一种耐腐蚀铝制庭院灯杆及其加工方法与流程

文档序号：15504038发布日期：2018-09-21 22:56阅读：241来源：国知局

本发明涉及一种耐腐蚀铝制庭院灯杆及其加工方法，属于金属材料领域。

背景技术：

国家经济上行，人民生活水平逐步提升，小高层洋房已是屡见不鲜，独栋别墅更是越来越多，而作为别墅的庭院，自然是布置的别具风格。而庭院灯作为夜间主要的照明工具，其使用效果和寿命受到越来越多的关注，而在庭院内，一般都会有水景等布置，这就要求庭院灯需要有较强的耐蚀性，因此，庭院灯杆的材质和制备工艺基本决定了其质量。

庭院灯杆通常由铝合金、钢等制备而成。铝合金是指以铝为基础，加入一定量的镁、硅、铬等添加元素并控制杂质元素含量而组成的合金体系。铝合金具有高强度、高硬度、重量轻和良好的延展性，特别适合于作结构材料，因此被广泛应用于工业中，尤其在基础设施、枪械和家电行业中占有重要地位。但是在传统铝合金铸造过程中产生的裂纹容易造成材料浪费。

针对传统铝合金裂纹多、延伸率差等缺点，公开号106048379a公开了一种通过在铝合金中加入稀土、锶等元素来提高产品的韧性、延伸率。然而，仅仅提升铝合金的韧性、延伸率等性能并不能使铝合金应对复杂的环境。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供高强度、高硬度、耐腐蚀的铝制庭院灯杆。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐腐蚀铝制庭院灯杆，包括如下质量百分比的成分：si粉：0.22-0.26％、zr粉：0.04-0.08％、mn粉：0.2-0.24％、cu粉：0.12-0.16％、ni粉：0.1-0.18％、mo粉：0.1-0.2％、xeptf6粉：0.15-0.35％、余量为al和杂质。

在常规的合金冶炼中，往往需要加入一些还原性较强或与氧等亲和性较强的金属，但是很多情况下，这些添加金属不仅对合金的综合性能无法达到增强的作用，而且由于这些金属的加入，反而更能吸收空气中的杂质元素，造成合金成分驳杂。本发明特殊采用添加xeptf6，首先，xeptf6本身携带增强合金性能的pt元素，且pt与空气中的杂质元素难以反应。再者，xeptf6在常温下较为稳定，而合金冶炼时，温度势必升高，此时，xeptf6会分解产生xe气体，而xe气性质极其稳定，不会与金属或合金发生化学反应，xe气能将合金冶炼过程中产生的h、o形成的气体混合、包裹，一起排出合金体系，而且由于xe气本身的密度远大于空气，会在合金周围富集，形成一种气体保护层，隔绝空气，即避免杂质元素混入合金体系。当xeptf6的含量＜0.15％时，pt元素增强合金性能不明显，且产生的xe气也无法完全隔绝合金与空气，易造成局部开裂；当xeptf6的含量＞0.35％时，f元素会对合金造成损害，容易使得合金内相组织混乱，体系架构崩毁。

作为优选，成分中xeptf6粉末的粒径为300-700nm，其它粉末粒径均为5-15μm。控制xeptf6粉末粒径小于其他金属，有利于在混合粉时使得xeptf6粉末填入不同金属粉末间的空隙中，提高粉末间的连接紧密性。

本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：

一种耐腐蚀铝制庭院灯杆的制备方法，包括如下步骤：

(1)前处理：按上述的灯杆成分称取原料，将xeptf6粉末放入盛有ccl4的容器中，搅拌后加入分散剂得xeptf6粉液；

(2)喷液掺杂：将除xeptf6粉末外的其它粉末单独放置于各容器中，再将xeptf6粉液喷淋至各个容器中形成不同的掺杂粉；

(3)压制成型：将各掺杂粉均匀混合，同时喷涂粘结剂，然后放入模具中，形成灯杆坯件；

(4)烧结：将灯杆坯件进行预烧结、再烧结处理得灯杆半成品；

(5)表面处理：在灯杆半成品表面利用浸涂法形成金属-非金属复合涂层得灯杆成品。

合金往往以其集合不同金属的优点，同时又降低不同金属可能存在的缺陷，具有单质金属所不具备的强度高、硬度高等特性。但是，有些金属深加工困难、韧性不足，不能很好的融入合金中。虽然热处理一直是克服金属的脆性、提高其强度水平的主要手段，但有些金属没有随温度变化而发生晶体学相变的性质，通过热处理进行强韧化的可行性不大。所以本发明在传统的固-固、固-液和液-液等几种混粉方法的基础上，开发一种纳米液合金掺杂工艺，可以保证第二相或其他相微粒均匀分布。

