидными свойствами на имплантате из титана, включающий обезжиривание и последующее активирование поверхности имплантата из титана.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, химической и других отраслях промышленности. Способ включает микродуговое оксидирование в течение 70-90 минут в электролите, содержащем водный раствор борной кислоты и гидроксида натрия с концентрацией 20-30 г/л и 4-6 г/л соответственно, при этом микродуговое оксидирование проводят при плотности постоянного тока 5-10 А/дм2 и температуре электролита 25 или 30 °С.

Изобретение относится к декоративной наружной накладке автотранспортного средства, выполненной из алюминиевого сплава серии АА5ххх, и способу ее изготовления, в частности к окантовке оконных проемов или накладке на корпус кузова. Способ включает получение полосы, формование накладки и полирование, при этом полосу получают путем вертикального непрерывного литья сляба из сплава серии АА5ххх высокой чистоты, подогрева сляба до температуры от 480 до 530°С в течение по меньшей мере 1 ч, горячей прокатки до толщины от 5 до 30 мм и охлаждения, холодной прокатки, включающей промежуточный отжиг в туннельной печи непрерывного действия, с выдержкой между температурой сольвуса и температурой пережога сплава в течение от 3 секунд до 5 минут, с последующей закалкой на воздухе или в воде перед конечной холодной прокаткой со степенью обжатия от 15 до 70% до толщины от 0,4 до 1,5 мм.

Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано для утилизации жидких отходов гальванических производств. Способ утилизации отработанного раствора анодного оксидирования алюминия и его сплавов включает смешивание указанного раствора с реагентом, образование осадка и отделение его от раствора.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для создания на поверхности алюминия и его сплавов покрытий с многомодальной шероховатостью, которые при последующем нанесении гидрофобизирующего агента придают деталям гидрофобные свойства. Способ включает промывку деталей, их обработку в растворе щелочи, последующую промывку деталей, их сушку и анодирование при комнатной температуре, при этом анодирование осуществляют в 10М водном растворе азотной кислоты при плотности тока 10-100 мА/см2 в течение 5-10 мин, после чего осуществляют промывку деталей и их сушку.

Изобретение относится к технологии получения декоративных покрытий при окраске металлических изделий в различные цвета и создания высокотехнологичных оптоэлектронных устройств с применением элементов, способных отражать или пропускать свет с определенной настраиваемой длиной волны. Способ получения декоративного покрытия с изменяющимся цветом при изменении угла наблюдения заключается в формировании одномерного фотонного кристалла с фотонной запрещенной зоной в видимом диапазоне с помощью анодирования поверхности вентильного металла или сплава на его основе с содержанием вентильного металла не менее 50% при циклически изменяющихся параметрах: тока и напряжения, причем каждый цикл состоит из двух стадий: на первой стадии анодирование проводят при стабилизации тока в интервале от 0,1 до 50 мА/см2 в течение времени, обеспечивающего протекание заряда от 0,05 до 5 Кл/см2; на второй стадии анодирование проводят при стабилизации напряжения, повышая его от значения напряжения в конце первой стадии до значения, лежащего в диапазоне от 10 до 200 В, с уменьшающейся скоростью подъема напряжения от 5 В/с до 0 В/с, и выдерживают при этом значении в течение времени, обеспечивающего протекание заряда от 0,05 до 5 Кл/см2, обеспечивая соотношение максимального напряжения на второй стадии к минимальному напряжению на первой стадии более 1,4, при этом металлическая поверхность в процессе получения декоративного покрытия служит в качестве анода, а в качестве катода используют инертный материал, при этом заряд анодирования на первой и второй стадиях сокращают на 0,01-10% на каждом последующем цикле анодирования, количество которых лежит в интервале от 20 до 300.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитическому способу нанесения покрытия, а именно к анодированию алюминия и его сплавов. Способ нанесения защитного покрытия на тонколистовую от 0,4 мм крупногабаритную от 1000 мм деталь из алюминиевого сплава включает химическое обезжиривание, травление, осветление, анодирование в растворе серной кислоты с концентрацией 180 г/л, наполнение анодной пленки, промывку после каждой операции, при этом анодирование детали осуществляют путем размещения детали между двумя прямоугольными рамами, с приваренной к ним подвеской, которую размещают на анодной штанге, с последующим опусканием рам с деталью в ванну с электролитом анодирования, выдержкой при температуре 15-23°C в течение 40 мин и контролем анодно-окисного покрытия методом капли.

Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит ортофосфорную кислоту 15% об., серную кислоту 15% об., фторсодержащее неорганическое вещество, выбранное из группы, включающей бифторид аммония, бифтористую кислоту, фторид натрия 4-15 г/л и воду - остальное.
Изобретение относится к области гальванотехники. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в двигателестроении. .

Изобретение относится к получению на конструкциях и сооружениях из сплавов алюминия, преимущественно содержащих магний, защитных супергидрофобных покрытий, препятствующих контакту с коррозионной средой и образованию корки льда с высокой прочностью адгезии к поверхности конструкций. Способ включает обработку поверхности сплава путем плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) в режиме плазменных микроразрядов при переменной поляризации обрабатываемой поверхности в электролите, содержащем гидроксид калия и натриевое жидкое стекло, последующее нанесение на сформированное ПЭО-покрытие слоя фторполимера путем погружения в дисперсию ультрадисперсного политетрафторэтилена УПТФЭ в органическом растворителе с последующей сушкой, при этом в ходе анодной поляризации значение напряжения первоначально повышают со скоростью 0,78-0,88 В/с от 30 до 500-560 В и дальнейший процесс ПЭО проводят при достигнутом значении напряжения, а в катодной фазе процесс осуществляют гальваностатически при плотности тока 0,10-0,15 А/см2, при этом электролит дополнительно содержит фторид натрия и тетраборат натрия, г/л: Na2SiO3 (n=2,5) 10-50; КОН 1-5; NaF 1-5; Na2B4O7⋅10Н2О 10-30, а погружение в дисперсию проводят в течение 4-5 с, причем дисперсия содержит поливинилиденфторид ПВДФ (C2H2F2-)n в количестве 5-8 мас.
Наверх