一种易安装的闭孔泡沫铝构件及其制备方法

摘要

本发明公开了一种易安装的闭孔泡沫铝构件及其制备方法。所述易安装闭孔铝构件指的是闭孔铝构件中预埋有用来与其它部件实现连接的螺栓,预埋螺栓的位置为铝的实心体；所述易安装多孔铝构件的制备方法包括含螺栓的可溶散预制件的制备、闭孔铝构件模具的装配及其预热、发泡熔体在预热后构件模具中的注入、预制件的溶散、铝液在预制件位置的注入以及无泡层的切割去除等步骤。本发明所制备的闭孔铝构件可简单实现其与其它部件的连接，且连接部位不会由于受到外力而发生坍塌；另外，由于连接部位的铝用量很少，从而可获得质量更轻的多孔铝构件。

权利要求

1.一种易安装的闭孔泡沫铝构件的制备方法，所述的易安装的闭孔泡沫铝构件包括闭孔泡沫铝构件(100)，所述的闭孔泡沫铝构件(100)中预埋有用来与其它部件实现连接的螺栓(201),预埋所述的螺栓(201)的位置为铝的实心体(202)，包括如下步骤：第一步，含螺栓的可溶散预制件的制备；

第二步，闭孔泡沫铝构件模具的装配及其预热；

第三步，发泡铝熔体在预热后的构件模具中的注入；

第四步，预制件的溶散；

第五步，铝液在预制件位置的注入；

第六步，铸件中无泡层的切割；

第七步，将第六步所得铸件进行表面处理后，即得到易安装多孔铝构件；

其特征在于：所述的第一步含螺栓的可溶散预制件的制备，指的是：

①准备可溶散预制件制备用混合粉末料：所述的混合粉末料(2001)的成分包括TiB2粉末、FeO和Fe2O3中的任一种铁氧化物粉末、CaSO4·0.5H2O粉末以及MgSO4和K2SO4中的任一种可溶性硫酸盐粉末；构成混合粉末各组分的粒径介乎200～400目之间；混合粉末中各成分的质量百分比分别为TiB240～50％、FeO或Fe2O3为20～30％、CaSO4·0.5H2O为

5～20％、MgSO4或K2SO4为15～30％；所述的混合粉末料(2001)的制备过程为：将称量好的各组分置于三维混料机中混合2～4小时，然后向粉末中喷入粉末质量1～5％的水分；

②将部分混合粉末料(2001)置于压力模具(2002)中，随即将螺栓(201)放入压力模具(2002)，并在所述的螺栓(201)的四周加入混合粉末料(2001)，并在0.5～5MPa的压力下将混合粉末料(2001)压实，得到压实件(2003)；

③在压实件(2003)上开设延伸到所述的螺栓(201)的螺帽顶部的第一槽(2004)和延伸到所述的螺栓(201)的螺杆的第二槽(2005)；

④将开槽后压实件(2003)置于烘箱中，在120～150℃烘烤4～12小时，即得到含螺栓(201)的可溶散预制件(2000)；

所述的第二步中所述的闭孔铝构件模具的装配，指的是：首先将可溶散预制件(2000)装配在闭孔铝构件模具的底板(3002)上、然后通过第一螺栓(3003)与第二螺栓(3004)将构件模具的第一外壳(3001)与第一底板(3002)连接在一起来完成构件模具的装配，在构件模具的第一外壳(3001)与第一底板(3002)连接部位有第一石墨纸密封垫(3012)；或首先将可溶散预制件(2000)装配在闭孔铝构件模具的第二底板(4002)上，然后将内模(4006)置于第二底板(4002)上的凹槽(4003)中，最后通过第三螺栓(4004)与第四螺栓(4005)将模具的第二外壳(4001)与第二底板(4002)连接在一起来完成模具的装配；在构件模具的第二外壳(4001)与第二底板(4002)连接部位有第二石墨纸密封垫(4012)，底板凹槽(4003)中装用经水玻璃浸渍的石棉绳(4026)；

