CN107723521A - 一种耐高压合金铆钉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高压合金铆钉及其制备方法，其技术方案要点包括如下重量份的组分：Ti 3‑5份；Cu 3‑10份；Zn 1‑2份；Al 80‑100份；Cr 12‑18份；Gr 1‑2份；Mg 1‑2份；Ni 0.1‑0.2份。本发明具有通过Cr的体心立方晶胞内的两个金属原子在熔融状态中改变Al的结构硬度，与Al的面心立方的晶体结构相影响，进而在组成合金后使得铝合金的硬度提升的同时，保持铝合金的延展性能，另外通过Ti、Ni、Mg以及Gr的可塑性以及抗腐蚀性能，提升该合金铆钉的整体抗腐蚀性能，延长该铆钉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属铆接件，更具体地说它涉及一种耐高压合金铆钉及其制备方法。
背景技术
铆钉是一种用于连接两个带通孔，且在一端设置有帽状零件或构件的钉状连接件。在铆接中，铆钉利用自身形变或过盈进而连接被铆接的零件。
公开号为CN104498776A的中国专利公开了一种铆钉制造用铝合金的制备方法，该铆钉由于通过铝合金制造且在铝合金的组分中按照质量份百分比为Cu：0.20％、Mg：0.05％、Mn：1.0-1.6％、Zn：0.10％、Ti：0.15％，以及其余为 AL。因此在加工该铆钉一端的帽状零件时，由于该铆钉的组成成分导致铆钉的韧性较弱，进而不具备优秀的延展性以及抗剪切强度，从而导致在加工帽状零件部分时发生形变的铝合金材质发生断裂，影响到铆钉的使用，缩短铆钉的使用寿命，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐高压合金铆钉，该铆钉在制备时具有避免一端帽状零件发生断裂的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种耐高压合金铆钉，包括如下重量份的组分：
Ti 3-5份；Cu 3-10份；Zn 1-2份；Al 80-100份；Cr 12-18份；Gr 1-2份；Mg 1-2 份；Ni0.1-0.2份。
通过采用上述技术方案，Cr的体心立方晶胞内的两个金属原子在熔融状态中改变Al的结构硬度，与Al的面心立方的晶体结构相影响，进而在组成合金后在使得铝合金的硬度提升的同时，保持铝合金的延展性能，另外通过Ti、Ni、 Mg以及Gr的可塑性以及抗腐蚀性能，提升该合金铆钉的整体抗腐蚀性能，延长该铆钉的使用寿命。
本发明进一步设置为：还包括重量份组分为0.2-0.3份的In。
通过采用上述技术方案，In的熔点低，沸点高，进而降低合金的熔点，从而起到减少能耗，增加经济效益的作用，与此同时，In的具有更优于Al的延展性，进而比Al更软，在添加In后可提升该铆钉的整体延展性。
本发明进一步设置为：还包括重量份组分为15份的Pb。
通过采用上述技术方案，Pb的熔点低、沸点高，且具有优秀的延展性，以及Pb的表面容易发生生锈氧化，进而产生致密的氧化层以防止内部发生氧化，从而起到提升铆钉抗氧化性能的作用。
本发明进一步设置为：所述铆钉的直径为2-5mm。
通过采用上述技术方案，2-5mm的铆钉适于使用且需求量较高，进而具备最高的销量；并且2-5mm的耐高压合金铆钉在使用中避免其优秀的韧性导致铆钉在固定重量型物品时发生脱落，从而提升该铆钉的使用安全性能。
本发明进一步设置为：所述铆钉的外层电镀有耐腐蚀层。
通过采用上述技术方案，进一步提升该铆钉的耐腐蚀性能，进而起到延长该铆钉使用寿命的作用。
本发明另一发明目的在于提供一种耐高压合金铆钉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将重量份为3-5份Ti、3-10份Cu、1-2份Zn、80-100份Al、12-18份 Cr、1-2份Gr、1-2份Mg、0.1-0.2份Ni、0.2-0.3份In以及15份Pb进行称重配料并混合；
步骤2：将步骤1中的混合物放入熔炼炉中进行熔炼，当温度达到730-820℃时，添加重量份为12-20份熔融碱，并利用电磁搅拌装置搅拌混合物15-20min，再利用精炼炉进行精炼、除渣处理；
步骤3：将混合物溶液导入静置炉内静置30min，并利用氮气将溶剂粉喷入溶液中进行精炼；
步骤4：在600-670℃的温度下通过铸造机进行铸造，得到直径为2-5mm的铆钉；
