CN107893220A - 一种折叠式内六角扳手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内六角扳手，具体涉及一种折叠式内六角扳手，属于机械材料领域。本发明折叠式内六角扳手包括扳手基体及手持部，扳手基体包括由铬钼合金钢制成的主体及铬钼合金钢表面的Ni‑P‑Al2O3‑PTFE复合镀层。铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.32‑0.4％，Cr：2.0‑2.5％，Mo：0.6‑0.8％，Mn：0.8‑1.2％，Si：0.9‑1.2％，V：0.1‑0.2％，Re：0.15‑0.2％，碳纤维：0.12‑0.15％。本发明折叠式内六角扳手采用配伍合理的钢材并通过特定的制备方法，使得到的折叠式内六角扳手耐摩擦，力学性能优异，使用寿命长。

Description

一种折叠式内六角扳手
发明领域
本发明涉及一种内六角扳手，具体涉及一种折叠式内六角扳手，属于机械材料领域。
背景技术
内六角扳手是一种常用的五金工具，用于对内六角螺栓的拧紧和拆卸；目前内六角扳手是横截面为正六边形并且弯成直角的曲杆，曲杆分成长柄段和短柄段，在拧紧或拆卸内六角螺栓时，将长柄段或短柄段的一端插入内六角螺栓头的正六边形凹槽内，通过短柄段或长柄段转动一定的角度后，再将长柄段或短柄段的一端拔出正六边形凹槽，调好扳手的角度，再次将长柄段或短柄段的一端插入正六边形凹槽内，转动短柄段或长柄段，如此反复，直到完全拧紧或拆除螺栓为止。但在现实应用过程中，装修工人外出进行装修工作时，需要携带多个内六角扳手，则不易携带，且工作效率不高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种使用方便、材质可靠的折叠式内六角扳手。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：一种折叠式内六角扳手，所述折叠式内六角扳手包括扳手基体及手持部，所述扳手基体包括由铬钼合金钢制成的主体及铬钼合金钢表面的Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层。
在本发明折叠式内六角扳手中，所述复合镀层的镀液为：硫酸镍25-35g/L，次亚磷酸钠30-35g/L，乳酸25-30ml/L，柠檬酸5-10g/L，乙酸钠15-20g/L，氨基乙酸3-5g/L，硫脲3-5mg/L，pH＝4.8-5.2，温度88-90℃，纳米A1203的加入量为2～3g/L，PTFE乳液的加入量为10-15ml/L。
本发明采用上述成分的复合镀液，其中高强度的纳米A12O3通过复合沉积与镍磷镀层构成复合相，提高了镀层的硬度及耐磨性能，同时，PTFE粒子由于其良好的润滑性能，复合镀层在受到摩擦时，PTFE粒子可通过自身的层状剥始在镀层表面铺展，形成连续的减摩膜，降低复合镀层的摩擦系数，二者的协同作用能提高Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层的高耐磨性能和润滑性能，从而使本发明折叠式内六角扳手具有优异的性能。
在本发明折叠式内六角扳手中，所述铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.32-0.4％，Cr：2.0-2.5％，Mo：0.6-0.8％，Mn：0.8-1.2％，Si：0.9-1.2％，V：0.1-0.2％，Re：0.15-0.2％，碳纤维：0.12-0.15％。
本发明折叠式内六角扳手采用铬钼合金钢制成，铬钼合金钢性能优越，有较好的强韧性和耐磨性、耐高温、抗氢蚀、抗氧化、良好的热强性能，本发明采用铬钼合金钢，能够使折叠式内六角扳手具有优良的性能，而且使用寿命长。
其中，碳含量对钢的组织、硬度、耐磨性及力学性能都有很大影响。大量研究表明，对淬火、回火钢而言，其含碳量越高抗磨粒磨损的性能越好。选择较高的含碳量经淬火后易得到马氏体组织，但较为粗大，在较大冲击载荷下，表面压应力使金属表面产生变形破碎，寿命不长，并且随含碳量的增加，材料的脆性增加，韧性下降，断裂的危险性加大，所以控制其含量不能过高，因此本发明采用上述成分的碳含量。
铬、钼能形成碳化物，在钢中弥散分布，起到沉淀强化的作用。可以在渗碳体中置换部分铁原子而形成含铬合金渗碳体FexCr3-xC，能提高钢的耐蚀性，当钢中含铬较多时可以形成复杂型碳化物，在钢中弥散分布，起到沉淀强化作用。它固溶于奥氏体中提高钢的淬透性，使钢在热处理条件下强度、硬度都有所提高。钼显著提高钢的淬透性，单独加入时增加钢的回火脆性，但与铬、锰配合使用时却可以降低或抑制回火脆性。
另外，锰能够提高钢的抗拉强度，能抑制碳化物在过冷奥氏体晶界上析出，使钢保持塑性，降低钢的韧脆性转变温度，因此能提高钢的淬透性并改善热处理后的微观组织。锰的加入能减少钢中S元素的危害，锰是耐磨钢中不可缺少的主要合金元素之一，但是锰能增大钢的过热敏感性，在稍有过热的情况下，就会发生晶粒粗化，给生产控制带来困难，同时还增加回火脆性，锰的加入量一般不超过2％，因此本发明中Mn的含量为0.8-1.2％。
其次，硅能够固溶于奥氏体和铁素体中，有明显的固溶强化作用，硅和氧的亲和力大，仅次于铝和钛元素，强于铬、锰、钒等元素，是很好的还原剂和脱氧剂，能提高钢的致密度，但过高的硅含量会降低钢的塑韧性，因此应控制硅含量在一定范围。
