CN106222468A - 蜂窝状金属及其制备方法以及含有其的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了蜂窝状金属及其制备方法和含有其的汽车，其中，该蜂窝状金属是一体成型的。该蜂窝状金属整体性好，强度高，不需要通过胶结形成，有效克服了现有蜂窝状金属胶结位置连接强度不高及加工等问题。

Description

蜂窝状金属及其制备方法以及含有其的汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体的，涉及蜂窝状金属及其制备方法以及含有其的汽车。

背景技术

金属蜂窝板具有重量轻、强度高、刚性大、隔热隔声性能优异等一系列优点，镁合金密度小，并具有良好的比刚度、比强度、可循环再利用等非常明显优势，在减轻构件的重量方面发挥重要作用，具有非常广阔的应用前景。在汽车的外蒙皮、车身结构、车架结构、保险杠、座椅、车门等都是可行的应用零部件。

目前镁合金蜂窝芯的制备方法主要有：展开法、压力粘接成形法、压力钎焊成形法、拉伸法等。压力粘接成形法是先将材料辊轧或冲压成波纹板，然后再将波纹状材料叠合胶结而成。压力钎焊成形法，采用钎焊将波纹状材料叠合起来。拉伸法是先在材料上涂胶条，然后将材料叠合胶结起来，最后再将叠合胶结起来的材料拉伸成蜂窝。传统蜂窝状金属的开发面临的第一个技术瓶颈是镁合金板的加工问题。传统镁合金铸锭存在大量枝状晶、晶粒不均匀、夹杂含量多等原因，使得镁合金薄板材的加工质量不易保证、薄板材厚度不均匀。传统蜂窝状金属的第二个问题是蜂窝板之间的连接强度和工艺问题。

目前的蜂窝状金属工艺仍未克服传统蜂窝状金属的上述问题，因而，目前的蜂窝状金属技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种一体成型、壁厚较薄或者壁厚均匀的蜂窝状金属及其制备方法。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种蜂窝状金属。根据本发明的实施例，所述蜂窝状金属是一体成型的。发明人惊喜地发现，该蜂窝状金属一体成型，整体性好，强度高，不需要通过胶结形成，有效克服了现有蜂窝状金属胶结位置连接强度不高的技术问题。

根据本发明的实施例，所述蜂窝状金属的壁厚不小于0.5毫米。

根据本发明的实施例，所述蜂窝状金属是由镁合金形成的。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的蜂窝状金属的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)提供蜂窝状泡沫塑料模样；(2)在所述泡沫塑料模样表面形成耐火涂料层；(3)将步骤(2)中得到的泡沫塑料模样进行造型；以及(4)在真空条件下将金属熔液进行浇注。发明人发现，通过该方法能够快速有效的制备获得前面所述的蜂窝状金属，且获得的蜂窝状金属是一体成型的，不需要胶结，整体性和强度显著提高，有效解决了传统蜂窝状金属之间的连接强度和工艺问题。

根据本发明的实施例，步骤(1)中，所述泡沫塑料模样是通过以下步骤制备的：a.利用聚丙烯形成蜂窝模型，所述蜂窝模型具有中空的腔室，所述腔室的形状呈蜂窝状；b.将聚苯乙烯粒料填充在所述腔室内，并将所述腔室封闭；c.将所述蜂窝模型加热至苯乙烯粒料发泡完成，并进行脱模处理，得到所述泡沫塑料模样。

根据本发明的实施例，步骤a中，所述腔室的厚度不小于0.5毫米。

根据本发明的实施例，步骤c中，所述加热是将所述蜂窝模型置于蒸汽中进行的。

根据本发明的实施例，步骤(2)进一步包括：(2-1)在所述泡沫塑料模样表面刷涂耐火涂料；(2-2)将步骤(2-1)中得到的泡沫塑料模样置于空气中自然干燥；(2-3)于40-60摄氏度下，将步骤(2-2)中得到的泡沫塑料模样烘干4-8小时。

根据本发明的实施例，步骤(3)中，所述造型是通过以下步骤进行的：在砂箱中填入底砂，并震实刮平；将步骤(2)中得到的泡沫塑料模样置于所述底砂上，填满型砂并微震30-60秒；将型砂与直浇道刮平。

根据本发明的实施例，制备蜂窝状金属的方法进一步包括：(5)对步骤(4)得到的浇注产品进行清理及再加工。

在本发明的再一方面，本发明提供了一种汽车。根据本发明的实施例，所述汽车的至少一部分是利用前面所述的蜂窝状金属形成的。前面描述的蜂窝状金属的所有特征和优点均适用于该汽车，在此不再一一赘述。

