CN107955897A - 一种边轨连接支架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种支架，具体涉及一种边轨连接支架，属于合金材料领域。本发明边轨连接支架由镁合金制成，所述镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：6.7‑7.2％，Zn：0.75‑0.8％，Mn：0.1‑0.14％，Si：0.12‑0.15％，Sr：0.2‑0.4％，Ca：0.2‑0.4％，BaTiO3陶瓷：2‑2.5％，余量为Mg；所述镁合金表面涂覆有厚度为0.8‑1.2mm的碳钠铝石膜。本发明边轨连接支架选用配伍合理的镁合金材料，并采用特定的方法，能够使得到的边轨连接支架具有高强度和硬度。

Description

一种边轨连接支架
发明领域
本发明涉及一种支架，具体涉及一种边轨连接支架，属于合金材料领域。
背景技术
卷帘门其关和开操作简单方便，相对于做成普通铁门结构，其具有成本低和容易安装等优点，例如，用于商业门面、车库、商场、医院、厂矿企业等公共场所或住宅。尤其是门洞较大，不便安装地面门体的地方起到方便、快捷开启作用等等，随着生活水平的不断提高和社会技术的不断发展，现有的市场上出现了各种各样的卷帘门，其得到了广泛的应用；卷帘门是以多关节活动的门片串联在一起，在固定的滑道内，以门上方卷轴为中心转动上下的门。卷帘门同墙的作用一样起到水平分隔，它由帘板、座板、导轨、支座、卷轴、箱体、控制箱、卷门机、限位器、门楣、手动速放开关装置和连接轴等等零部件组成，现有的导轨其具有以下缺点：结构复杂，不易安装和制造，成本较高，而且使用寿命较短。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种高强度的边轨连接支架。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现：一种高强度的边轨连接支架，所述边轨连接支架由镁合金制成，所述镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：6.7-7.2％，Zn：0.75-0.8％，Mn：0.1-0.14％，Si：0.12-0.15％，Sr：0.2-0.4％，Ca：0.2-0.4％，BaTiO3陶瓷：2-2.5％，余量为Mg；所述镁合金表面涂覆有厚度为0.8-1.2mm的碳钠铝石膜。
在本发明边轨连接支架中，通过在镁合金表面涂覆碳钠铝石膜，能够使镁合金在受到腐蚀时，提高Mg基体的自腐蚀电位，减小其腐蚀电流密度。同时，当腐蚀时，表面能生成碳钠铝石、Al(OH)3和Al5(OH)13(CO3).5H2O，能够起到对镁合金极好的保护作用。
本发明边轨连接支架通过在镁合金中添加BaTiO3陶瓷，能够增强制得的镁合金的硬度和强度。由于BaTiO3陶瓷具有较高的化学稳定性，在镁熔体中不易发生界面反应，两者的结合度好，界面光滑无反应层。由于BaTiO3陶瓷的硬度大于镁基体，部分附着在基体颗粒上的BaTiO3陶瓷在烧结过程中发生分散并和基体融合在一起，因此能提高镁合金的硬度；但BaTiO3陶瓷含量过高，则其容易发生团聚，镁基体与陶瓷团聚区之间的界面处以及团聚区内部存在少量孔隙，使镁合金材料表层抗塑性变形的能力降低，因此硬度也相应降低，因此本发明选用上述成分的BaTiO3陶瓷。
在本发明边轨连接支架中，Al元素在固态镁中具有较大的固溶度，可改善压镁合金的可铸造性，从而提高镁合金的强度，而镁合金中Al元素含量越高，则耐蚀性能越好；但Al元素含量过高，应力耐湿敏感性增加，不利于成品的制造，因此本发明采用上述成分的Al含量。
在上述一种边轨连接支架中，还加入了一定量的Zn。Zn的加入，可以提高镁合金的抗蠕变能力，从而提高应力腐蚀的敏感性，同时，在镁合金中加入适量的Zn，能够明显提高镁合金的疲劳极限。
另外，在本发明边轨连接支架中，还加入了少量的Mn元素。Mn元素的加入，能提高镁合金的抗应力腐蚀倾向，从而提高耐腐蚀性能和改善合金的焊接性能；同时，由于镁合金在冶炼过程中带入较多的杂质元素Fe，加入Mg能形成MgFeMn，从而除去Fe元素的影响，提高镁合金的耐热性。
其次，在本发明边轨连接支架中加入Si，能够在晶界处形成细小弥散的析出相Mg2Si，它具有CaF2型面心立方晶体结构，有较高的熔点和硬度，从而增强镁合金的热稳定性能和抗蠕变性能。
再者，在本发明镁合金中添加Sr后,枝晶/晶粒尺寸变小,并且在0～5.0％的范围内,随着Sr含量的增加,枝晶细化且形态出现钝化现象,位于晶界/枝晶界的合金相分布更加弥散，β-Mg17Al12相从未添加Sr中的连续、不规则条状转变为不连续、不规则条状和/或细小颗粒状。较高含量的Sr添加到镁合金中可以形成一种新的共晶和/或离异共晶三元Mg11Al5Zn4相，能够显著增强镁合金的硬度。