再者，少量的钒和稀土元素能够起到细化晶粒的作用，钒元素是脱氧剂，强碳化物形成元素，能提高钢的强度和韧性，加入稀土元素可减弱夹杂物对钢的割裂作用，提高钢的冲击韧性。
在本发明折叠式内六角扳手中，还加入了碳纤维，碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。本发明通过加入碳纤维，能进一步提高制得的钢材耐腐蚀能力。
作为优选，本发明折叠式内六角扳手中，所述碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维浸入Fe(NO3)2溶液中2-4min后用氩气吹干，其中，所述Fe(NO3)2溶液的浓度为0.2-0.4％。本发明中将碳纤维进行预处理，能够使Fe2+氧化成Fe3+，并与NO3 -形成配位键增加分子链间的键力以提高分子排列和取向，同时，留在纤维表面的金属化合物在高温碳化时被熔融起到修补表层缺陷的作用，能使得到的钢材的力学性能得到进一步提高。
本发明的另一个目的在于提供一种上述折叠式内六角扳手的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
冶炼：将制备铬钼合金钢的材料在真空感应炉中冶炼得钢水；
连铸：将钢水送入连铸机在氩气保护下进行浇铸得钢坯；
热处理：将得到的钢坯进行热处理得到半成品；
镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层：采用化学镀法在半成品上镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层得扳手基体；
组装：将扳手基体与手持部组装，得到折叠式内六角扳手。
在上述一种折叠式内六角扳手的制备方法中，所述真空感应炉中冶炼的温度为1300-1350℃。
在上述一种折叠式内六角扳手的制备方法中，所述连铸过程的钢水过热度为41-45℃。钢水过热度大，有助于液态保护渣渗入到结晶器壁与铸坯之间的界面，增加铸坯与结晶器壁间的润滑作用。如果钢水过热度增大，通过弯月面传出的热量也就相应增加，这样弯月面处的坯壳生长速度就减慢，有利于整个坯壳的均匀生长。连铸钢水过热度小，有利于凝固过程中限制柱状晶的生长，增大等轴晶的形核和生长区域，连铸钢水过热度越低，结晶前沿形成的成分过冷区越大，越有利于等轴晶的产生和生长，使凝固后铸坯的内部强度提高。因此，本发明选用上述范围的过热度。
在上述一种折叠式内六角扳手的制备方法中，所述热处理包括正火处理和回火处理，具体包括如下步骤：正火处理的温度为950-1000℃，时间为10-11h；回火处理的温度为660-670℃，时间为10-11h。本发明采用上述热处理工艺，经过回火处理后，微观组织中发生了以下变化，片状或块状的连续不均匀相的碳化物变为均匀且微小的弥散相，从而使得应力集中也降低，在整个冲击的过程中，微裂纹的启裂功也就升高，因此，碳化物的微观组织的形貌转的转变，使得冲击韧性提高，从而提高了力学性能。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明采用折叠式内六角扳手，能够提高效率，同时，本发明在钢材中加入了预处理的碳纤维，能使得到的折叠式内六角扳手的耐腐蚀性能和力学性能得到进一步提高；
2、本发明折叠式内六角扳手通过在钢材表面涂覆镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层，使得到的Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层的高耐磨性能和润滑性能，从而提高折叠式内六角扳手的使用寿命；
3、本发明折叠式内六角扳手采用配伍合理的钢材并通过特定的制备方法，使得到的折叠式内六角扳手耐摩擦，力学性能优异，使用寿命长。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，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
冶炼：将制备铬钼合金钢的材料在真空感应炉中冶炼得钢水，其中，铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.32％，Cr：2.0％，Mo：0.6％，Mn：0.8％，Si：0.9％，V：0.1％，Re：0.15％，碳纤维：0.12％，碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维浸入浓度为0.2％的Fe(NO3)2溶液中2min后用氩气吹干；真空感应炉中冶炼的温度为1300℃；
连铸：将钢水送入连铸机在氩气保护下进行浇铸得钢坯，连铸过程的钢水过热度为41℃；
热处理：将得到的钢坯进行热处理得到半成品，热处理包括正火处理和回火处理，具体包括如下步骤：正火处理的温度为950℃，时间为10h；回火处理的温度为660℃，时间为10h；
镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层：采用化学镀法在半成品上镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层得扳手基体，其中，复合镀层的镀液为：硫酸镍25g/L，次亚磷酸钠30g/L，乳酸25ml/L，柠檬酸5g/L，乙酸钠15g/L，氨基乙酸3g/L，硫脲3mg/L，pH＝4.8，温度88℃，纳米A1203的加入量为2g/L，PTFE乳液的加入量为10ml/L；