所述的第二步中所述的闭孔铝构件模具的预热，指的是：将装配好的磨具置于预热炉中，在低于铝熔点80～150℃的温度下保温2～4小时；

所述的第三步发泡铝熔体在预热后的构件模具中的注入，指的是：将发泡铝熔体自第一外壳(3001)的模具入口(3000)中直接倒入；或者通过如下方式实现：首先将铝熔体自内模(4006)的内模口(4000)倒入内模(4006)，然后将发泡剂加入内模(4006)中的熔体中、并搅拌与充分发泡后，最后将内模(4006)自构件模具中吊出、使发泡铝熔体中满构件模具；

所述的第四步的预制件的溶散，指的是：待发泡铝熔体在构件模具中冷却凝固后、拆开构件模具、并取出铸件，然后将铸件的预制件(2000)位置浸没于不断流动的热水中，使预制件(2000)中的可溶散成分进入热水中；

所述的第五步的铝液在预制件位置的注入，指的是：将温度高于铝熔体熔点150～

200℃的铝熔体注入到预制件(2000)位置留下的空位(4101)处。

2.根据权利要求1所述的易安装的闭孔泡沫铝构件的制备方法，其特征在于：所述的第六步的铸件中无泡层的切割，指的是：采用常规切割手段将第一无泡层(3102)或第二无泡层(4102)切除。

3.根据权利要求1或2所述的易安装的闭孔泡沫铝构件的制备方法，其特征在于：所述的第七步的表面处理，指的是：采用公知技术对铸件进行喷漆处理，从而最终得到所述的易安装的闭孔多孔铝构件。

说明书

一种易安装的闭孔泡沫铝构件及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种闭孔泡沫铝构件，特别是涉及一种可用作动车防撞器等方面的易安装的闭孔泡沫铝构件，本发明还涉及该闭孔泡沫铝构件的制备方法。

背景技术

[0002] 现代汽车技术的发展需要有吸能性能良好、且轻质、好安装的防撞材料（即所谓的保险杠），为此，许多人们进行了大量的研究。专利（ZL99221233.2）公开了一种高能量吸收型的泡沫金属保险杠，该保险杠是将小块能量吸收型的泡沫铝分散放置在防护面罩和车体之间，但该专利保险杠中的泡沫铝难以有效固定，且没有放置泡沫铝的位置不能有效抵挡外界的碰撞；为了避开ZL99221233.2专利所公布保险杠的缺陷，专利ZL200420069769.0公布了一种由外壳、泡沫铝能量吸收体和骨架三部分所构成的新型车辆保险杠，该保险杠具有优秀的碰撞能吸收特性，但由于泡沫铝的多孔性，专利中所述采用自攻螺丝固定泡沫铝的方式可能会导致泡沫铝在保险杠中固定不牢，从而影响该类保险杠长久使用的寿命。另外，上面所述两个专利均采用成品泡沫铝作为保险杠的构件，且均是通过组装、而不是一次成型保险杠，这样势必会导致保险杠成本较高；专利201210115380.4公布了一种包含陶瓷颗粒的保险杠，该保险杠的吸能效果优异，但密度较大，且安装时存在问题。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种集轻质、易安装、含装饰外表面与能量吸收功能融于一体的易安装的闭孔泡沫铝构件。

[0004] 本发明所要解决的第二个技术问题提供该易安装的闭孔泡沫铝构件的制备方法。

[0005] 为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的易安装的闭孔泡沫铝构件，包括闭孔泡沫铝构件，所述的闭孔泡沫铝构件中预埋有用来与其它部件实现连接的螺栓,预埋所述的螺栓的位置为铝的实心体。

