CN108080646A - 减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及减震器，具体涉及粉末冶金减震器及其制备工艺，属于粉末冶金技术领域。减震器包括减震器本体和本体表面的镀层，减震器本体由如下成分及其质量百分比的铝合金组成：Zr：0.07‑0.13％、C：0.05‑0.09％、Si：0.1‑0.2％、Cd：0.09‑0.15％、Cr：0.04‑0.08％、Cu：0.02‑0.06％、余量为Al和杂质。原材料中加入锆，是强有力的脱氧和脱氮元素，是除去氧、氮、硫、磷的净化剂，在铝合金改善铝的低温韧性，作用远优于传统铝合金中的钒。并以碳源化合物中的碳进行表面微碳化。而减震器镀层由多元合金相构成，而多元合金相由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种形成。最后以电火花处理工艺进行上镀获得性能良好的产品。

Description

减震器
技术领域
本发明涉及减震器，具体涉及粉末冶金减震器及其制备工艺，属于粉末冶金技术领域。
背景技术
减震器是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。广泛用于汽车，为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车等的行驶平顺性。机械的可靠性控制对国内汽车、飞机等行业的快速发展至关重要。为提高机械的可靠性，做为机械不可或缺的减震器的稳定性要求越来越高，而减震器的稳定性又取决于减震器的主要结构和构成减震器的材料。通常使用铝、钢等材料经机械加工而成，本发明则是采用粉末冶金法进行制备。
粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金过程，和字面吻合。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成型和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金铝合金是指用粉末冶金方法制备的以铝为基础，加入一定量的铬、锰等元素并控制碳含量而组成的合金体系。粉末冶金铝合金具有高强度、高韧性和一定的延性，特别适合于作结构材料，因此被广泛应用于国防工业和民用工业中，尤其在汽车、摩托车、枪械和家电行业中占有重要地位。
传统的减震器通常采用压力加工，产生塑性变形，然后进行冷加工或热加工。材料的主要加工方法有：轧制、铸造、拉拨、挤压等。传统加工方法不仅工序繁多，而且在产品的性能如韧性、延展性等也有所欠缺。
针对传统铝合金韧性低，延展性差等缺点，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。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供高强度、高强度、耐腐蚀的减震器。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
减震器，包括减震器本体和本体表面的镀层，减震器本体由如下成分及其质量百分比的铝合金组成：Zr：0.07-0.13％、C：0.05-0.09％、Si：0.1-0.2％、Cd：0.09-0.15％、Cr：0.04-0.08％、Cu：0.02-0.06％、余量为Al和杂质。
本发明采用铝合金制备的减震器本体并配合本体表面的镀层，不仅能保护本体不受外界侵蚀，且能对本体表层进行再次合金相的转变，增强其综合性能，延长使用寿命。而在铝合金的制备过程中，通常使用锰作为脱氧剂和脱硫剂，虽然锰具有资源丰富、效能多样的特点，但是锰会增加晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性。本发明铝合金的原材料中加入锆，是强有力的脱氧和脱氮元素，是除去氧、氮、硫、磷的净化剂，在铝合金改善铝的低温韧性，作用远优于传统铝合金中的钒。
作为优选，减震器镀层由多元合金相构成，而多元合金相由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种形成。本发明采用的镀层材料多由性质稳定的金属组成，其中的铂、铑、钯单质或铂、铑、钯中的两种或三种合金组成也作为催化剂和稳定剂，在促进钴、银、金结合铝合金的同时，本身也能融入合金中作为成分，使得镀层的成分形成多元混杂结构，极大地增强了产品的耐磨、耐蚀性。