步骤5：将经铸造机铸造得到的铆钉进行中间退火处理；
步骤6：将退火后的铆钉在变形率为5％～20％的条件下通过拉伸模具进行冷拉；步骤7：通过电镀的方式在铆钉外层电镀一层耐腐蚀层，即完成对该铆钉的制作。
通过采用上述技术方案，重量份为3-5份Ti、3-10份Cu、1-2份Zn、80-100 份Al、12-18份Cr、1-2份Gr、1-2份Mg、0.1-0.2份Ni、0.2-0.3份In以及15 份Pb在熔炼炉中熔炼熔融，并通过在730-820℃时，添加重量份为12-20份熔融碱以增强各个金属的流动性能，从而起到提升金属熔融效率的作用；在精炼炉内进行精炼以及除渣处理之后进行制造，从而起到提升成型铆钉的整体强度以及韧性的作用，避免铆钉受力开裂而影响到铆钉的实际使用。
本发明进一步设置为：所述步骤2中的熔融炉设置为真空状态，且在对混合物进行熔炼时通入氢气。
通过采用上述技术方案，真空状态放置氢气爆炸，且通过氢气对金属氧化物起到还原反应，减少合金内部杂质，进而提升该合金铆钉的整体性能。
本发明进一步设置为：所述步骤7包括采用非离子聚丙烯酰胺水溶液为电解液，在铆钉外侧镀上一层锌铬环氧聚合物。
通过采用上述技术方案，将锌铬环氧聚合物放置在非离子聚丙烯酰胺水溶液中进而为铆钉进行电镀，使得锌铬环氧聚合物在铆钉外层形成一层致密的保护铆钉内部结构的金属保护层。
综上所述，本发明具有以下有益效果：该铆钉在制备时通过合金材料的韧性以及延展性进而具备避免一端帽状零件发生断裂的效果；且该合金支撑的铆钉具有抗挤压以及抗腐蚀性能，且该合金内的延展性较高，进而起到降低因形变而断裂概率的作用。
附图说明
图1是本实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如下实施例中的熔融碱采用重量比为1:1:1:1的碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁以及碳酸铜配制而成；
如下实施例中电镀的温度为35℃，电解液浓度为1.28；
实施例1
一种耐高压合金铆钉，其组成原料各组分按照重量份组分如下：
Ti 3份；Cu 3份；Zn 1份；Al 80份；Cr 12份；Gr 1份；Mg 1份；Ni 0.1份； In 0.2份；Pb15份。
一种耐高压合金铆钉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将重量份为3份Ti、3份Cu、1份Zn、80份Al、12份Cr、1份Gr、1 份Mg、0.1份Ni、0.2份In以及15份Pb进行称重配料并混合；
步骤2：将步骤1中的混合物放入真空状态下的熔炼炉中进行熔炼，充入氢气，当温度达到730℃时，添加重量份为12份熔融碱，并利用电磁搅拌装置搅拌混合物15min，再利用精炼炉进行精炼、除渣处理；
步骤3：将混合物溶液导入静置炉内静置30min，并利用氮气将溶剂粉喷入溶液中进行精炼；
步骤4：在600℃的温度下通过铸造机进行铸造，得到直径为2mm的铆钉；
步骤5：将经铸造机铸造得到的铆钉进行中间退火处理；
步骤6：将退火后的铆钉在变形率为5％～20％的条件下通过拉伸模具进行冷拉；
步骤7：采用非离子聚丙烯酰胺水溶液为电解液，通过电镀的方式在铆钉外层电镀一层锌铬环氧聚合物，即完成对该铆钉的制作。
实施例2
一种耐高压合金铆钉，其组成原料各组分按照重量份组分如下：
Ti 3.5份；Cu 5份；Zn 1.3份；Al 85份；Cr 14份；Gr 1.2份；Mg 1.2份；Ni 0.12 份；In0.23份；Pb 15份。
一种耐高压合金铆钉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将重量份为3.5份Ti、5份Cu、1.3份Zn、85份Al、14份Cr、1.2份Gr、1.2份Mg、0.12份Ni、0.23In份以及15份Pb进行称重配料并混合；
步骤2：将步骤1中的混合物放入真空状态下的熔炼炉中进行熔炼，充入氢气，当温度达到750℃时，添加重量份为14份熔融碱，并利用电磁搅拌装置搅拌混合物16min，再利用精炼炉进行精炼、除渣处理；
步骤3：将混合物溶液导入静置炉内静置30min，并利用氮气将溶剂粉喷入溶液中进行精炼；
步骤4：在620℃的温度下通过铸造机进行铸造，得到直径为2.6mm的铆钉；
步骤5：将经铸造机铸造得到的铆钉进行中间退火处理；
步骤6：将退火后的铆钉在变形率为5％～20％的条件下通过拉伸模具进行冷拉；