[0006] 为了解决上述第二个技术问题，本发明的提供的制备易安装的闭孔泡沫铝构件的方法，包括如下步骤：

[0007] 第一步，含螺栓的可溶散预制件的制备；

[0008] 第二步，闭孔泡沫铝构件模具的装配及其预热；

[0009] 第三步，发泡铝熔体在预热后的构件模具中的注入；

[0010] 第四步，预制件的溶散；

[0011] 第五步，铝液在预制件位置的注入；

[0012] 第六步，铸件中无泡层的切割；

[0013] 第七步，将第六步所得铸件进行表面处理后，即得到易安装多孔铝构件；

[0014] 所述的第一步含螺栓的可溶散预制件的制备，指的是：

[0015] ①准备可溶散预制件制备用混合粉末料：所述的混合粉末料的成分包括TiB2粉末、FeO和Fe2O3中的任一种铁氧化物粉末、CaSO4·0.5H2O粉末以及MgSO4和K2SO4中的任一种可溶性硫酸盐粉末；构成混合粉末各组分的粒径介乎200～400目之间；混合粉末中各成分的质量百分比分别为TiB240～50%、FeO或Fe2O3为20～30%、CaSO4·0.5H2O为5～20%、MgSO4或K2SO4为15～30%；所述的混合粉末料（2001）的制备过程为：将称量好的各组分置于三维混料机中混合2～4小时，然后向粉末中喷入粉末质量1～5%的水分；

[0016] ②将部分混合粉末料置于压力模具中，随即将螺栓放入压力模具，并在所述的螺栓的四周加入混合粉末料，并在0.5～5MPa的压力下将混合粉末料压实，得到压实件；

[0017] ③在压实件上开设延伸到所述的螺栓的螺帽顶部的第一槽和延伸到所述的螺栓的螺杆的第二槽；

[0018] ④将开槽后压实件置于烘箱中，在120～150℃烘烤4～12小时，即得到含螺栓的可溶散预制件；

[0019] 所述的第二步中所述的闭孔铝构件模具的装配，指的是：首先将可溶散预制件装配在闭孔铝构件模具的底板上、然后通过第一螺栓与第二螺栓将构件模具的第一外壳与第一底板连接在一起来完成构件模具的装配，在构件模具的第一外壳与第一底板连接部位有第一石墨纸密封垫；或

[0020] 首先将可溶散预制件装配在闭孔铝构件模具的第二底板上，然后将内模置于第二底板上的凹槽中，最后通过第三螺栓与第四螺栓将模具的第二外壳与第二底板连接在一起来完成模具的装配；在构件模具的第二外壳与第二底板连接部位有第二石墨纸密封垫，底板凹槽中装用经水玻璃浸渍的石棉绳；

[0021] 所述的第二步中所述的闭孔铝构件模具的预热，指的是：将装配好的磨具置于预热炉中，在低于铝熔点80～150℃的温度下保温2～4小时；

[0022] 所述的第三步发泡铝熔体在预热后的构件模具中的注入，指的是：将发泡铝熔体自第一外壳的模具入口中直接倒入；或者通过如下方式实现：

[0023] 首先将铝熔体自内模的内模口倒入内模，然后将发泡剂加入内模中的熔体中、并搅拌与充分发泡后，最后将内模自构件模具中吊出、使发泡铝熔体中满构件模具；

[0024] 所述的第四步的预制件的溶散，指的是：待发泡铝熔体在构件模具中冷却凝固后、拆开构件模具、并取出铸件，然后将铸件的预制件位置浸没于不断流动的热水中，使预制件中的可溶散成分进入热水中；

[0025] 所述的第五步的铝液在预制件位置的注入，指的是：将温度高于铝熔体熔点150～200℃的铝熔体注入到预制件位置留下的第一空位或第二空位处。

[0026] 所述的第六步的铸件中无泡层的切割，指的是：采用常规切割手段将第一无泡层或第二无泡层切除。

[0027] 所述的第七步的表面处理，指的是：采用公知技术对铸件进行喷漆处理，从而最终得到本发明的易安装闭孔多孔铝构件。

[0028] 本发明的优点与积极效果：

[0029] (1)本发明所提供的闭孔泡沫铝构件中，用来固定螺栓的实体铝的含量较低，且不需要另外的装配面，因而，可实现构件质量轻的目的；

[0030] (2)用来与其它构件连接的螺栓与本发明所提供构件融为了一体，因而，在装配是难出现连接不老的现象，也保证了本发明构件的寿命；

[0031] (3)本发明制备泡沫铝构件的方法简单，很容易实现批量化生产。

[0032] 该构件可直接用作动车防撞器或机动车保险杠。

附图说明

[0033] 图1实施例1与实施例2所得闭孔泡沫铝构件的截面示意图。

[0034] 图2可溶散预制件制备流程图。

[0035] 图3实施例1闭孔泡沫铝构件的制备流程图。

[0036] 图4实施例2闭孔泡沫铝构件的制备流程图。

具体实施方式

[0037] 下面结合附图对本发明的实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不受此限制。

[0038] 参见图1，易安装的闭孔泡沫铝构件，包括闭孔泡沫铝构件，闭孔泡沫铝构件100中预埋有用来与其它部件实现连接的螺栓201,预埋所述的螺栓201的位置为铝的实心体202。

