一种多功能登山拐的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及一种登山拐，特别是一种多功能登山拐。

背景技术：

登山拐是爱好登山运动时使用的辅助器械，可以让户外登山穿越活动带来很多的好处，如提高步行的稳定性，减轻腿部的负担。而同时使用两支登山能够提供较好的平衡性，还可以做用防水布搭建雨棚的支杆。

但是，现有的登山拐，只能充当拐杖的作用，功能较为单一，而且，在天气较隌的情况下，不利于登山爱好者的行走。

综上所述，为解决现有登山拐结构上的不足，需要设计一种功能多样化，且能够提供光亮照射的多功能登山拐。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种功能多样化，且能够提供光亮照射的多功能登山拐。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种多功能登山拐，包括：

手扶部，其上设置有一换挡按钮；

拐杆，一端与所述手扶部相连，沿所述拐杆的轴线方向呈环形阵列设置有若干个LED光源，所述的LED光源四周设有散热片；

支撑部，与所述拐杆的另一端相连，作为登山拐与地面的接触端；

通过换挡按钮实现LED光源的开启、关闭以及改变LED光源 闪亮的数量；

所述的散热片由内到外依次包括热扩散层、热传导层以及保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金；所述的拐杆由铝合金制成。

在上述的一种多功能登山拐中，所述黄铜合金的成分及其质量百分比为：Cu：50.0-65.0％，Mn：0.12-0.25％，Al：0.05-0.8％，Si：0.5-0.6％，Sn：0.3-05％，Ni：0.15-0.25％，Ti：0.02-0.18％，Bi：0.1-0.2％，Fe≤0.3％，Pb≤0.05％，P≤0.3％，余量为Zn及不可避免的杂质。

本发明通过在登山拐上安装LED光源，使得登山拐具有照明功能，实现了在光线较暗的情况下，也能轻松登山，提高了登山了安全性。且LED光源长时间照射会发热，影响登山拐的使用，降低登山拐的使用寿命，本发明就在LED光源的周围设置散热片，并通过在热扩散层表面设置热传导层以及保护层，改善粘合剂层的低导热性，使得散热片的弹性增加，降低粘附层的粘合性。更为重要，登山拐上的散热片采用配伍合理的黄铜制成，黄铜在含有Cu、Zn的同时含有特定含量的Al、Sn、Ti、Ni、Mn、Bi等元素，各成分直接产生的协同作用，使制得的散热片具有较好的综合性能，进一步延长登山拐的使用寿命。

Zn在Cu中的固溶度为39.9％，Sn在Cu中固溶度为15.8％，而Ni可以与Cu无限互溶，它们与铜形成连续固溶体，具有宽阔的单相区，它们能够明显地提高铜的机械性能、耐蚀性能，Si可以有限固溶于铜，固溶度随着温度变化而激烈的变化，当温度从合金结晶完成之后开始下降时，它们在铜中的固溶度也开始降低，以金属化合物或单质形态从固相中析出，当这些元素固溶于铜中，能够明显地提高其强度，具有固溶强化效应，当它们从固相中析出时，又产生了弥散强化效果，导电和导热性能得到了恢复，加入Si既可以提高铜合金的强度又可以提高铜合金的导热性能，少 量的Mn可以作为脱氧剂，锰可以提高铜的强度，低锰铜合金具有高强和耐蚀性能，锰铜电阻温度系很少，由于有同素异晶转变，使铜锰合金固态下相变十分复杂，固相下具有调幅分解，变晶转变等过程，使Cu合金具有耐冲击的性能，加入的少量Sc元素使铜离子穿越氧化层的扩散过程受到了很大抑制，从而可以大大降低氧化速度。和其他合金元素相比，铝不仅可增加铜水的流动性，改善该合金材料的铸造性能，还能最显著地提高黄铜的强度和耐蚀性能。由于铝标准电位相对于锌更负，因而有着更大的离子化趋向，优先于环境中的氧结合，优先形成微密而坚硬的氧化铝膜，可以防止合金的进一步氧化，形成的Al₂O₃膜有阻滞基体腐蚀的作用。而且，由于该保护膜致密、质硬，即使在流动海水中，仍有抵抗海水的冲击和摩擦作用，同时其完整的防蚀产物膜能使孔隙率降为极小，在很大程度上可避免局部腐蚀。在黄铜中加入铝，会使α相区明显地移向铜角。当铝含量高时会出现硬而脆的γ相，提高合金的强度和硬度。同时大幅度降低其塑性。但是过量的铝元素反而会在铜水液面产生大量的铝氧化膜，使铜液中夹渣亦在后续浇铸铜铸件时形成夹层，造成铸件缺陷的产生。当黄铜中含有Sn、Ti、Ni、Bi等元素一起作用时，Al在黄铜中的作用更加，黄铜制得的散热片性能更佳。本发明散热片黄铜中含有Sn0.3-05％，在此范围含量的铜可以提高晶界强度、硬度和耐蚀性。因为，锡在阳极的腐蚀过程中不断向黄铜腐蚀表面聚集，形成致密的四价锡化合物膜，这层膜具有阻滞基体阳极腐蚀的作用，抑制黄铜的脱锌，使其耐蚀性大幅度提高。本发明散热片黄铜中含有少量以独立相存在的铅，游离的铅质点既有润滑作用，又使切屑呈崩碎状，可高速切削，获得光洁表面，改善黄铜切削性能，但当黄铜棒的含铅量过多，就不再显著改善黄铜的切削性，反而降低黄铜的强度、硬度和伸长率，因此，本发明散热片黄铜中Pb控制在0.05％以内。在本发明黄铜合金中Ni的主要作用为使组织 细化，提高冲击韧性，特别是配合0.5-0.6％的Si加入，可形成NiSi耐磨质点，提高材料的耐磨损性能，同时镍能在一定范围内扩大α相区，增加α相比例，对耐磨质点起到保护作用，防止耐磨质点在摩擦过程中大量脱落的现象，但过高的镍含量会造成α相过多，导致材料的机械性能下降，因此在本发明黄铜合金中加入镍，其含量小于2％。Fe的作用为细化晶粒，提高材料的力学性能，并形成铁质点，在Fe质点周围形成少量的疏松，形成“空穴效应”，可以适当的提高材料的切削性能。加入Sn的作用是抗“脱锌”，生成的SnO₂保护膜具有抗腐蚀的能力。本发明中散热片黄铜中含有少量P，可适量提高铜水的流动性并改善铜及合金的焊接性能。此外，也可降低黄铜铸件的切削阻力，改善黄铜切削性能。