组装：将扳手基体与手持部组装，得到折叠式内六角扳手。
实施例2
冶炼：将制备铬钼合金钢的材料在真空感应炉中冶炼得钢水，其中，铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.34％，Cr：2.1％，Mo：0.65％，Mn：0.9％，Si：1.0％，V：0.12％，Re：0.17％，碳纤维：0.13％，碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维浸入浓度为0.25％的Fe(NO3)2溶液中2.5min后用氩气吹干；真空感应炉中冶炼的温度为1315℃；
连铸：将钢水送入连铸机在氩气保护下进行浇铸得钢坯，连铸过程的钢水过热度为42℃；
热处理：将得到的钢坯进行热处理得到半成品，热处理包括正火处理和回火处理，具体包括如下步骤：正火处理的温度为970℃，时间为10.2h；回火处理的温度为662℃，时间为10.2h；
镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层：采用化学镀法在半成品上镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层得扳手基体，其中，复合镀层的镀液为：硫酸镍27g/L，次亚磷酸钠32g/L，乳酸27ml/L，柠檬酸7g/L，乙酸钠7g/L，氨基乙酸3g/L，硫脲3mg/L，pH＝4.9，温度88.5℃，纳米A1203的加入量为2.2g/L，PTFE乳液的加入量为11ml/L；
组装：将扳手基体与手持部组装，得到折叠式内六角扳手。
实施例3
冶炼：将制备铬钼合金钢的材料在真空感应炉中冶炼得钢水，其中，铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.36％，Cr：2.3％，Mo：0.7％，Mn：1％，Si：1.1％，V：0.15％，Re：0.18％，碳纤维：0.13％，碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维浸入浓度为0.3％的Fe(NO3)2溶液中3min后用氩气吹干；真空感应炉中冶炼的温度为1325℃；
连铸：将钢水送入连铸机在氩气保护下进行浇铸得钢坯，连铸过程的钢水过热度为43℃；
热处理：将得到的钢坯进行热处理得到半成品，热处理包括正火处理和回火处理，具体包括如下步骤：正火处理的温度为975℃，时间为10.5h；回火处理的温度为665℃，时间为10.5h；
镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层：采用化学镀法在半成品上镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层得扳手基体，其中，复合镀层的镀液为：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠33g/L，乳酸28ml/L，柠檬酸8g/L，乙酸钠8g/L，氨基乙酸4g/L，硫脲3mg/L，pH＝5.0，温度89℃，纳米A1203的加入量为2.5g/L，PTFE乳液的加入量为13ml/L；
组装：将扳手基体与手持部组装，得到折叠式内六角扳手。
实施例4
冶炼：将制备铬钼合金钢的材料在真空感应炉中冶炼得钢水，其中，铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.38％，Cr：2.4％，Mo：0.5％，Mn：1.1％，Si：1.1％，V：0.17％，Re：0.19％，碳纤维：0.14％，碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维浸入浓度为0.35％的Fe(NO3)2溶液中3min后用氩气吹干；真空感应炉中冶炼的温度为1335℃；
连铸：将钢水送入连铸机在氩气保护下进行浇铸得钢坯，连铸过程的钢水过热度为44℃；
热处理：将得到的钢坯进行热处理得到半成品，热处理包括正火处理和回火处理，具体包括如下步骤：正火处理的温度为985℃，时间为10.7h；回火处理的温度为668℃，时间为10.7h；
镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层：采用化学镀法在半成品上镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层得扳手基体，其中，复合镀层的镀液为：硫酸镍32g/L，次亚磷酸钠34g/L，乳酸29ml/L，柠檬酸9g/L，乙酸钠9g/L，氨基乙酸4g/L，硫脲4mg/L，pH＝5.1，温度89.5℃，纳米A1203的加入量为2.8g/L，PTFE乳液的加入量为14ml/L；
组装：将扳手基体与手持部组装，得到折叠式内六角扳手。
实施例5
冶炼：将制备铬钼合金钢的材料在真空感应炉中冶炼得钢水，其中，铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.4％，Cr：2.5％，Mo：0.8％，Mn：1.2％，Si：1.2％，V：0.2％，Re：0.2％，碳纤维：0.15％，碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维浸入浓度为0.4％的Fe(NO3)2溶液中4min后用氩气吹干；真空感应炉中冶炼的温度为1350℃；