附图说明

图1显示了根据本发明实施例的蜂窝状金属的结构示意图。

图2显示了根据本发明实施例的制备蜂窝状金属的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种蜂窝状金属。根据本发明的实施例，参照图1，该蜂窝状金属是一体成型的。发明人惊喜地发现，该蜂窝状金属一体成型，整体性好，强度高，不需要通过胶结形成，有效克服了现有蜂窝状金属胶结位置连接强度不高的技术问题。

根据本发明的实施例，蜂窝状金属的壁厚不小于0.5毫米。发明人意外地发现，通过该方法可获得壁厚较薄的蜂窝状金属，不受现有金属薄板材加工工艺的限制，利用该方法得到的蜂窝状金属的壁厚可薄至0.5毫米。

根据本发明的实施例，形成该蜂窝状金属的具体材料不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。在本发明的一些实施例中，该蜂窝状金属是由镁合金形成的。由此，该蜂窝状镁合金具有理想的强度，不存在胶结位置，整体性和强度理想，可以有效应用于汽车外蒙皮、车身结构等等部位，有利于提高汽车轻量化和改善其机械性能和力学性能等。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的蜂窝状金属的方法。根据本发明的实施例，参照图2，该方法包括以下步骤：

S100：提供蜂窝状泡沫塑料模样。

根据本发明的实施例，该步骤中采用的蜂窝状泡沫塑料模样与要制备的目标蜂窝状金属形状一致。在后续浇注步骤中，浇铸金属熔液的同时，该蜂窝状泡沫塑料模样气化，金属熔液占据该蜂窝状泡沫塑料模样的位置，冷却后形成蜂窝状金属。

根据本发明的实施例，制备该蜂窝状泡沫塑料模样的具体方法不受特别限制，只要能够获得满足要求的蜂窝状泡沫塑料模样，本领域技术人员可以根据需要选择。在本发明的一些实施例中，该步骤中，泡沫塑料模样可以通过以下步骤制备：a.利用聚丙烯形成蜂窝模型，该蜂窝模型具有形状呈蜂窝状且中空的腔室；b.将聚苯乙烯粒料填充在蜂窝模型的腔室内，并将腔室封闭；c.将蜂窝模型加热至聚苯乙烯粒料发泡完成，并进行脱模处理，得到所述泡沫塑料模样。

根据本发明的实施例，上述步骤a中，形成蜂窝模型的具体方法不受特别限制，只要能够有效形成符合要求的蜂窝模型，本领域技术人员可以灵活选择。该蜂窝模型的具体形状也不受特别限制，只要具有蜂窝状的、中空的腔室即可，本领域技术人员可以根据需要调整该模型的具体形状。例如可以为蜂窝状，也可以为其他规则或不规则的形状。根据本发明的实施例，通过该方法可以获得壁厚较薄且厚度均匀的蜂窝状泡沫塑料模样，也就是说，上述模型中的腔室的厚度较薄。一些实施例中，腔室的厚度不小于0.5毫米，也就是说，上述模型的壁厚可以达到0.5毫米。具体地，该蜂窝模型一面封闭，一面开放。如此设置，便于加工，其而便于后续进行。

根据本发明的实施例，上述步骤c中，将所述蜂窝模型加热的方式不受特别限制，只要能够有效使得聚苯乙烯粒料发泡，本领域技术人员可以根据实际操作条件灵活选择。在本发明的一些实施例中，优选将蜂窝模型置于蒸汽中进行加热。由此，受热均匀，发泡效果理想，获得的模样均匀性好，在后续步骤中易于气化，有利于获得表面平整、光滑，缺陷少的蜂窝状金属。

S200：在泡沫塑料模样表面形成耐火涂料层。

根据本发明的实施例，该步骤可以进一步包括：S210：在所述泡沫塑料模样表面刷涂耐火涂料；S220：将步骤S210中得到的泡沫塑料模样置于空气中自然干燥；S230：于40-60摄氏度下，将步骤S220中得到的泡沫塑料模样烘干4-8小时。由此，可以快速有效地在泡沫塑料模样表面形成耐火涂料层，且形成的耐火涂层厚度均匀，性能理想，例如，可以降低制得的蜂窝状金属表面粗糙度值，提高表面质量和使用性能，有助于防止或减少蜂窝状金属粘砂、砂眼等缺陷，有利于提高蜂窝状金属落纱，清砂效率，防止蜂窝状金属产生气孔，以及能提高泡沫模样的强度和刚度，防止模样在运输、填砂振动时产生变形和破坏。