作为优选，所述的热扩散层的厚度为40-80μm，所述的热传导层的厚度为5-20μm，所述的保护层的厚度为10-100μm。

作为优选，所述的热传导层由碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中的一种或多种形成，所述保护层的材质主要为聚合物。保护层包含聚合物，使得保护层可以通过加热熔融，并且附接至基底材料等，或聚合物本身具有粘合性，使得保护层可以附接至基底材料等。在保护层中使用的聚合物没有特别的限制，并且可以是通过加热熔融的热塑性聚合物或具有粘合性的粘合剂聚合物。

在上述的一种多功能登山拐中，所述铝合金的成分及其质量百分比为：Mg:2.2-3.0％，Si:0.1-0.6％，C:0.2-0.8％，Cr:0.28-1.05％，V:0.05-0.15％，Mo:0.12-0.25％，B:0.05-0.25％，Nb:0.08-0.25％，余量为Al及不可避免的杂质。

Mg在合金中与基体铝元素生成大量Mg₅Al相，而通过热处理能使全部Mg₅Al相固溶到铝合金基体α相中，使得合金具有优异的常温力学性能。Si与Al可形成Al+Si共晶液相，是提高铝合 金铸造流动性的主要成分，Si也可与Mg形成Mg₂Si强化相，增强铝合金的强度。元素Cr与C可形成Cr₇C₃和Cr₂₃C₆碳化物硬质相，与B能形成硼铬化物CrB、Cr₂B硬质相。元素B与C可形成BC碳化物硬质相。元素V也可与C形成碳化物VC、V₄C₃。元素Mo与C可形成Mo₂C特殊碳化物。由于这些元素所形成的碳化物均以硬质相存在于组织中，材料硬度很高，阻碍了磨料在材料亚表层的滑动，从而有效地抑制了犁沟及微观切削现象的发生，起到增强材料耐磨性的作用。需要注意的是，碳化物数量的增加虽然可以提高堆焊层的初始硬度和耐磨性，但硬度增加的同时会使材料组织变脆，抗裂性能下降。元素Nb的加入主要是为了增加韧性以提高材料的抗裂性能。在铝合金领域，各元素之间的作用不是单独存在的，而是通过各成分以及组分的百分比形成一个整体，本发明正是通过铝合金整体的合理配伍，进一步提高拐杆的耐磨性能和力学性能，进而提高登山拐的性能和使用寿命。

在上述的一种多功能登山拐中，沿所述拐杆的长度方向设置有三层LED光源。

在上述的一种多功能登山拐中，所述拐杆的内部设置有处理器、计步模块、心率检测模块、血压模块以及海拔模块，其中，计步模块、心率检测模块、血压模块以及海拔模块分别与处理器相连，所述拐杆的外部设置有显示屏。

在上述的一种多功能登山拐中，所述登山拐还包括挡泥板，嵌套于靠近所述支撑部一端的所述拐杆上，其中，所述挡泥板一端呈中空圆柱状，且沿所述拐杆的表面上下移动，所述挡泥板的另一端呈弧形伞状。