在本发明边轨连接支架中，还加入了Ca元素，由于组织较细，合金的形变能力较强，位错滑移和晶界滑移较易进行，在合金中的强化相也能有效形成位错的缠绕而强化合金，从而极大提高合金的抗拉强度。但Ca含量过高，则沿晶界分布的化合物相变得非常粗大，使合金中的形变几乎不可能发生，且脆性的化合物相内部以及与基体的界面容易出现裂纹，所以会导致合金的抗拉强度大大降低，因此本发明选用上述成分的Ca含量。
本发明的另一个目的在于提供一种上述边轨连接支架的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
球磨制粉：称取制备边轨连接支架的镁合金原料装入球磨机中在Ar气下进行球磨得粉末；
冷轧制坯：将粉末在真空室温下压制成预制坯；
烧结：将预制坯在Ar气保护中烧结，温度为660-700℃，烧结时间为1.5-2.5h；
热挤压：将预制坯在温度为378-384℃，挤压比为14-16:1的条件下挤压成型得合金件，最后将合金件经切削、机加工后得边轨连接支架半成品；
涂层的制备：将边轨连接支架半成品浸泡在Al2(SO4)3溶液得前驱膜，再浸泡在溶有Al的Na2CO3溶液中得边轨连接支架。
在上述一种边轨连接支架的制备方法中，在球磨过程中还加入了无水乙醇。无水乙醇不能与Mg元素发生反应，且无水乙醇的后处理步骤简单，将无水乙醇加入到球磨机中，能防止Mg的氧化，并且防止金属元素粘附于球磨机上。作为优选，所述无水乙醇的加入量为镁合金原料质量的1.8-2.2％。
在上述一种边轨连接支架的制备方法中，所述球磨机转速为400-420r/min，球磨时间为8-10h。
在上述一种边轨连接支架的制备方法中，烧结过程还加入了Al-5C中间合金。Al-5C中间合金由α(Al)和Al4C3两相组成，Al4C3颗粒的尺寸分布由烧结时间控制。由于Al4C3与Mn反应生成的Al-C-Mn颗粒能作为初生α-Mg晶粒的异质形核基底，从而细化晶粒。作为优选，本发明中Al-5C中间合金的加入量为预制坯质量的2-2.5％。
在上述一种边轨连接支架的制备方法中，所述Al2(SO4)3溶液的浓度为0.01-0.012mol/L。Al2(SO4)3溶液的浓度过高，则富余的Al2(SO4)3沉积在镁合金表面，容易形成腐蚀剂进而对镁合金产生腐蚀作用，而Al2(SO4)3溶液浓度过低，则后续不易形成碳钠铝石膜，则不能起到耐蚀作用。
在上述一种边轨连接支架的制备方法中，所述Al2(SO4)3溶液辅助通有CO2气体。本发明在Al2(SO4)3溶液中辅助通有CO2气体，能够防止镁合金的氧化作用，进而进一步提高制得的碳钠铝石膜的耐蚀性能。
在上述一种边轨连接支架的制备方法中，所述溶有Al的Na2CO3溶液的浓度为0.5-0.55mol/L。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明边轨连接支架在镁合金表面涂覆有厚度为0.8-1.2mm的碳钠铝石膜，能够增强熔覆层的硬度，从而增强制得的边轨连接支架的耐蚀性；
2、本发明采用粉末冶金法制备边轨连接支架，并在制备过程中加入硬脂酸，同时通过控制烧结温度等工艺参数，使得到的边轨连接支架具有高强度和硬度；
3、本发明边轨连接支架选用配伍合理的镁合金材料，并采用特定的方法，能够使得到的边轨连接支架具有高强度和硬度。
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
球磨制粉：称取制备边轨连接支架的镁合金原料装入球磨机中在Ar气下进行球磨得粉末；其中，镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：6.7％，Zn：0.75％，Mn：0.1％，Si：0.12％，Sr：0.2％，Ca：0.2％，BaTiO3陶瓷：2％，余量为Mg；在球磨过程中还加入了无水乙醇，所述无水乙醇的加入量为镁合金原料质量的1.8％；球磨机转速为400r/min，球磨时间为8h；
冷轧制坯：将粉末在真空室温下压制成预制坯；
烧结：将预制坯在Ar气保护中烧结，温度为660℃，烧结时间为1.5h；烧结过程还加入了Al-5C中间合金，所述Al-5C中间合金的加入量为预制坯质量的2％；
热挤压：将预制坯在温度为378℃，挤压比为14:1的条件下挤压成型得合金件，最后将合金件经切削、机加工后得边轨连接支架半成品；
涂层的制备：将边轨连接支架半成品浸泡在Al2(SO4)3溶液得前驱膜，再浸泡在溶有Al的Na2CO3溶液中得边轨连接支架；其中，所述Al2(SO4)3溶液的浓度为0.01mol/L并辅助通有CO2气体；所述溶有Al的Na2CO3溶液的浓度为0.5mol/L；碳钠铝石膜的厚度为0.8mm。