根据本发明的实施例，可以采用的耐火涂料的具体种类不受特别限制，只要能够实现相应功能，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。例如，涂料成分可以为镁砂粉30－50％、珠光粉20－40％、云母粉15－30％、硅溶胶3－9％、白乳胶1－5％、聚丙烯酰胺0.1－0.8％、羧甲基纤维素钠0.1－0.8％、吸附剂1－6％、阻燃剂0.3－2％。当然，本领域技术人员可以理解，在其他一些实施例中，也可以选择其他配方的涂料。

S300：将步骤S200中得到的泡沫塑料模样进行造型。

根据本发明的实施例，该步骤中，所述造型是通过以下步骤进行的：在砂箱中填入底砂，并震实刮平；将步骤S200得到的泡沫塑料模样置于所述底砂上，填满型砂并微震30-60秒；将型砂与直浇道刮平。

S400：在真空条件下对金属熔液进行浇注。

根据本发明的实施例，真空条件下进行浇注，可以在负压下浇注，更有利于金属熔液的充型和补缩，提高了获得的蜂窝状金属的组织致密度。

根据本发明的实施例，制备蜂窝状金属的方法进一步包括：

S500：对步骤S400得到的浇注产品进行清理及再加工。

根据本发明的实施例，所述清理及再加工包括但不限于冷却后释放真空，从松散的砂中取出制得的蜂窝状金属，以及对蜂窝状金属的清理打磨、后续机械加工等步骤。

发明人发现，通过该方法能够快速有效的制备获得前面所述的蜂窝状金属，且获得的蜂窝状金属是一体成型的，不需要胶结，整体性和强度显著提高，有效解决了传统蜂窝状金属之间的连接强度和工艺问题。

特别需要指出的是，该方法特别适合用于制备镁合金蜂窝结构(或称蜂窝状镁合金)，与现有技术相比，采用该方法铸造镁合金蜂窝结构能够一体化生成镁合金蜂窝结构，避免镁合金薄板的轧制和后期镁合金蜂窝结构的连接，能到达到很低的蜂窝镁合金壁厚和无缝连接，极大提高了镁合金蜂窝结构的性能和强度。

在本发明的再一方面，本发明提供了一种汽车。根据本发明的实施例，所述汽车的至少一部分是利用前面所述的蜂窝状金属形成的。前面描述的蜂窝状金属的所有特征和优点均适用于该汽车，在此不再一一赘述。本领域技术人员可以理解，该汽车除了由前面描述的蜂窝状金属形成的部分，还具有常规汽车具有的其他结构和部件，在此不再一一赘述。

下面详细描述本发明的实施例。

实施例1：

1、制作硬纸板蜂窝状模型

采用PP(聚丙烯)制作成不同形式的蜂窝状模型，该蜂窝模型具有形状呈蜂窝状且中空的腔室，模型的腔室可以具有不同的蜂窝状形状，包括但不限于六角形蜂窝状模型。蜂窝模型的壁厚最薄可以达到0.5mm。另外，蜂窝状模型一面封闭，一面开放，以便后续步骤中填充聚苯乙烯粒料。

2、采用挤出法制作聚苯乙烯泡沫塑料模样。

把聚苯乙烯(PS)粒料填充至在聚丙烯(PP)蜂窝模型中空腔室内，将模型两面封闭，放置在蒸汽中加热至发泡完成，脱模处理，得到蜂窝状聚苯乙烯塑料模样。

3、在聚苯乙烯塑料模样上刷涂涂料

在聚苯乙烯蜂窝状模样表面刷涂料，刷好后在空气中自然干燥，并在50摄氏度的烘箱中烘6个小时。

4、造型

在砂箱中填入底砂，震实刮平。再将刷好涂料并经烘干的模样放置在底砂上，填满型砂，微震40s，将型砂与直浇道刮平。

5、抽真空进行镁合金浇注

6、进行清理及再加工，得到蜂窝状镁合金。

实施例2：

1、制作硬纸板蜂窝状模型

采用PP(聚丙烯)制作成不同形式的蜂窝状模型，该蜂窝模型具有形状呈蜂窝状且中空的腔室，模型的腔室可以具有不同的蜂窝状形状，包括但不限于六角形蜂窝状模型。蜂窝模型的壁厚最薄可以达到0.5mm。另外，蜂窝状模型一面封闭，一面开放，以便后续步骤中填充聚苯乙烯粒料。