步骤7：采用非离子聚丙烯酰胺水溶液为电解液，通过电镀的方式在铆钉外层电镀一层锌铬环氧聚合物，即完成对该铆钉的制作。
实施例3
一种耐高压合金铆钉，其组成原料各组分按照重量份组分如下：
Ti 4份；Cu 7份；Zn 1.5份；Al 90份；Cr 16份；Gr 1.5份；Mg 1.5份；Ni 0.15 份；In0.25份；Pb 15份。
一种耐高压合金铆钉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将重量份为4份Ti、7份Cu、1.5份Zn、90份Al、16份Cr、1.5份Gr、 1.5份Mg、0.15份Ni、0.25In份以及15份Pb进行称重配料并混合；
步骤2：将步骤1中的混合物放入真空状态下的熔炼炉中进行熔炼，充入氢气，当温度达到770℃时，添加重量份为16份熔融碱，并利用电磁搅拌装置搅拌混合物17min，再利用精炼炉进行精炼、除渣处理；
步骤3：将混合物溶液导入静置炉内静置30min，并利用氮气将溶剂粉喷入溶液中进行精炼；
步骤4：在640℃的温度下通过铸造机进行铸造，得到直径为3.2mm的铆钉；
步骤5：将经铸造机铸造得到的铆钉进行中间退火处理；
步骤6：将退火后的铆钉在变形率为5％～20％的条件下通过拉伸模具进行冷拉；
步骤7：采用非离子聚丙烯酰胺水溶液为电解液，通过电镀的方式在铆钉外层电镀一层锌铬环氧聚合物，即完成对该铆钉的制作。
实施例4
一种耐高压合金铆钉，其组成原料各组分按照重量份组分如下：
Ti 4.5份；Cu 8.5份；Zn 1.7份；Al 95份；Cr 17份；Gr 1.7份；Mg 1.7份；Ni 0.17 份；In 0.27份；Pb 15份。
一种耐高压合金铆钉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将重量份为4.5份Ti、8.5份Cu、1.7份Zn、95份Al、17份Cr、1.7份 Gr、1.7份Mg、0.17份Ni、0.27In份以及15份Pb进行称重配料并混合；
步骤2：将步骤1中的混合物放入真空状态下的熔炼炉中进行熔炼，充入氢气，当温度达到790℃时，添加重量份为18份熔融碱，并利用电磁搅拌装置搅拌混合物18min，再利用精炼炉进行精炼、除渣处理；
步骤3：将混合物溶液导入静置炉内静置30min，并利用氮气将溶剂粉喷入溶液中进行精炼；
步骤4：在650℃的温度下通过铸造机进行铸造，得到直径为4.0mm的铆钉；
步骤5：将经铸造机铸造得到的铆钉进行中间退火处理；
步骤6：将退火后的铆钉在变形率为5％～20％的条件下通过拉伸模具进行冷拉；
步骤7：采用非离子聚丙烯酰胺水溶液为电解液，通过电镀的方式在铆钉外层电镀一层锌铬环氧聚合物，即完成对该铆钉的制作。
实施例5
一种耐高压合金铆钉，其组成原料各组分按照重量份组分如下：
Ti 5份；Cu 10份；Zn 2份；Al 100份；Cr 18份；Gr 2份；Mg 2份；Ni 0.2份； In 0.3份；Pb 15份。
一种耐高压合金铆钉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将重量份为5份Ti、10份Cu、2份Zn、100份Al、18份Cr、2份Gr、 2份Mg、0.2份Ni、0.3In份以及15份Pb进行称重配料并混合；
步骤2：将步骤1中的混合物放入真空状态下的熔炼炉中进行熔炼，充入氢气，当温度达到820℃时，添加重量份为20份熔融碱，并利用电磁搅拌装置搅拌混合物20min，再利用精炼炉进行精炼、除渣处理；
步骤3：将混合物溶液导入静置炉内静置30min，并利用氮气将溶剂粉喷入溶液中进行精炼；
步骤4：在670℃的温度下通过铸造机进行铸造，得到直径为4.8mm的铆钉；
步骤5：将经铸造机铸造得到的铆钉进行中间退火处理；
步骤6：将退火后的铆钉在变形率为5％～20％的条件下通过拉伸模具进行冷拉；
步骤7：采用非离子聚丙烯酰胺水溶液为电解液，通过电镀的方式在铆钉外层电镀一层锌铬环氧聚合物，即完成对该铆钉的制作。
实施例6
实施例6与实施例5的不同之处在于，实施例6在步骤4中所得到的铆钉直径为 4.1mm。
实施例7
实施例7与实施例5的不同之处在于，实施例7在步骤4中所得到的铆钉直径为 2.3mm。
对比例1：对比例1为公开号为CN104498776A的中国专利中的实施例。
针对实施例1-7以及对比例1的一种耐高压合金铆钉进行性能测试，测试方法如下：