实施例2
球磨制粉：称取制备边轨连接支架的镁合金原料装入球磨机中在Ar气下进行球磨得粉末；其中，镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：6.8％，Zn：0.76％，Mn：0.11％，Si：0.13％，Sr：0.25％，Ca：0.25％，BaTiO3陶瓷：2.1％，余量为Mg；在球磨过程中还加入了无水乙醇，所述无水乙醇的加入量为镁合金原料质量的1.9％；球磨机转速为405r/min，球磨时间为8.5h；
冷轧制坯：将粉末在真空室温下压制成预制坯；
烧结：将预制坯在Ar气保护中烧结，温度为670℃，烧结时间为1.8h；烧结过程还加入了Al-5C中间合金，所述Al-5C中间合金的加入量为预制坯质量的2.1％；
热挤压：将预制坯在温度为379℃，挤压比为14.5:1的条件下挤压成型得合金件，最后将合金件经切削、机加工后得边轨连接支架半成品；
涂层的制备：将边轨连接支架半成品浸泡在Al2(SO4)3溶液得前驱膜，再浸泡在溶有Al的Na2CO3溶液中得边轨连接支架；其中，所述Al2(SO4)3溶液的浓度为0.0105mol/L并辅助通有CO2气体；所述溶有Al的Na2CO3溶液的浓度为0.51mol/L；碳钠铝石膜的厚度为0.9mm。
实施例3
球磨制粉：称取制备边轨连接支架的镁合金原料装入球磨机中在Ar气下进行球磨得粉末；其中，镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：6.9％，Zn：0.77％，Mn：0.12％，Si：0.13％，Sr：0.3％，Ca：0.3％，BaTiO3陶瓷：2.2％，余量为Mg；在球磨过程中还加入了无水乙醇，所述无水乙醇的加入量为镁合金原料质量的2％；球磨机转速为410r/min，球磨时间为9h；
冷轧制坯：将粉末在真空室温下压制成预制坯；
烧结：将预制坯在Ar气保护中烧结，温度为680℃，烧结时间为2h；烧结过程还加入了Al-5C中间合金，所述Al-5C中间合金的加入量为预制坯质量的2.3％；
热挤压：将预制坯在温度为382℃，挤压比为15:1的条件下挤压成型得合金件，最后将合金件经切削、机加工后得边轨连接支架半成品；
涂层的制备：将边轨连接支架半成品浸泡在Al2(SO4)3溶液得前驱膜，再浸泡在溶有Al的Na2CO3溶液中得边轨连接支架；其中，所述Al2(SO4)3溶液的浓度为0.011mol/L并辅助通有CO2气体；所述溶有Al的Na2CO3溶液的浓度为0.53mol/L；碳钠铝石膜的厚度为1mm。
实施例4
球磨制粉：称取制备边轨连接支架的镁合金原料装入球磨机中在Ar气下进行球磨得粉末；其中，镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：7.1％，Zn：0.78％，Mn：0.12％，Si：0.135％，Sr：0.3％，Ca：0.3％，BaTiO3陶瓷：2.3％，余量为Mg；在球磨过程中还加入了无水乙醇，所述无水乙醇的加入量为镁合金原料质量的2％；球磨机转速为415r/min，球磨时间为9h；
冷轧制坯：将粉末在真空室温下压制成预制坯；
烧结：将预制坯在Ar气保护中烧结，温度为690℃，烧结时间为2.3h；烧结过程还加入了Al-5C中间合金，所述Al-5C中间合金的加入量为预制坯质量的2.3％；
热挤压：将预制坯在温度为383℃，挤压比为15.5:1的条件下挤压成型得合金件，最后将合金件经切削、机加工后得边轨连接支架半成品；
涂层的制备：将边轨连接支架半成品浸泡在Al2(SO4)3溶液得前驱膜，再浸泡在溶有Al的Na2CO3溶液中得边轨连接支架；其中，所述Al2(SO4)3溶液的浓度为0.0108mol/L并辅助通有CO2气体；所述溶有Al的Na2CO3溶液的浓度为0.53mol/L；碳钠铝石膜的厚度为1.1mm。
实施例5
球磨制粉：称取制备边轨连接支架的镁合金原料装入球磨机中在Ar气下进行球磨得粉末；其中，镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：7.2％，Zn：0.8％，Mn：0.14％，Si：0.15％，Sr：0.4％，Ca：0.4％，BaTiO3陶瓷：2.5％，余量为Mg；在球磨过程中还加入了无水乙醇，所述无水乙醇的加入量为镁合金原料质量的2.2％；球磨机转速为420r/min，球磨时间为10h；
冷轧制坯：将粉末在真空室温下压制成预制坯；
烧结：将预制坯在Ar气保护中烧结，温度为700℃，烧结时间为2.5h；烧结过程还加入了Al-5C中间合金，所述Al-5C中间合金的加入量为预制坯质量的2.5％；