[0039] 实施例1：

[0040] 发泡铝熔体直接倒入闭孔泡沫铝构件模具来制备易安装泡沫铝构件的工艺[0041] 本实施例采用TiH2作为发泡剂，采用102合金作为铝合金原料。下面结合图1、图2与图3来对本实施例进行说明。

[0042] 第一步，含螺栓的可溶散预制件的制备，具体流程参见图2:

[0043] ①准备可溶散预制件制备用混合粉末料,按TiB240wt%、FeO20wt%、CaSO4·0.5H2O20wt%与MgSO420wt%称取原料粉末，然后将这些粉末在三维混料机中混合2小时，最后，边搅拌粉末的情况下，往混合粉末中喷入粉末质量5%的水，得到混合粉末料
2001；

[0044] ②将部分混合粉末料2001置于压力模具2002中，随即将螺栓201放入压力模具2002，并在螺栓201的四周加入混合粉末料2001，并在0.5MPa的压力下将粉末压实，得到压实件2003；

[0045] ③在压实件2003上开设延伸到螺栓201的螺帽顶部的第一槽2004和延伸到螺栓201的螺杆的第二槽2005；

[0046] ④将开槽后压实件2003置于烘箱中，在120℃烘烤12小时，即得到含螺栓的可溶散预制件2000；

[0047] 第二步，闭孔泡沫铝构件模具的装配及其预热。

[0048] 闭孔泡沫铝构件模具的装配，参见图3：

[0049] 首先将可溶散预制件2000装配在闭孔铝构件模具的第一底板3002上、然后通过第一螺栓3003与第二螺栓3004将构件模具的第一外壳3001与第一底板3002连接在一起来完成构件模具的装配，在构件模具的第一外壳3001与第一底板3002连接部位有第一石墨纸密封垫3012；

[0050] 然后，对装配好的构件模具在480℃预热4小时；

[0051] 第三步，发泡铝熔体在预热后的构件模具中的注入；

[0052] 利用公知技术制备出发泡铝熔体，然后将发泡铝熔体自第一外壳3001的模具入口3000中直接倒入，之后，使发泡铝熔体冷却凝固；

[0053] 第四步，预制件的溶散；

[0054] 即待发泡铝熔体在构件模具中冷却凝固后、拆开构件模具、并取出铸件，然后将铸件的预制件2000位置浸没于不断流动的热水中，使预制件2000中的可溶散成分进入热水中；

[0055] 第五步，铝液在预制件位置的注入；

[0056] 即将温度在780℃的102合金熔体注入到预制件2000位置留下的第一空位3101处，然后使之冷却凝固。

[0057] 第六步，铸件中无泡层的切割。

[0058] 即采用线切割等常规切割手段将第一无泡层3102切除。

[0059] 第七步，表面处理。

[0060] 即通过喷涂技术对第六步得到铸件进行表面处理，最终即得到本发明所述易安装闭孔多孔铝构件（如图1所示）。

[0061] 实施例2：

[0062] 通过铝熔体倒入内模→加入发泡剂→吊出内模来制备闭孔泡沫铝构件的工艺[0063] 本实施例采用TiH2作为发泡剂，采用6063合金作为铝合金原料。下面结合图1、图2与图4来对本实施例进行说明。

[0064] 第一步，含螺栓的可溶散预制件的制备，具体流程参见图2。

[0065] ①准备可溶散预制件制备用混合粉末料。按50wt%TiB2、20wt%Fe2O3、5wt%CaSO4·0.5H2O与25wt%K2SO4称取原料粉末，然后将这些粉末在三维混料机中混合4小时，最后，边搅拌粉末的情况下，往混合粉末中喷入粉末质量5%的水，得到混合粉末料
2001。

