一种螺纹式管接头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种管接头，尤其涉及一种螺纹式管接头。
【背景技术】
[0002] 螺纹式管接头是指带螺纹的管道连接件，是工业和生活中最常见的一种管件，螺 纹式管接头使管道的连接变得更简单，拆卸更换也更容易，大大节省了管道连接的成本。
[0003] 目前，生活上用的螺纹式管接头一般由PC、PVC、PE、PPR等材料制造。而工业上用 的螺纹式管接头一般由碳钢，不锈钢，合金钢，黄铜等金属材料制造，耐压较高。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是为了提供一种由铝合金材料制成的质量较轻、性能较好、成本较低 的螺纹式管接头。
[0005] 本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种螺纹式管接头，螺纹式管接 头由铝合金材料制成，铝合金材料由以下成分（以质量百分比计）组成：Si :0. 05-0. 1 %， Fe :0· 1-0. 3 %，Cu :0· 3-0. 5 %，Mn :0· 3-0. 5 %，Mg :4-5 %，Cr :0· 05-0. 15 %，Zn : 1-2 %，Ti : 0. 05-0. 1%，Zr :0. 1-0. 2%，稀土元素：3-5%，晶须：5-10%，余量为Al以及不可避免的杂 质兀素。
[0006] 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其密度低，只有铁的1/3 左右；但强度比较高，接近或超过优质钢，且塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电 性、导热性和抗蚀性。其中，5754铝合金是Al-Mg系合金中的典型，具有优良加工性能、优良 耐蚀性、高疲劳强度、高可焊性和中等静态强度等特点，但是其强度略显不够，只能达到中 等强度状态，而且在成形时表面易产生滑移线，影响表面质量。
[0007] 因此，本发明优选采用5754铝合金制备螺纹式管接头，但是，本发明在5754铝合 金的基础上，先对5754铝合金的组成成分及其质量百分比进行了上述的调整，以获得强 度、耐蚀性等综合性能更好的铝合金材料。
[0008] 首先，本申请在5754铝合金组成成分及其质量百分比的基础上，提高了 Mg元素和 Zn元素的含量，并优选将Mg元素和Zn元素的质量比控制在（2-3) :1，使其在合金中能形 成足够量的强化相MgZn2，从而提高铝合金材料的强度。同时，本发明还适应性的将Cu元素 的质量百分比提高，使其能配合Zn元素使铝合金材料获得高强度、强耐蚀性和较好的塑性 等性能。但是，本申请么进一步控制了 Si元素和Fe元素的含量，减少合金中难溶或不溶的 AlFeSi等脆性相的存在，从而有利于进一步提高本发明铝合金材料的断裂韧性等性能。
[0009] 其次，在上述对5754铝合金的组成成分及其质量百分比的调整中，较为明显的 是，本发明在5754铝合金的组成成分中添加了 Zr元素，稀土和晶须。
[0010] 其中，微量元素 Zr有良好的可塑性和很强的耐腐蚀性，添加上述微量的Zr元素可 以抑制再结晶，提高铝合金再结晶温度，改善铝合金的强度、断裂韧性及抗应力腐蚀和抗剥 落（或层状）腐蚀性能。具体作用机理为：Zr元素与Al元素生成高密度的亚稳Al3Zr,高 密度的亚稳Al3Zr细小弥散，是一种极为有效的强化弥散体和再结晶抑制剂，从而对合金再 结晶行为具有抑制作用，以获得具有完全非再结晶组织的各类半成品，使变形过程中产生 的高密度位错和纤维组织得以保留下来。而非再结晶组织的存在使合金半成品具有更优良 的抗腐蚀性能，Al 3Zr的强化弥散则有利于提高合金的断裂韧性和强度，因而Zr元素的添加 可以有效改善铝合金的综合性能。
