新型高强度抗腐蚀剪草机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及剪草机领域，具体涉及的是新型高强度抗腐蚀剪草机。
【背景技术】
[0002] 相关技术中，剪草机等草坪维护设备具有四个轮子，或两个前轮和一个后辊子。但 是由于剪草机由于经常在草地上使用，草坪上喷洒了大量的农药等有机试剂，而且长期保 持湿润，因此剪草机的外壳，特别是接触草坪部分，经常被腐蚀，造成剪草机的报废。
[0003] 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械 制造、船舶及化学工业中已大量应用，分为1000系列、2000系列、3000系列……9000系列。相 关技术中，6000系列铝合金主要含有镁和硅两种元素，具有、低熔点、耐蚀性、耐热、耐磨、容 易涂层和加工性好等优点，但是，6000系列铝合金很少具有钢材强度和成型性，使得铝合金 无法完全取代钢材以减轻装置设备的重量，减少能源消耗和污染物排放。而且随着铝合金 应用的发展，人们希望铝合金可应用不同领域和环境，因此对铝合金耐蚀性的要求越来越 高。虽然铝合金在自然环境下其表面会生成一层氧化膜来抵御腐蚀，但是自然环境中铝合 金表面生成的氧化膜厚约4nm，疏松多孔且结构并不均匀，在恶劣的工作条件下腐蚀或从氧 化膜的孔洞，或从氧化膜的磨损处发生，导致金属失效，无法满足当今工业发展的要求。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供新型高强度抗腐蚀剪草机，解决铝合金不具 有钢材强度和成型性的技术问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是新型高强度抗腐蚀剪草机，包括 剪草机外壳，所述剪草机外壳按重量百分比包括MgO . 2 %，Si 2.0 %，Cu4.0 %，MnO . 2 %， Fe0.2%，Zr0.1%，Er0.1%，Cr0.01%，Ni0.01%，Ti0.1%，A1 余量。
[0006] 所述剪草机外壳为由以下步骤制成的外壳：
[0007] (1)于300°C下预热熔炼中使用的加热炉和纯铝1~2h; (2)预热后的纯铝在减压状 态下熔炼温度为750 °C的加热炉中完全熔化后加入单晶硅颗粒，单晶硅颗粒熔化后加入铝 铜中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝铁中间合金、铝锆中间合金以 及少量稀土元素铒，并保温一段时间至中间合金完全熔化，充分搅拌后将加热炉升温，加入 铝钛中间合金至铝钛中间合金完全熔化，降温至750°C，扒渣，加入纯镁，在真空的条件下保 温30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分 比比例为8:1:3; (5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣，；（6)熔炼好的金属液浇注到已经预 热至300°C左右的坩埚中在lOOMPa的条件下静置2h，形成铸锭；（7)所述铸锭切割成合适尺 寸后于550°C的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；（8)所述铸锭升温至420°C后 保温3小时，进行五个道次的热乳，每个道次热乳完后在530°C保温半小时；（9)热乳后进行 三个道次的冷乳，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入乳机中，激振频 率为12kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷乳后对合金在240°C下进行2个小时的退火处理， 得到一定厚度的铝合金板材；（10)对铝合金板材在540°c下进行半小时的固溶处理，然后水 淬；（11)铝合金板材在180 °C下进行5小时的人工时效；（12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝 合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金 板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程 中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为:激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直 径均为4_。（ 13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2:1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM 的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去 离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸 泡12h，制备的样品在80°C下干燥30min; (14)冲压塑型。
[0008] 本发明的有益效果：