[0066] ②将部分混合粉末料2001置于压力模具2002中，随即将螺栓201放入压力模具2002，并在螺栓的四周加入混合粉末料2001，并在5MPa的压力下将粉末压实，得到压实件
2003。

[0067] ③在压实件2003上开设延伸到螺栓201的顶部的第一槽2004和延伸到螺栓201的螺杆的第二槽2005；

[0068] ④将开槽后压实件2003置于烘箱中，在150℃烘烤4小时，即得到含螺栓的可溶散预制件2000；

[0069] 第二步，闭孔泡沫铝构件模具的装配及其预热；

[0070] 闭孔泡沫铝构件模具的装配，参见图4；

[0071] 首先将可溶散预制件2000装配在闭孔铝构件模具的第二底板4002上，然后将内模4006置于第二底板4002上的凹槽4003中，最后通过第三螺栓4004与第四螺栓4005将模具第二外壳4001与第二底板4002连接在一起来完成模具的装配。在构件模具的第二外壳4001与第二底板4002连接部位有第二石墨纸密封垫4012，底板凹槽4003中装用经水玻璃浸渍的石棉绳4026。

[0072] 然后，对装配好的构件模具在520℃预热2小时；

[0073] 第三步，发泡熔体在预热后的构件模具中的注入；

[0074] 首先将6063铝熔体自内模口4000倒入内模4006，然后将发泡剂加入内模4006中的铝熔体中、并搅拌与充分发泡后，最后将内模4006自构件模具中吊出、达到发泡铝熔体中满构件模具的目的；

[0075] 第四步，预制件的溶散；

[0076] 即待发泡铝熔体在构件模具中冷却凝固后、拆开构件模具、并取出铸件，然后将铸件的预制件2000位置浸没于不断流动的热水中，使预制件2000中的可溶散成分进入热水中。

[0077] 第五步，铝液在预制件位置的注入。

[0078] 即将温度在800℃的6063合金熔体注入到预制件2000位置留下的第二空位4101处，然后使之冷却凝固。

[0079] 第六步，铸件中无泡层的切割。

[0080] 即采用线切割等常规切割手段将第二无泡层4102切除。

[0081] 第七步，表面处理。

[0082] 即通过喷涂技术对第六步得到铸件进行表面处理，最终即得到本发明所述易安装闭孔多孔铝构件。

[0083] 实施例3：

[0084] 通过铝熔体倒入内模→加入发泡剂→吊出内模来制备闭孔泡沫铝构件的工艺[0085] 本实施例采用TiH2作为发泡剂，采用6063合金作为铝合金原料。下面结合图1、图2与图4来对本实施例进行说明。

[0086] 第一步，含螺栓的可溶散预制件的制备，具体流程参见图2。

[0087] ①准备可溶散预制件制备用混合粉末料,按TiB245wt%、FeO20wt%、CaSO4·0.5H2O20wt%与MgSO415wt%称取原料粉末，然后将这些粉末在三维混料机中混合2小时，最后，边搅拌粉末的情况下，往混合粉末中喷入粉末质量5%的水，得到混合粉末料
2001；

[0088] ②将部分混合粉末料2001置于压力模具2002中，随即将螺栓201放入压力模具2002，并在螺栓的四周加入混合粉末料2001，并在3MPa的压力下将粉末压实，得到压实件
2003。

[0089] ③在压实件2003上开设延伸到螺栓201的顶部的第一槽2004和延伸到螺栓201的螺杆的第二槽2005；

[0090] ④将开槽后压实件2003置于烘箱中，在150℃烘烤4小时，即得到含螺栓的可溶散预制件2000；

[0091] 第二步，闭孔泡沫铝构件模具的装配及其预热；

[0092] 闭孔泡沫铝构件模具的装配，参见图4；

[0093] 首先将可溶散预制件2000装配在闭孔铝构件模具的第二底板4002上，然后将内模4006置于第二底板4002上的凹槽4003中，最后通过第三螺栓4004与第四螺栓4005将模具第二外壳4001与第二底板4002连接在一起来完成模具的装配。在构件模具的第二外壳4001与第二底板4002连接部位有第二石墨纸密封垫4012，底板凹槽4003中装用经水玻璃浸渍的石棉绳4026。