热挤压：将预制坯在温度为384℃，挤压比为16:1的条件下挤压成型得合金件，最后将合金件经切削、机加工后得边轨连接支架半成品；
涂层的制备：将边轨连接支架半成品浸泡在Al2(SO4)3溶液得前驱膜，再浸泡在溶有Al的Na2CO3溶液中得边轨连接支架；其中，所述Al2(SO4)3溶液的浓度为0.01-0.012mol/L并辅助通有CO2气体；所述溶有Al的Na2CO3溶液的浓度为0.55mol/L；碳钠铝石膜的厚度为1.2mm。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，该实施例边轨连接支架在制备过程中没有加入Al-5C中间合金，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，该实施例边轨连接支架在制备过程中Al2(SO4)3溶液没有辅助通有CO2气体，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例边轨连接支架采用普通市售镁合金制备而成，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，该对比例边轨连接支架的镁合金表面没有涂覆碳钠铝石膜，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，该对比例边轨连接支架的镁合金组成中不含BaTiO3陶瓷，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，该对比例边轨连接支架的镁合金组成中不含Ca元素，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例5
与实施例1的区别仅在于，该对比例边轨连接支架的镁合金组成中不含Sr元素，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
将实施例1-7及对比例1-5中的边轨连接支架进行性能检测，检测结果如表1所示。
表1：实施例1-7及对比例1-5中的液压泵花键轴测试结果
从上述结果可以看出，本发明边轨连接支架在镁合金表面熔覆含La2O3的Al-Cu涂层，能够增强熔覆层的硬度，从而增强制得的边轨连接支架的耐蚀性。
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 (8)

1.一种边轨连接支架，其特征在于，所述边轨连接支架由镁合金制成，所述镁合金具体包括如下质量百分比的组分：Al：6.7-7.2％，Zn：0.75-0.8％，Mn：0.1-0.14％，Si：0.12-0.15％，Sr：0.2-0.4％，Ca：0.2-0.4％，BaTiO3陶瓷：2-2.5％，余量为Mg；所述镁合金表面涂覆有厚度为0.8-1.2mm的碳钠铝石膜。
2.一种如权利要求1所述的边轨连接支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
球磨制粉：称取制备边轨连接支架的镁合金原料装入球磨机中在Ar气下进行球磨得粉末；
冷轧制坯：将粉末在真空室温下压制成预制坯；
烧结：将预制坯在Ar气保护中烧结，温度为660-700℃，烧结时间为1.5-2.5h；
热挤压：将预制坯在温度为378-384℃，挤压比为14-16:1的条件下挤压成型得合金件，最后将合金件经切削、机加工后得边轨连接支架半成品；
涂层的制备：将边轨连接支架半成品浸泡在Al2(SO4)3溶液得前驱膜，再浸泡在溶有Al的Na2CO3溶液中得边轨连接支架。
3.根据权利要求2所述的一种边轨连接支架的制备方法，其特征在于，在球磨过程中还加入了无水乙醇，所述无水乙醇的加入量为镁合金原料质量的1.8-2.2％。
4.根据权利要求2所述的一种边轨连接支架的制备方法，其特征在于，所述球磨机转速为400-420r/min，球磨时间为8-10h。
5.根据权利要求2所述的一种边轨连接支架的制备方法，其特征在于，烧结过程还加入了Al-5C中间合金，所述Al-5C中间合金的加入量为预制坯质量的2-2.5％。
6.根据权利要求2所述的一种边轨连接支架的制备方法，其特征在于，所述Al2(SO4)3溶液的浓度为0.01-0.012mol/L。
7.根据权利要求2所述的一种边轨连接支架的制备方法，其特征在于，所述Al2(SO4)3溶液辅助通有CO2气体。
8.根据权利要求2所述的一种边轨连接支架的制备方法，其特征在于，所述溶有Al的Na2CO3溶液的浓度为0.5-0.55mol/L。
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