2、采用挤出法制作聚苯乙烯泡沫塑料模样。

把聚苯乙烯(PS)粒料填充至在聚丙烯(PP)蜂窝模型中空腔室内，将模型两面封闭，放置在蒸汽中加热至发泡完成，脱模处理，得到蜂窝状聚苯乙烯塑料模样。

3、在聚苯乙烯塑料模样上刷涂涂料

在聚苯乙烯蜂窝状模样表面刷涂料，刷好后在空气中自然干燥，并在40摄氏度的烘箱中烘8个小时。

4、造型

在砂箱中填入底砂，震实刮平。再将刷好涂料并经烘干的模样放置在底砂上，填满型砂，微震60s，将型砂与直浇道刮平。

5、抽真空进行镁合金浇注

6、进行清理及再加工，得到蜂窝状镁合金。

实施例3：

1、制作硬纸板蜂窝状模型

采用PP(聚丙烯)制作成不同形式的蜂窝状模型，该蜂窝模型具有形状呈蜂窝状且中空的腔室，模型的腔室可以具有不同的蜂窝状形状，包括但不限于六角形蜂窝状模型。蜂窝模型的壁厚最薄可以达到0.5mm。另外，蜂窝状模型一面封闭，一面开放，以便后续步骤中填充聚苯乙烯粒料。

2、采用挤出法制作聚苯乙烯泡沫塑料模样。

把聚苯乙烯(PS)粒料填充至在聚丙烯(PP)蜂窝模型中空腔室内，将模型两面封闭，放置在蒸汽中加热至发泡完成，脱模处理，得到蜂窝状聚苯乙烯塑料模样。

3、在聚苯乙烯塑料模样上刷涂涂料

在聚苯乙烯蜂窝状模样表面刷涂料，刷好后在空气中自然干燥，并在60摄氏度的烘箱中烘4个小时。

4、造型

在砂箱中填入底砂，震实刮平。再将刷好涂料并经烘干的模样放置在底砂上，填满型砂，微震30s，将型砂与直浇道刮平。

5、抽真空进行镁合金浇注

6、进行清理及再加工，得到蜂窝状镁合金。

对上述实施例1-3制备获得蜂窝状镁合金和传统蜂窝状镁合金(通过胶结形成蜂窝状)的强度进行检测，结果表明实施例1-3中制备获得的蜂窝状镁合金强度明显提高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种蜂窝状金属，其特征在于，所述蜂窝状金属是一体成型的。

2.根据权利要求1所述的蜂窝状金属，其特征在于，所述蜂窝状金属的壁厚不小于0.5毫米。

3.根据权利要求1所述的蜂窝状金属，其特征在于，所述蜂窝状金属是由镁合金形成的。

4.一种制备权利要求1-3中任一项所述蜂窝状金属的方法，其特征在于，包括：

(1)提供蜂窝状泡沫塑料模样；

(2)在所述泡沫塑料模样表面形成耐火涂料层；

(3)将步骤(2)中得到的泡沫塑料模样进行造型；以及

(4)在真空条件下将金属熔液进行浇注。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述泡沫塑料模样是通过以下步骤制备的：

a.利用聚丙烯形成蜂窝模型，所述蜂窝模型具有中空的腔室，所述腔室的形状呈蜂窝状；

b.将聚苯乙烯粒料填充在所述腔室内，并将所述腔室封闭；

c.将所述蜂窝模型加热至所述聚苯乙烯粒料发泡完成，并进行脱模处理，得到所述泡沫塑料模样。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述腔室的厚度不小于0.5毫米。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤c中，所述加热是将所述蜂窝模型置于蒸汽中进行的。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步包括：

(2-1)在所述泡沫塑料模样表面刷涂耐火涂料；

(2-2)将步骤(2-1)中得到的泡沫塑料模样置于空气中自然干燥；

(2-3)于40-60摄氏度下，将步骤(2-2)中得到的泡沫塑料模样烘干4-8小时。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述造型是通过以下步骤进行的：

在砂箱中填入底砂，并震实刮平；

将步骤(2)中得到的泡沫塑料模样置于所述底砂上，填满型砂并微震30-60秒；

将型砂与直浇道刮平。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(5)对步骤(4)得到的浇注产品进行清理及再加工。

11.一种汽车，其特征在于，所述汽车的至少一部分是利用权利要求1-3中任一项所述的蜂窝状金属形成的。