[0094] 然后，对装配好的构件模具在520℃预热3小时；

[0095] 第三步，发泡熔体在预热后的构件模具中的注入；

[0096] 首先将6063铝熔体自内模口4000倒入内模4006，然后将发泡剂加入内模4006中的铝熔体中、并搅拌与充分发泡后，最后将内模4006自构件模具中吊出、达到发泡铝熔体中满构件模具的目的；

[0097] 第四步，预制件的溶散；

[0098] 即待发泡铝熔体在构件模具中冷却凝固后、拆开构件模具、并取出铸件，然后将铸件的预制件2000位置浸没于不断流动的热水中，使预制件2000中的可溶散成分进入热水中。

[0099] 第五步，铝液在预制件位置的注入。

[0100] 即将温度在800℃的6063合金熔体注入到预制件2000位置留下的第二空位4101处，然后使之冷却凝固。

[0101] 第六步，铸件中无泡层的切割。

[0102] 即采用线切割等常规切割手段将第二无泡层4102切除。

[0103] 第七步，表面处理。

[0104] 即通过喷涂技术对第六步得到铸件进行表面处理，最终即得到本发明所述易安装闭孔多孔铝构件。

[0105] 实施例4：

[0106] 发泡铝熔体直接倒入闭孔泡沫铝构件模具来制备易安装泡沫铝构件的工艺[0107] 本实施例采用TiH2作为发泡剂，采用102合金作为铝合金原料。下面结合图1、图2与图3来对本实施例进行说明。

[0108] 第一步，含螺栓的可溶散预制件的制备，具体流程参见图2:

[0109] ①准备可溶散预制件制备用混合粉末料。按45wt%TiB2、20wt%Fe2O3、5wt%CaSO4·0.5H2O与30wt%K2SO4称取原料粉末，然后将这些粉末在三维混料机中混合4小时，最后，边搅拌粉末的情况下，往混合粉末中喷入粉末质量5%的水，得到混合粉末料
2001。

[0110] ②将部分混合粉末料2001置于压力模具2002中，随即将螺栓201放入压力模具2002，并在螺栓201的四周加入混合粉末料2001，并在0.5MPa的压力下将粉末压实，得到压实件2003；

[0111] ③在压实件2003上开设延伸到螺栓201的螺帽顶部的第一槽2004和延伸到螺栓201的螺杆的第二槽2005；

[0112] ④将开槽后压实件2003置于烘箱中，在120℃烘烤12小时，即得到含螺栓的可溶散预制件2000；

[0113] 第二步，闭孔泡沫铝构件模具的装配及其预热。

[0114] 闭孔泡沫铝构件模具的装配，参见图3：

[0115] 首先将可溶散预制件2000装配在闭孔铝构件模具的第一底板3002上、然后通过第一螺栓3003与第二螺栓3004将构件模具的第一外壳3001与第一底板3002连接在一起来完成构件模具的装配，在构件模具的第一外壳3001与第一底板3002连接部位有第一石墨纸密封垫3012；

[0116] 然后，对装配好的构件模具在480℃预热4小时；

[0117] 第三步，发泡铝熔体在预热后的构件模具中的注入；

[0118] 利用公知技术制备出发泡铝熔体，然后将发泡铝熔体自第一外壳3001的模具入口3000中直接倒入，之后，使发泡铝熔体冷却凝固；

[0119] 第四步，预制件的溶散；

[0120] 即待发泡铝熔体在构件模具中冷却凝固后、拆开构件模具、并取出铸件，然后将铸件的预制件2000位置浸没于不断流动的热水中，使预制件2000中的可溶散成分进入热水中；

[0121] 第五步，铝液在预制件位置的注入；

[0122] 即将温度在780℃的102合金熔体注入到预制件2000位置留下的第一空位3101处，然后使之冷却凝固。

[0123] 第六步，铸件中无泡层的切割。

[0124] 即采用线切割等常规切割手段将第一无泡层3102切除。

[0125] 第七步，表面处理。

[0126] 即通过喷涂技术对第六步得到铸件进行表面处理，最终即得到本发明所述易安装闭孔多孔铝构件（如图1所示）。