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：
减震器的制备工艺，包括如下步骤：
(1)熔炼：按铝合金成分及其质量百分比称取原料，混合熔炼成合金液；
(2)制粉：利用惰性气体流将合金液吹于石墨盘上，形成合金粉末；
(3)成型：将步骤(2)制得的合金粉末放入模具中，注入碳源化合物，电处理得坯件；
(4)烧结：将坯件进行烧结处理得减震器本成品；
(5)表面处理：将减震器半成品浸于镀液中，调节镀液的pH和温度，施加电压得减震器成品。
粉末冶金工艺重在如何制粉和如何烧结，本发明主要研发一种新型的制粉方式，利用高速高冷的气体流射入合金液中，将合金液破碎成极细颗粒的液流，由于温度的差异，使得液流急冷后形成微粒，无需经机械进行磨制处理即可进行粉末冶金工艺。而粉末冶金工艺取代传统加工工艺，不仅减少了工序，而且可以将产品一次成型，节约时间，同时也使得产品在强度、耐腐蚀性等性能上获得提升。
作为优选，在步骤(2)中，惰性气体为氦气、氖气中的一种或两种，气体流的流速为1000-1500m/s。惰性气体不仅能隔绝空气中的杂质元素混入合金中造成合金体系崩塌，也保护石墨盘不会因温度升高而被氧化，而设置高速气体流，能最大限度地破碎合金液使之形成粒径更小的粉末合金。
作为优选，在步骤(2)中，惰性气体的温度为-15～-45℃。气体流的温度与合金液差距越大，合金液在冷却时获得的收缩力越大，合金粉末的密度就能增加，获得的产品性能更好。
作为优选，在步骤(3)中，碳源化合物为苯、煤油中的一种或两种。本发明采用的碳源化合物均为简单易得的材料，在保证合金的表面性能下，节省成本。
作为优选，在步骤(3)中，电处理为电火花处理：将放电探针搭于粉末上，通入80-100V的交流电。由于采用的碳源化合物的导电性能并不是很好，使用交流电能对其进行击穿，并形成微小的火花，由于电处理实在隔绝空气的环境中进行，使得碳源化合物中的碳沉积于合金表面，与表层的合金进行结合，从而形成碳合金的组织结构。
作为优选，在步骤(5)中，镀液为钯、金、银、钴、铂、铑盐化合物的混合物，其中钯盐占混合物质量的40-60％。控制钯盐的含量较高，不仅能弥补其在催化过程中的损失，同时增强稳定性，使得镀层更加平整。
作为优选，在步骤(5)中，镀液的pH为7.2-10.5，温度为40-80℃。在碱性环境中，金属离子能与合金离子更快结合，而高于常温的温度能促进反应的速度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)原料中加入锆，是强有力的脱氧和脱氮元素，是除去氧、氮、硫、磷的净化剂，在铝合金改善铝的低温韧性，作用远优于传统铝合金中的钒。
(2)表面的镀层不仅能保护本体不受外界侵蚀，且能对本体表层进行再次合金相的转变，增强其综合性能，延长使用寿命。
(3)利用高速高冷的气体流射入合金液中，将合金液破碎成极细颗粒的液流，由于温度的差异，使得液流急冷后形成纳米微粒。
(4)利用交流电对碳源进行击穿，使得碳与合金元素进行结合形成碳合金，为后面的镀层处理做好基础。
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
熔炼：按铝合金成分及其质量百分比称取原料，包括Zr：0.1％、C：0.07％、Si：0.15％、Cd：0.12％、Cr：0.06％、Cu：0.04％、余量为Al和杂质，混合熔炼成合金液。
制粉：利用温度为-30℃的氦气气体流以1250m/s的速率将合金液吹于石墨盘上，形成合金粉末。
成型：将合金粉末放入模具中，注入碳源化合物苯、煤油，将放电探针搭于粉末上，通入90V的交流电得坯件。
烧结：将坯件进行烧结处理得减震器本成品。
表面处理：将减震器半成品浸于钯、金、银、钴、铂、铑盐化合物的混合物镀液中，调节镀液的pH为8.8，温度为60℃，施加电压后，在减震器表面形成由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种构成的镀层，得减震器成品。
实施例2
