一种耐腐蚀支架的制作方法

文档序号:16505229发布日期:2019-01-05 08:59阅读:122来源:国知局

本发明涉及一种耐腐蚀支架,属于金属材料领域。



背景技术:

空调管路是一个较为大型的系统,里面的管路路线复杂,在具体铺设的时候,虽然管路可以按照图纸进行,但是,如何保证管路的稳定,才是重点。我们一般会通过对管路进行支架固定来保持系统稳定。

因此,支架的性能很大程度上决定了空调管路系统的稳定性。目前,在常见的管路系统中,采用钢制支架来固定,但是钢本身容易受到腐蚀,寿命较短,所以又会对钢支架表面进行电镀保护,而电镀又会造成环境污染,得不偿失,我们采用了铝合金材质制备支架,在保证强度的同时又能耐腐蚀。

铝合金是指以铝为基础,加入一定量的镁、硅等添加元素并控制杂质元素含量而组成的合金体系。铝合金兼具高强度、高硬度和重量轻的有点,适合用作结构材料。除了铝合金添加元素会影响性能外,铝合金的加工工艺同样会造成影响,而传统的合金采用压铸成型,机加工车削等工艺,缺点是由于压铸件的公差精度很难达到技术要求,须机加工来保证产品的尺寸;而粉末冶金工艺虽然可以一步成型,但是对粉末、模具的要求较高。而且,传统的铝合金的硬度、强度、耐候性等也差强人意。

针对传统合金硬度低,不耐磨等缺点,公开号103667832a专利公开了一种铝合金管材,提高了产品产品力学性能等。然而,该专利铝合金的材质与工艺均是较为常规的,在合金性能的提升上较为有限。



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、耐腐蚀的耐腐蚀支架。

为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种耐腐蚀支架,所述的支架由如下重量份数的原料制成:

si丝:5-9份

mn丝:3-5份

表面活性剂:1-3份

ni丝:2-4份

mg丝:4-6份

li丝:4-8份

al丝:2200-2400份。

本发明在传统铝合金的构成上,特殊加入了表面活性剂,且表面活性剂不仅能将自身的元素融入合金成分中,会在机械加工过程中逐渐演变为饱和固溶体,也可以辅助合金添加元素与al的契合程度。

作为优选,所述si丝、mn丝、ni丝、mg丝、li丝、al丝的直径均为1-2mm。本发明选用的合金成分均选用易加工成丝的材料,在元素被制成丝状物的过程中,就相当于对材料进行了初步晶粒细化,而晶粒细化有助于形成的合金具有高强度兼有高韧性、低脆性转变温度特性,同时,设置丝直径不过大,有助于后续加工过程中,更易进行机械合金化。

作为优选,所述si丝、mn丝、ni丝、mg丝、li丝、al丝表面均镀有au层,au层厚度为2-4μm。即便本发明选用的材料本身具有较好的延展性,但是机械合金化的过程中,也难免造成崩断,所以特殊采用镀au的方法,au的延展性极好,能最大限度的避免崩断。

作为优选,所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠中的一种或多种。正如上述所说,表面活性剂功能繁多,这就要求其具有较易变化的物理特性,所以本发明选取常温下呈胶状、液态等性状的表面活性剂。

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:

一种耐腐蚀支架的制备方法,包括如下步骤:

(1)缠丝:按上述原料进行称取,在金属/非金属丝表面均匀镀上au层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝;

(2)机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将表面活性剂均匀刷涂于混丝表面,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝;

(3)成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品;

(4)表面处理:在支架半成品表面形成sic复合膜层得支架成品。

本发明采用的合金加工工艺可以归为机械合金化法,但是有所创新。对于传统的机械合金化方法,通常采用机械磨粉进行的,但是由于粉末之间会产生静电等,容易团簇,进而影响合金化程度。所以本发明采用缠丝、绞丝的方式进行,而由于在机械合金化(即绞丝)过程中,始终保持两两配对(也可以三条配对,具体可根据机械绞力选择)的方式,而两两配对,可以保证两条金属/非金属丝能完全接触,且力的传递也是从两端向中间靠拢,能保证受力均匀,进而保证合金化均匀。在混丝不断合金化的过程中,间隔一定时间涂刷表面活性剂,能有助于缓解绞力带来的崩断。在本发明的机械加工中,是将一种成分的金属/非金属加工成一条丝,即本发明总共有6条金属/非金属丝,然后两两配对或三种配对形成最终的一条合金再将这一条合金丝折叠压制成合金块;也可以在配置原料时,每一种元素有多根丝,然后将不同的元素丝两两配对或三种配对形成双组份合金丝,再将不同的双组份合金丝配对形成多组分合金丝直至所有的元素都融入多组分合金丝中,最后将多根多组分合金丝压制成合金块,进而加工成型。