表面处理中，在浸涂法操作后，先自然干燥20-30h，然后100-150℃干燥1-3h，最后再在700-900℃下真空烧结20-40min，最后得到的涂层的厚度约为28-34μm。为缓解因金属表面与涂层的膨胀系数区别引起的热应力，提高涂层与金属表面的相容性和结合强度，可在金属表面预镀一层镍层(电镀，镀层厚15-35μm)。

作为优选，在步骤(1)中，所述ccl4与xeptf6粉末的液固质量比为20-30:1，搅拌时间为30-40min。xeptf6粉末在常温下稳定，但是遇水会即刻分解，非极性的ccl4能很好的承载。由于纳米粒子的尺寸小，表面存在大量不饱和键，表面活性很大，再加上静电力等，分散在液体介质中的纳米粒子易于发生凝并、团聚，形成二次粒子，使粒径变大，在进行混粉时无法真正起到纳米弥散强韧化的作用，此时，控制液固比和搅拌时间尤为重要。

作为优选，在步骤(1)中，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇中的一种或两种。分散剂本身并不能对粉末进行性能上的增强，但是由于纳米粒子本身的特殊性，分散剂可以在较长时间下保持纳米粒子的均匀分散性。

作为优选，在步骤(2)中，所述喷淋需进行加压处理，施加压力为0.3-0.9mpa。喷淋压力决定了xeptf6纳米悬浮液的流速，进而影响xeptf6纳米粒子在其他金属粉末中的弥散程度。

作为优选，在步骤(4)中，所述所述预烧结的温度为400-600℃，保温20-40min，再烧结的温度为500-650℃，保温1.2-2.6h。在400-600℃下预烧能有效减缓金属粉末间因熔合等因素造成的开裂。

作为优选，在步骤(5)中，所述金属-非金属复合涂层由如下质量百分比的成分组成：镍粉40-50％、氧化铬0.1-1％、膨润土10-15％、碳酸钠0.05-0.15％、余量为玻璃熔块。金属-非金属复合涂层与合金有着较好的结合性能，并具有良好的抗热震、抗氧化等性能，金属镍粉能够显著提高金属陶瓷复合涂层的抗热震能力以及涂层与基体的结合强度，镍粉与玻璃熔块的配合可以有效地保护基底合金，避免被腐蚀。

进一步优选，所述玻璃熔块由如下质量百分数的成分组成：h3bo3：15-30％、caco3：10-30％、sio2：5-10％、余量为pbo。玻璃熔块的成分对涂层的形成有较大的影响，ni-pbo-b2o-cao-sio2的相体，具有极强的抗腐蚀性能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明的xeptf6会分解产生xe气体，而xe气性质极其稳定，不会与金属或合金发生化学反应，xe气能将合金冶炼过程中产生的h、o形成的气体混合、包裹，一起排出合金体系。

(2)本发明的xeptf6会分解产生xe气体，xe气本身的密度远大于空气，会在合金周围富集，形成一种气体保护层，隔绝空气，即避免杂质元素混入合金体系。

(3)本发明开发的一种纳米液合金掺杂工艺，可以保证第二相或其他相微粒均匀分布于基体金属中，使得不同金属粉末间的布局更加紧密。

(4)本发明为缓解因金属表面与涂层的膨胀系数区别引起的热应力，提高涂层与金属表面的相容性和结合强度，在金属表面预镀一层镍层。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，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。

实施例1

前处理：按上述的灯杆成分称取原料，包括如下质量百分比的成分：si粉：0.24％、zr粉：0.06％、mn粉：0.22％、cu粉：0.14％、ni粉：0.14％、mo粉：0.15％、xeptf6粉：0.25％、余量为al和杂质，控制xeptf6粉末的粒径为500nm，其它粉末粒径均为10μm，按ccl4与xeptf6粉末的液固质量比为25:1将xeptf6粉末放入盛有ccl4的容器中，搅拌35min后加入分散剂十二烷基苯磺酸钠与聚乙二醇的混合物得xeptf6粉液。

喷液掺杂：将除xeptf6粉末外的其它粉末单独放置于各容器中，再将xeptf6粉液在0.6mpa压力下喷淋至各个容器中形成不同的掺杂粉。