在上述的一种多功能登山拐中，所述拐杆可伸缩，其包括相互嵌套的外套管与内套管，其中，外套管的一端设置有两个光孔，内套管一端设置有两个凸点，且两个凸点之间设置有弹性件。

在上述的一种多功能登山拐中，所述手扶部内设置有电动马 达，且所述手扶部的表面设置有按摩点。

在上述的一种多功能登山拐中，与地面相接触的一端所述支撑部设置有若干个尖锐。

在上述的一种多功能登山拐中，沿所述支撑部的外侧环套有保护套，且保护套可沿支撑部上下移动。

在上述的一种多功能登山拐中，所述手扶部的两侧表面各设置有一太阳能电池光板，与所述手扶部内部的小型蓄电池相连。

在上述的一种多功能登山拐中，所述处理器选用51单片机。

与现有技术相比，本发明提供的一种多功能登山拐具有如下优点：

1、本发明多功能登山拐通过在登山拐上安装LED光源，使得登山拐具有照明功能，实现了在光线较暗的情况下，也能轻松登山，提高了登山了安全性。

2、本发明多功能登山拐中设有由配伍合理的黄铜合金制得的散热片和配伍合理的铝合金制得的拐杆，进一步提高登山拐的性能，尤其提高登山拐的散热性和力学性能。

附图说明

图1是本发明一种多功能登山拐的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施例中拐杆内部的结构框图。

图3是本发明一较佳实施例中拐杆的结构示意图。

图4是本发明另一较佳实施例中拐杆的结构示意图。

图5是本发明一较佳实施例中手扶部的结构示意图。

图6是本发明一较佳实施例中支撑部的结构示意图。

图中，100、手扶部；110、换挡按钮；120、按摩点；200、拐杆；210、LED光源；220、处理器；230、计步模块；240、心率检测模块；250、血压模块；260、海拔模块；270、显示屏；280、外套管；281、光孔；290、内套管；291、凸点；292、弹性件；300、支撑部；310、尖锐；320、保护套；400、挡泥板；500、电动马达。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本发明提供的一种多功能登山拐，包括：手扶部100，其上设置有一换挡按钮110；拐杆200，一端与手扶部100相连，沿拐杆200的轴线方向呈环形阵列设置有若干个LED光源210,LED光源四周设有散热片；支撑部300，与拐杆200的另一端相连，作为登山拐与地面的接触端；通过换挡按钮110实现LED光源210的开启、关闭以及改变LED光源210闪亮的数量。

通过在登山拐上安装LED光源210，使得登山拐具有照明功能，实现了在光线较暗的情况下，也能轻松登山，提高了登山了安全性。

优选地，如图1所示，沿拐杆200的长度方向设置有三层LED光源210，当换挡按钮110按一下，则第一层的LED光源210亮起；当换挡按钮110再按一下，则第二层的LED光源210亮起，当再按下换挡按钮110，则二层LED光源210同时熄灭，通过换挡按钮110的按键次数，实现LED光源210不同亮度的转换，扩展了登山拐的应用范围，提高了登山拐的安全系数。

优选地，如图1和图2所示，拐杆200的内部设置有处理器220、计步模块230、心率检测模块240、血压模块250以及海拔模块260，其中，计步模块230、心率检测模块240、血压模块250以及海拔模块260分别与处理器220相连，拐杆200的外部设置有显示屏270，通过计步模块230、心率检测模块240、血压模块250以及海拔模块260的实时测量，其检测与测量的数据在显示屏270上显现。

优选地，如图1和图2所示，在处理器220上设置有对于计步模块230、心率检测模块240以及血压模块250的预设值，当登山爱好者在登山过程中，其计步的数量或者心率快慢的数值或者血压的数值超过预设值时，环绕于拐杆200上的第三层LED光源210将会闪亮，提醒登山爱好者应该暂时休息，等补充体力以后再行登山。

优选地，如图1和图2所示，处理器选用51单片机。

优选地，如图1和图3所示，登山拐还包括挡泥板400，嵌套于靠近支撑部300一端的拐杆200上，其中，挡泥板400一端呈中空圆柱状，且沿拐杆200的表面上下移动，用以调整挡泥板400的位置，挡泥板400的另一端呈弧形伞状，使得登山爱好者在登山过程中，飞溅的泥土溅入挡泥板400内，减少对登山爱好者裤腿的沾染。

优选地，如图1和图4所示，拐杆200可伸缩，其包括相互嵌套的外套管280与内套管290，其中，外套管280的一端设置有两个光孔281，内套管290一端设置有两个凸点291，且两个凸点291之间设置有一弹性件292，当内套管290向外拉伸时，直至凸点291嵌入光孔281中，完成外套管280与内套管290的拉伸，当内套管290回缩时，同时按下两个凸点291，推动内套管290即可。

