[发明专利]一种不锈钢极薄带/碳纤维管材的制备工艺

说明书

本发明提供的一种不锈钢极薄带/碳纤维管材的制备工艺，为芯模加工——表面处理——裁切组分材料——不锈钢极薄带表面处理——涂胶——组分材料裹缠——成型——脱膜的顺序；本工艺采用的不锈钢极薄带具有良好的柔韧性，利于卷曲成形；通过对不锈钢极薄带与碳纤维编织布的铺层结构设计，控制管材的强度、韧度和热膨胀系数等；根据碳纤维编织布使用预浸料的不同，选用相应的成型处理形式，从而实现对碳纤维编织布增韧的同时，保证了管材具有较高强度，在拉伸、压缩、弯曲、扭转以及管件连接等方面均具有良好的性能。

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种不锈钢极薄带/碳纤维管材的制备工艺。

背景技术

管材在诸多工业领域中都有着极为广泛的用途，如给排水用管、石油地质钻探用管、机械工艺用管以及缓冲吸能薄壁圆筒结构等，其中管材的材质直接决定了管材的质量和用途。

常规管材的主要材质分为金属材料和高分子材料两大类，其中碳纤维复合材料管材具有重量轻、耐疲劳、耐腐蚀等优点，现已被广泛应用于设备转轴、体育器材、医疗器械等领域；但其缺点同样显著，主要体现在其成型后整体性能较脆韧性低，耐冲击性能差且失效模式不稳定；在管件连接过程中，容易在孔周产生分层损伤造成管件密封性降低、使用寿命减少。

为应对上述碳纤维复合材料管材的缺陷，往往将金属薄板和碳纤维进行混杂铺层制备成碳纤维金属复合管材，利用金属的塑性变形能力提升整体材料的韧性，其中金属薄板一般选用不锈钢或铝合金。但选用不锈钢及铝合金薄板的卷曲成形难度大，同时制得的管材减重效果有限。

因而急需一种制备工艺来制备碳纤维金属复合管材。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种不锈钢极薄带/碳纤维管材的制备工艺，从而可解决现有碳纤维金属复合管材制备过程中金属薄板的弯曲成型难度大导致成型困难及减重有限的问题。

为实现本发明目的而提供的一种不锈钢极薄带/碳纤维管材的制备工艺，包括如下步骤：

步骤一、芯模加工：将原始芯模加工为预定尺寸的棒状芯模并在棒状芯模两端加工出螺纹孔，以便于旋入把手进行脱膜；对棒状芯模的表面进行精加工，以保证表面粗糙度满足涂抹脱模剂的要求；

步骤二、表面处理：采用丙酮对步骤一得到的棒状芯模表面进行清洁，待完全干燥后涂抹脱模剂并裹缠一层脱膜布；

步骤三、裁切组分材料：首先确定铺层结构并选取碳纤维编织布预浸料和不锈钢极薄带作为组分材料，利用裁切设备将碳纤维编织布预浸料、不锈钢极薄带裁切为一定尺寸；

步骤四、不锈钢极薄带表面处理：先对不锈钢极薄带表面进行机械打磨并用丙酮进行清洗，再将不锈钢极薄带在碱性溶液中浸泡2小时，取出后待完全干燥后涂抹硅烷偶联剂；

步骤五、涂胶：待不锈钢极薄带完全干燥后，在其表面均匀涂抹树脂胶；

步骤六、组分材料裹缠：按照步骤二中的铺层结构，将碳纤维编织布预浸料及不锈钢极薄带依次裹缠在棒状芯模上，并对最外层的封口处进行封闭处理；

步骤七、成型：对经步骤六后的棒状芯模进行成型处理，得到管件半成品；

步骤八、脱膜：将经步骤七后的管件半成品外部辅材全部去除，并在螺纹孔内旋入把手，在管件半成品的外部包裹橡皮垫并利用卡具将橡皮垫与管件半成品完全固定，再将芯模从管件半成品内拉出或推出；利用抛光设备将管件半成品的内、外壁上多余的树脂胶打磨去除，得到不锈钢极薄带/碳纤维管材。

作为上述方案的进一步改进，所述不锈钢极薄带的厚度为15μm～50μm。

作为上述方案的进一步改进，所述步骤一中的棒状芯模为殷瓦钢圆型棒状芯模或殷瓦钢方型棒状芯模。

作为上述方案的进一步改进，所述步骤一中的表面粗糙度≤0.8。