而在缠丝形成的混丝上,会形成多个小结,每个小结的长度一样。缠丝过程就好比“扎辫子”过程,在相互缠绕的时候形成小结,但是本发明会保证小结的长度一致,即不同材料之间的接触面积保持一致,这样有利于合金化均匀。

而表面处理时采用复合膜层更有利于保护合金不受光、气体等腐蚀。

作为优选,步骤(2)中所述混丝的温度为150-250℃。由于机械合金化采用绞力,可能会造成部分金属/非金属丝崩断,这里进行加热,一则可以利用金属的导热性传递热量,二则升温能增强丝线韧性,避免被绞力崩断,加热的方式可以是利用金属导热性从两端加热,也可以利用其它热源直接对丝体加热。

作为优选,步骤(4)所述表面处理具体为:将sic粉末与粘结剂混合形成混剂,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂表面活性剂,自然凝固形成sic复合膜层。碳化硅粉末与粘结剂均为市售,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整。

进一步优选,所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠中的一种或多种。表面处理时采用与合金成分相同的表面活性剂,两者可以呼应。虽然表面处理时喷涂的表面活性剂大多落在混剂表层,但依然有少量直接与合金表面接触,此时,相同的表面活性剂能完全互溶,这就促进膜层与合金的结合强度,结合强度比使用其他表面活性剂高10-20%。

进一步优选,所述sic复合膜层的厚度为3-5μm。

本发明在碳化硅粉末利用粘结剂进行表面粘结的同时,将表面活性剂喷涂于碳化硅粉末表层,从而形成形成二氧化硅薄膜,薄膜可以轻松阻断光、气体等对碳化硅表面结构的侵蚀。

与现有技术相比,本发明具有如下优点:

(1)本发明特殊加入表面活性剂,能逐渐演变为饱和固溶体,并辅助合金添加元素与al的契合程度。

(2)在机械合金化过程中,在丝线表面间隔一定时间涂刷表面活性剂,不仅能充分融入表面活性剂,也能缓解绞力带来的崩断。

(3)本发明在合金表面粘结碳化硅粉末时,还喷涂表面活性剂,形成二氧化硅薄膜,进而形成复合膜层,提升了合金对环境的抗性。

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

配料:按支架称取原料,

si丝:7份

mn丝:4份

表面活性剂:2份

ni丝:3份

mg丝:5份

li丝:6份

al丝:2300份。

缠丝:控制金属/非金属丝的直径为1.5mm,在金属/非金属丝表面均匀镀上3的μmau层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝。

机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将十二烷基三甲基氯化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠各1份混合后均匀刷涂于混丝表面,从混丝两端输入热量,保持混丝的温度为200℃,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝。

成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品。

表面处理:将市售sic粉末与粘结剂混合形成混剂,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂十二烷基三甲基氯化铵适量,自然凝固形成4μm的sic复合膜层。

实施例2

配料:按支架称取原料,

si丝:5份

mn丝:3份

表面活性剂:1份

ni丝:2份

mg丝:4份

li丝:4份

al丝:2200份。

缠丝:控制金属/非金属丝的直径为1.5mm,在金属/非金属丝表面均匀镀上3的μmau层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝。

机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将十二烷基三甲基氯化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠各1份混合后均匀刷涂于混丝表面,从混丝两端输入热量,保持混丝的温度为200℃,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝。

成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品。

表面处理:将市售sic粉末与粘结剂混合形成混剂,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂十二烷基三甲基氯化铵适量,自然凝固形成4μm的sic复合膜层。

实施例3

配料:按支架称取原料,

si丝:9份

mn丝:5份

表面活性剂:3份

ni丝:4份

mg丝:6份

li丝:8份

al丝:2400份。

缠丝:控制金属/非金属丝的直径为1.5mm,在金属/非金属丝表面均匀镀上3的μmau层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝。

机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将十二烷基三甲基氯化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠各1份混合后均匀刷涂于混丝表面,从混丝两端输入热量,保持混丝的温度为200℃,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝。

成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品。

表面处理:将市售sic粉末与粘结剂混合形成混剂,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂十二烷基三甲基氯化铵适量,自然凝固形成4μm的sic复合膜层。