一、断后伸长率测试
通过令铆钉受外力作用并发生断裂时，铆钉伸长的长度与原来长度的百分比；
计算公式：
最初标距长度(Lo)：在铆钉变形前的标距长度；
最终标距长度(Lh)：在铆钉断裂后并且将断裂部分仔细地对合在一起使之处于一直线上的标距长度；
断裂后伸长率的计算公式为：σh＝(Lh-Lo)/Lo*100％；
二、抗拉强度测试
根据GB/T16865《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》，通过令铆钉受横向平行于长度方向的外力拉伸并发生断裂时，所需外力的大小；
三、电阻率测试
通过电阻率测试仪对多个铆钉进行电阻率测试，选取平均值；
四、抗挤压测试
通过令铆钉受挤压力产生形变，直至形变处发生断裂时，所需外力的大小；
表一、实施例1-7以及对比例1的性能测试结果：
通过分析表一中的实验数据，可以得出以下结论：
实施例1-7的耐高压合金铆钉的原料相同，不同之处在于添加物料的比例不同，但是通过测试得出的结论大致相同，进而该配方具备优秀的概括性。
对比实施例5-6以及对比例1的实验数据可以发现，实施例5-6的耐高压合金铆钉的综合性能要明显优于对比例1中的铆钉的综合性能。这是由于Cr金属单质的高硬度以及Al金属单质优异的延展性，并在常温状态下Al金属单质在表面形成一层致密的氧化膜以及Ge同样发生氧化反应产生GeO进而在通过真空状态下的熔炼炉进行熔炼，在熔炼的同时向充入氢气，使得Ge离子被还原，进而组成熔融混合液，并在730-820℃时通入熔融碱进而增加各种熔融金属的流动性，促进金属的流动与融合，并在此温度下产生明显的收缩现象，向结晶转变而形成合金的基本组织和结构，使得该合金具备超越对比例1的延长性能以及抗挤压性能。如图1所示，从而使得在制造该铆钉本体一端的帽状零件时，避免帽状零件因受力挤压而断裂。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种耐高压合金铆钉，其特征在于，包括如下重量份的组分：
Ti 3-5份；Cu 3-10份；Zn 1-2份；Al 80-100份；Cr 12-18份；Gr 1-2份；Mg 1-2份；Ni0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高压合金铆钉，其特征在于：还包括重量份为0.2-0.3份的In。
3.根据权利要求2所述的一种耐高压合金铆钉，其特征在于：还包括重量份为15份的Pb。
4.根据权利要求3所述的一种耐高压合金铆钉，其特征在于：所述铆钉的直径为2-5mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种耐高压合金铆钉，其特征在于：所述铆钉的外层电镀有耐腐蚀层。
6.一种耐高压合金铆钉的制备方法，其主要特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将重量份为3-5份Ti、3-10份Cu、1-2份Zn、80-100份Al、12-18份Cr、1-2份Gr、1-2份Mg、0.1-0.2份Ni、0.2-0.3份In以及15份Pb进行称重配料并混合；
步骤2：将步骤1中的混合物放入熔炼炉中进行熔炼，当温度达到730-820°C时，添加重量份为12-20份熔融碱，并利用电磁搅拌装置搅拌混合物15-20min，再利用精炼炉进行精炼、除渣处理；
步骤3：将混合物溶液导入静置炉内静置30min，并利用氮气将溶剂粉喷入溶液中进行精炼；
步骤4：在600-670°C的温度下通过铸造机进行铸造，得到直径为2-5mm的铆钉；
步骤5：将经铸造机铸造得到的铆钉进行中间退火处理；
步骤6：将退火后的铆钉在变形率为5％～20％的条件下通过拉伸模具进行冷拉；
步骤7：通过电镀的方式在铆钉外层电镀一层耐腐蚀层，即完成对该铆钉的制作。
7.根据权利要求6所述的一种耐高压合金铆钉的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的熔融炉设置为真空状态，且在对混合物进行熔炼时通入氢气。
8.根据权利要求6所述的一种耐高压合金铆钉的制备方法，其特征在于，所述步骤7包括采用非离子聚丙烯酰胺水溶液为电解液，在铆钉外侧镀上一层锌铬环氧聚合物。
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