[0011] 而由于本发明在铝合金材料中加入了适量的Zr元素，可以部分代替Cr元素和Mn 元素，因此，本发明可以适当的降低了 Cr元素和Mn元素的质量百分比。而降低Cr元素在 铝合金材料中的含量可以降低AIFeCrSi相，提高合金中Mg2Si相的含量，从而也可以提高 合金的强度。
[0012] 铝合金材料中稀土元素的加入不仅可以起到微合金化的作用，还能与氢等气体和 许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，有一定的除氢、精炼、净化作用。同 时，稀土元素化学活性极强，可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，使 晶粒细化，有变质的作用。从而提高铝合金的强度、硬度和韧性，改善加工性能、耐热性、可 塑性及可锻性。
[0013] 晶须是一种具有高强度、高模量和高伸长率的以单晶形式生长成的一种纤维，其 直径非常小（微米数量级），不含有通常材料中存在的缺陷。因此，本发明在铝合金材料中 加入晶须可以使材料的比强度、比模量得到较大程度的提高。但是，过量填充晶须铝合金材 料的性能增长并不是很明显，反而增加了生产成本。
[0014] 在上述的一种螺纹式管接头中，铝合金材料由以下成分（以质量百分比计）组成： Si :0· 08%，Fe :0· 2%，Cu :0· 4%，Mn :0· 4%，Mg :4%，Cr :0· 1%，Zn :2%，Ti :0· 08%，Zr : 0. 18%，稀土元素：4%，晶须：8%，余量为Al以及不可避免的杂质元素。上述是对本发明铝 合金材料的组成成分及其质量百分比的进一步优化，通过上述优化配伍本发明的铝合金材 料的加工性能、耐蚀性、强度、硬度和韧性等综合性能更佳，表面质量更好。
[0015] 在上述的一种螺纹式管接头中，稀土元素为Sc、La、Ce、Y中的一种或多种。
[0016] 在上述的一种螺纹式管接头中，稀土元素为Sc。
[0017] 本发明在铝合金材料中添加了稀土元素，结合本申请铝合金材料的组成成分，经 研宄后，稀土元素中的Sc元素，能与铝反应形成Al 3Sc相，具有很强的热稳定性，在高温下 仍与基体保持共格关系，有利于提高铝合金材料的韧性、强度等性能。而且，本申请在合金 中同时添加 Sc和Zr元素，由于两者物理、化学性质相近，Zr元素能代替Al3Sc化合物中的 部分Sc原子而形成Al 3 (Sc，Zr)化合物，不仅继承了 Al3Sc化合物的全部有益的性质，而且 热稳定性更高。
[0018] 在上述的一种螺纹式管接头中，晶须为金属晶须与陶瓷质晶须按质量比为（3-5): 1混合而成。
[0019] 在上述的一种螺纹式管接头中，金属晶须为氧化铝晶须或氧化锌晶须中的一种。
[0020] 在上述的一种螺纹式管接头中，陶瓷质晶须为碳化硅晶须、钛酸钾晶须或硼酸铝 晶须中的一种。
[0021] 本发明进一步优选金属晶须中的一种和陶瓷质晶须中的一种按比例混合添加至 铝合金材料中，经研宄，按本发明上述比例混合添加，铝合金最终达到的机械性比单独添加 一种类型的晶须的机械性能要提高10-15%左右。
[0022] 本发明的螺纹式管接头通过以下步骤制得：先称取原料制备成符合上述的铝合金 材料；然后将制成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接 头坯件；最后将制成的螺纹式管接头坯件经过表面处理后得到螺纹式管接头成品；其中， 表面处理为等离子体微弧氧化处理。
[0023] 本发明螺纹式管接头的制备工艺简单、易操作。由于本发明制备螺纹式管接头的 铝合金材料是在5754铝合金的基础上进行的调整和改进，因此，本发明铝合金材料的制备 方法可以按照5754铝合金的制备方法制备。然后将制备成的铝合金材料经过平头、车外 圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件。之后，本发明对螺纹式管接头坯件进行 了最重要的表面处理。本发明螺纹式管接头的表面处理优选等离子体微弧氧化处理。经 过等离子体微弧氧化处理后得到的最终产品螺纹式管接头，大幅度地提高了产品的表面硬 度，超过热处理后的高碳钢、高合金钢