实施例4

配料:按支架称取原料,

si丝:7份

mn丝:4份

表面活性剂:2份

ni丝:3份

mg丝:5份

li丝:6份

al丝:2300份。

缠丝:控制金属/非金属丝的直径为1mm,在金属/非金属丝表面均匀镀上2的μmau层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝。

机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将十二烷基三甲基氯化铵、月桂醇硫酸钠各1份混合后均匀刷涂于混丝表面,从混丝两端输入热量,保持混丝的温度为150℃,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝。

成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品。

表面处理:将市售sic粉末与粘结剂混合形成混剂,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂十二烷基三甲基氯化铵适量,自然凝固形成4μm的sic复合膜层。

实施例5

配料:按支架称取原料,

si丝:7份

mn丝:4份

表面活性剂:2份

ni丝:3份

mg丝:5份

li丝:6份

al丝:2300份。

缠丝:控制金属/非金属丝的直径为2mm,在金属/非金属丝表面均匀镀上4的μmau层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝。

机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠各1份混合后均匀刷涂于混丝表面,直接对丝体进行加热,保持混丝的温度为250℃,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝。

成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品。

表面处理:将市售sic粉末与粘结剂混合形成混剂,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂十二烷基三甲基氯化铵适量,自然凝固形成4μm的sic复合膜层。

实施例6

配料:按支架称取原料,

si丝:7份

mn丝:4份

表面活性剂:2份

ni丝:3份

mg丝:5份

li丝:6份

al丝:2300份。

缠丝:控制金属/非金属丝的直径为1.5mm,在金属/非金属丝表面均匀镀上3的μmau层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝。

机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将十二烷基三甲基氯化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠各1份混合后均匀刷涂于混丝表面,从混丝两端输入热量,保持混丝的温度为200℃,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝。

成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品。

表面处理:将市售sic粉末与粘结剂混合形成混剂,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠适量,自然凝固形成3μm的sic复合膜层。

实施例7

配料:按支架称取原料,

si丝:7份

mn丝:4份

表面活性剂:2份

ni丝:3份

mg丝:5份

li丝:6份

al丝:2300份。

缠丝:控制金属/非金属丝的直径为1.5mm,在金属/非金属丝表面均匀镀上3的μmau层,将金属/非金属丝、金属/金属丝两两缠绕形成多条混丝。

机械合金化:利用机械分别将不同混丝两端夹紧,再将十二烷基三甲基氯化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠各1份混合后均匀刷涂于混丝表面,从混丝两端输入热量,保持混丝的温度为200℃,混丝两端以相反的方向进行旋转得双组份合金丝,将双组份合金丝按缠丝、机械合金化的顺序继续加工,直至形成一条多组份合金丝。

成型:将多组份合金丝压制成合金块,再将合金块经切削、轧制加工成支架半成品。

表面处理:将市售sic粉末与粘结剂混合形成混剂,两者比例以混剂呈黏稠为佳,混剂含量根据合金表面积进行调整,再将混剂均匀涂抹于支架半成品表面,待混剂半凝固时,喷涂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠适量,自然凝固形成5μm的sic复合膜层。

实施例8

与实施例1的区别仅在于,实施例8支架成分中表面活性剂为5份。

实施例9

与实施例1的区别仅在于,实施例9支架成分中表面活性剂为0.5份。

实施例10

与实施例1的区别仅在于,实施例10的金属/非金属丝表面au镀层厚度为1μm。

实施例11

与实施例1的区别仅在于,实施例11的金属/非金属丝表面au镀层厚度为5μm。

实施例12

与实施例1的区别仅在于,实施例12缠丝时形成的不同小结长度不同。

对比例1

与实施例1的区别仅在于,对比例1支架成分中不含表面活性剂。

对比例2

与实施例1的区别仅在于,对比例2机械合金化时不对混丝进行加热。

对比例3

与实施例1的区别仅在于,对比例3仅对支架半成品表面进行喷漆处理。

对比例4

与实施例1的区别仅在于,对比例4表面处理时不喷涂表面活性剂。

对比例5

与实施例1的区别仅在于,对比例5表面处理时喷涂的表面活性剂与加入成分时的表面活性剂种类不同。

将实施例1-12及对比例1-5的产品进行测试,测试其强度、韧性、耐腐蚀性和硬度,结果如表1所示:

表1:实施例1-12及对比例1-5中产品的性能

从中可以看出,表面活性剂对于性能也会造成影响,而耐腐蚀性数据为产品表面开始出现锈蚀的时间。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

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