连铸：将钢水送入连铸机在氩气保护下进行浇铸得钢坯，连铸过程的钢水过热度为45℃；
热处理：将得到的钢坯进行热处理得到半成品，热处理包括正火处理和回火处理，具体包括如下步骤：正火处理的温度为1000℃，时间为11h；回火处理的温度为670℃，时间为11h；
镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层：采用化学镀法在半成品上镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层得扳手基体，其中，复合镀层的镀液为：硫酸镍35g/L，次亚磷酸钠35g/L，乳酸30ml/L，柠檬酸10g/L，乙酸钠10g/L，氨基乙酸5g/L，硫脲5mg/L，pH＝5.2，温度90℃，纳米A1203的加入量为3g/L，PTFE乳液的加入量为15ml/L；
组装：将扳手基体与手持部组装，得到折叠式内六角扳手。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例折叠式内六角扳手的扳手基体采用普通市售钢材制备而成，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例折叠式内六角扳手的扳手基体表面没有镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，该对比例折叠式内六角扳手的扳手基体所用合金钢中没有加入碳纤维，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
将上述实施例1-5及对比例1-3中的折叠式内六角扳手进行性能检测，检测结果如表1所示。
表1：实施例1-5及对比例1-3中折叠式内六角扳手性能检测结果
从本发明实施例和众多对比例可以明显看出，本发明采用折叠式内六角扳手，能够提高才做效率，同时，本发明在钢材中加入了预处理的碳纤维，能使得到的折叠式内六角扳手的耐腐蚀性能和力学性能得到进一步提高；同时，本发明折叠式内六角扳手通过在钢材表面涂覆镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层，使得到的Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层的高耐磨性能和润滑性能，从而提高折叠式内六角扳手的使用寿命。
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。
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。

Claims (9)

1.一种折叠式内六角扳手，其特征在于，所述折叠式内六角扳手包括扳手基体及手持部，所述扳手基体包括由铬钼合金钢制成的主体及铬钼合金钢表面的Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层。
2.根据权利要求1所述的一种折叠式内六角扳手，其特征在于，所述复合镀层的镀液为：硫酸镍25-35g/L，次亚磷酸钠30-35g/L，乳酸25-30ml/L，柠檬酸5-10g/L，乙酸钠15-20g/L，氨基乙酸3-5g/L，硫脲3-5m g/L，pH＝4.8-5.2，温度88-90℃，纳米A1203的加入量为2～3g/L，PTFE乳液的加入量为10-15ml/L。
3.根据权利要求1所述的一种折叠式内六角扳手，其特征在于，所述铬钼合金钢包括如下质量百分比的成分：C：0.32-0.4％，Cr：2.0-2.5％，Mo：0.6-0.8％，Mn：0.8-1.2％，Si：0.9-1.2％，V：0.1-0.2％，Re：0.15-0.2％，碳纤维：0.12-0.15％。
4.根据权利要求3所述的一种折叠式内六角扳手，其特征在于，所述碳纤维为经过预处理的碳纤维，所述预处理包括如下步骤：将碳纤维浸入Fe(NO3)2溶液中2-4min后用氩气吹干。
5.根据权利要求4所述的一种折叠式内六角扳手，其特征在于，所述Fe(NO3)2溶液的浓度为0.2-0.4％。
6.一种如权利要求1所述的折叠式内六角扳手的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
冶炼：将如权利要求3所述的制备铬钼合金钢的材料在真空感应炉中冶炼得钢水；
连铸：将钢水送入连铸机在氩气保护下进行浇铸得钢坯；
热处理：将得到的钢坯进行热处理得到半成品；
镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层：采用化学镀法在半成品上镀Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀层得扳手基体；
组装：将扳手基体与手持部组装，得到折叠式内六角扳手。
7.根据权利要求6所述的一种折叠式内六角扳手的制备方法，其特征在于，所述真空感应炉中冶炼的温度为1300-1350℃。
8.根据权利要求6所述的一种折叠式内六角扳手的制备方法，其特征在于，所述连铸过程的钢水过热度为41-45℃。
9.根据权利要求6所述的一种折叠式内六角扳手的制备方法，其特征在于，所述热处理包括正火处理和回火处理，具体包括如下步骤：正火处理的温度为950-1000℃，时间为10-11h；回火处理的温度为660-670℃，时间为10-11h。
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