优选地，如图1和图5所示，手扶部100内设置有电动马达500，手扶部100的表面设置有按摩点120，通过电动马达500的振动作用，实现对于登山爱好者的手部实施按摩，促进血液循环。

优选地，如图1和图5所示，手扶部100的两侧表面各设置有一太阳能电池光板(图中未显示)，与手扶部100内部的小型蓄电池相连，为计步模块230、心率检测模块240、血压模块250以及海拔模块260、处理器220以及LED光源210的提供电能。

优选地，如图1和图6所示，与地面相接触的一端支撑部300 设置有若干个尖锐310，提高登山拐与地面之间的抓地力，防止登山爱好者在登山过程中打滑，沿支撑部300的外侧环套有保护套320，且保护套320可沿支撑部300上下移动，在使用登山拐时，将保护套320上移，尖锐310处于裸露状态；在登山拐不使用时，将保护套320下移，遮挡尖锐310，提高登山拐的安全性。

优选地，所述的散热片由内到外依次包括热扩散层、热传导层以及保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金；所述的拐杆由铝合金制成。

下面通过具体实施例对散热片和拐杆进一步说明。

实施例1：散热片

散热片由内到外依次包括热扩散层、热传导层以及保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金，所述的散热片由内到外依次包括50μm热扩散层、15μm热传导层以及60μm保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金，所述黄铜合金的成分及其质量百分比为：Cu：58.0％，Mn：0.18％，Al：0.25％，Si：0.52％，Sn：0.42％，Ni：0.20％，Ti：0.12％，Bi：0.16％，Fe≤0.3％，Pb≤0.05％，P≤0.3％，余量为Zn及不可避免的杂质。

实施例2：散热片

散热片由内到外依次包括热扩散层、热传导层以及保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金，所述的散热片由内到外依次包括60μm热扩散层、10μm热传导层以及40μm保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金，所述黄铜合金的成分及其质量百分比为：Cu：50.0％，Mn：0.25％，Al：0.05％，Si：0.6％，Sn：0.3％，Ni：0.25％，Ti：0.02％，Bi：0.2％，Fe≤0.3％，Pb≤0.05％，P≤0.3％，余量为Zn及不可避免的杂质。

实施例3：散热片

散热片由内到外依次包括热扩散层、热传导层以及保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金，所述的散热片由内到外依次包括80μm热扩散层、8μm热传导层以及1100μm保护层，热传导层设置在热扩散层表面，保护层设置在热传导层表面，所述的热扩散层的材质为黄铜合金，所述黄铜合金的成分及其质量百分比为：Cu：65.0％，Mn：0.12％，Al：0.8％，Si：0.5％，Sn：05％，Ni：0.15％，Ti：0.18％，Bi：0.1％，Fe≤0.3％，Pb≤0.05％，P≤0.3％，余量为Zn及不可避免的杂质。

对比例1

现有技术中普通铜合金制成的散热片。

对比例2

用如实施例1中所述的热散层的黄铜合金直接加工成的散热片。

将实施例1-3及对比例1-2中的散热片进行性能测试，测试结果如表1。

表1：实施例1-3及对比例1-2散热片的性能测试结果

综上所述，本发明登山拐中散热片具有较高的力学性能和热扩散性能，进而提高了登山拐的综合性能，延长了登山拐的使用寿命。

实施例4：拐杆

拐杆由铝合金制成，所述铝合金的成分及其质量百分比为：Mg:2.6％，Si:0.35％，C:0.52％，Cr:0.62％，V:0.12％，Mo:0.18％，B:0.15％，Nb:0.15％，余量为Al及不可避免的杂质。

实施例5：拐杆

拐杆由铝合金制成，所述铝合金的成分及其质量百分比为：Mg:2.2％，Si:0.6％，C:0.2％，Cr:1.05％，V:0.05％，Mo:0.25％，B:0.05％，Nb:0.25％，余量为Al及不可避免的杂质。

实施例6：拐杆

拐杆由铝合金制成，所述铝合金的成分及其质量百分比为：Mg:3.0％，Si:0.1％，C:0.8％，Cr:0.28％，V:0.15％，Mo:0.12％，B:0.25％，Nb:0.08％，余量为Al及不可避免的杂质。

对比例3

现有技术中普通铝合金制成的拐杆。

将实施例4-6及对比例3中的拐杆进行性能测试，测试结果如表2。

表2：实施例4-6及对比例3拐杆的性能测试结果

本发明正是通过铝合金整体的合理配伍，进一步提高拐杆的耐磨性能和力学性能，进而提高登山拐的性能和使用寿命。

本发明提供的一种多功能登山拐，通过在登山拐上安装LED光源210，使得登山拐具有照明功能，实现了在光线较暗的情况下，也能轻松登山，提高了登山了安全性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。