[0009] 1、合理调整各个元素重量百分比的比例，使得剪草机外壳中形成保持最大时效强 化能力的Mg2Si相，增强剪草机外壳强度的同时增加其延伸率。加入适当比例的Cu元素，降 低自然时效对材料性能的不利影响，形成更细小、更多的Mg2Si相(针状β〃相），同时避免加 入Cu元素后降低剪草机外壳抗蚀性。加入微量Μη和Cr，会产生弥散相，抑制合金再结晶，提 高合金强度，增加合金抗晶间腐蚀能力，改善合金性能。适量的稀土元素加入剪草机外壳 中，可以减少或消除熔铸过程中的气体和有害杂质、增加流动性、细化晶粒、加速时效过程， 而且适量的稀土元素与其他元素相互配合能够有效地改善合金的力学性能及腐蚀性能。 [0010] 2、减压状态下熔炼剪草机外壳可有效地降低熔炼温度，节省资源。同时为了保持 加热器内的压强，加热器在排出气体的同时需要灌入一定量的惰性气体，惰性气体首先直 接通入金属熔液中，形成气泡，带动金属熔液中的杂质向上移动，与气体共同排放，去除杂 质，另外惰性气体迫使熔炼过程中产生的有害气体随之排放，防止氧气等具有氧化性质的 气体进入加热器中氧化金属熔液。
[0011] 3、三种细化变质剂对剪草机外壳都有积极作用，但是单独使用时存在一定的局限 性，如单独加入Sr作变质处理，合金吸气倾向加剧，降低合金的致密性，易形成严重的柱状 晶组织，导致力学性能反而下降，稀土容易氧化，变质效果维持时间短等;而Al-5Ti-B细化 剂的抗衰减性能仍不能令人满意，而且易受Zr原子的毒化而失去细化晶粒的能力，无法充 分发挥其各自的优点。而将三者结合使用在克服其本身具有的缺陷的同时可充分发挥各自 的优点。
[0012] 4、熔炼好的金属液浇注到已经预热至300 °C左右的坩埚中在lOOMPa的条件下静置 2h，可防止金属液体凝固过程中形成疏松结构的铸锭，从而影响剪草机外壳的强度，同时在 高压的条件下有利于形成致密结构的铸锭，增强剪草机外壳的强度。
[0013] 5、剪草机外壳在一定振幅下超声振动受压延伸，可减少乳制过程中受到的摩擦 力，从而降低摩擦力对剪草机外壳板材表面的影响，相对于静态冷乳，超声振动冷乳的剪草 机外壳表面更加光滑，有利于进行下一步骤的操作。
[0014] 6、将混合粉末C和V均匀涂抹于剪草机外壳板材的表面，使用横流连续波Cq激光器 对剪草机外壳板材进行激光处理改性，能有效地使剪草机外壳板材表面形成纳米级压痕的 同时将混合粉末C和V熔融覆盖于剪草机外壳板材的表面，剪草机外壳板材表面形成纳米级 的凹坑，增加剪草机外壳板材的表面积，提高摩擦力的同时使得下一步骤的十八烷基三氯 硅烷溶液更容易进入剪草机外壳板材表面，在剪草机外壳表面形成多种形貌的微结构，然 后在表面上自组装具备防腐耐磨性能的硅烷膜，从而改变剪草机外壳板材的表面性质，而 剪草机外壳板材表面形成的c-v覆膜可有效地提高剪草机外壳板材在高温下的抗氧化性 能，改变剪草机外壳板材的表面性质。
【具体实施方式】
[0015] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0016] 实施例一
[0017] 新型高强度抗腐蚀剪草机，包括剪草机外壳，所述剪草机外壳按重量百分比包括 Mg0.2% ,Si 2.0% ,Cu4.0% ,Mn0.2% ,FeO .2% ,ZrO. 1 % ,ErO. 1 % ,CrO .01 % ,NiO.01 % , Ti0.1%，Al 余量。
[0018] 所述剪草机外壳为由以下步骤制成的外壳：
[0019] (1)于300°C下预热熔炼中使用的加热炉和纯铝1~2h; (2)预热后的纯铝在减压状 态下熔炼温度为750 °C的加热炉中完全熔化后加入单晶硅颗粒，单晶硅颗粒熔化后加入铝 铜中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝铁中间合金、铝锆中间合金以 及少量稀土元素铒，并保温一段时间至中间合金完全熔化，充分搅拌后将加热炉升温，加入 铝钛中间合金至铝钛中间合金完全熔化，降温至750°C，扒渣，加入纯镁，在真空的条件下保 温30~40min;(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分 比比例为8:1:3; (5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣，；（6)熔炼好的金属液浇注到已经预 热至300°C左右的坩埚中在lOOMPa的条件下静置2h，形成铸锭；（7)所述铸锭切割成合适尺 寸后于550°C的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；（8)所述铸锭升温至420°C后 保温3小时，进行五个道次的热乳，每个道次热乳完后在530°C保温半小时；（9)热乳后进行 三个道次的冷乳，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入乳机中，激振频 率为12kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷乳后对合金在240°C下进行2个小时的退火处理， 得到一定厚度的铝合金板材；（10)对铝合金板材在540°C下进行半小时的固溶处理，然后水 淬；（11)铝合金板材在180 °C下进行5小时的人工时效；（12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝 合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金 板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程 中使用氩气进行保护，其激光器工艺参