熔炼：按铝合金成分及其质量百分比称取原料，包括Zr：0.07％、C：0.05％、Si：0.1％、Cd：0.09％、Cr：0.04％、Cu：0.02％、余量为Al和杂质，混合熔炼成合金液。
制粉：利用温度为-15℃的氦气气体流以1000m/s的速率将合金液吹于石墨盘上，形成合金粉末。
成型：将合金粉末放入模具中，注入碳源化合物苯、煤油，将放电探针搭于粉末上，通入80V的交流电得坯件。
烧结：将坯件进行烧结处理得减震器本成品。
表面处理：将减震器半成品浸于钯、金、银、钴、铂、铑盐化合物的混合物镀液中，调节镀液的pH为8.8，温度为60℃，施加电压后，在减震器表面形成由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种构成的镀层，得减震器成品。
实施例3
熔炼：按铝合金成分及其质量百分比称取原料，包括Zr：0.13％、C：0.09％、Si：0.2％、Cd：0.15％、Cr：0.08％、Cu：0.06％、余量为Al和杂质，混合熔炼成合金液。
制粉：利用温度为-45℃的氦气气体流以1500m/s的速率将合金液吹于石墨盘上，形成合金粉末。
成型：将合金粉末放入模具中，注入碳源化合物苯、煤油，将放电探针搭于粉末上，通入100V的交流电得坯件。
烧结：将坯件进行烧结处理得减震器本成品。
表面处理：将减震器半成品浸于钯、金、银、钴、铂、铑盐化合物的混合物镀液中，调节镀液的pH为8.8，温度为60℃，施加电压后，在减震器表面形成由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种构成的镀层，得减震器成品。
实施例4
熔炼：按铝合金成分及其质量百分比称取原料，包括Zr：0.1％、C：0.07％、Si：0.15％、Cd：0.12％、Cr：0.06％、Cu：0.04％、余量为Al和杂质，混合熔炼成合金液。
制粉：利用温度为-30℃的氦气气体流以1250m/s的速率将合金液吹于石墨盘上，形成合金粉末。
成型：将合金粉末放入模具中，注入碳源化合物苯、煤油，将放电探针搭于粉末上，通入90V的交流电得坯件。
烧结：将坯件进行烧结处理得减震器本成品。
表面处理：将减震器半成品浸于钯、金、银、钴、铂、铑盐化合物的混合物镀液中，调节镀液的pH为7.2，温度为40℃，施加电压后，在减震器表面形成由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种构成的镀层，得减震器成品。
实施例5
熔炼：按铝合金成分及其质量百分比称取原料，包括Zr：0.1％、C：0.07％、Si：0.15％、Cd：0.12％、Cr：0.06％、Cu：0.04％、余量为Al和杂质，混合熔炼成合金液。
制粉：利用温度为-30℃的氦气气体流以1250m/s的速率将合金液吹于石墨盘上，形成合金粉末。
成型：将合金粉末放入模具中，注入碳源化合物苯、煤油，将放电探针搭于粉末上，通入90V的交流电得坯件。
烧结：将坯件进行烧结处理得减震器本成品。
表面处理：将减震器半成品浸于钯、金、银、钴、铂、铑盐化合物的混合物镀液中，调节镀液的pH为10.5，温度为80℃，施加电压后，在减震器表面形成由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种构成的镀层，得减震器成品。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，对比例1的镀层仅由锌层构成。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，对比例2将各成分原料研磨成粉后烧结制备产品。
按以上材料配比和工艺生产的减震器测试其强度、硬度、韧性如表1所示：
表1：实施例1-5及对比例1-2中产品的性能
由表中数据可以看出，产品表面的多元合金相不仅能增强合金性能，也能极大地延长产品的使用寿命。
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.减震器，其特征在于，所述的减震器包括减震器本体和本体表面的镀层，所述的减震器本体由如下成分及其质量百分比的铝合金组成：Zr：0.07-0.13％、C：0.05-0.09％、Si：0.1-0.2％、Cd：0.09-0.15％、Cr：0.04-0.08％、Cu：0.02-0.06％、余量为Al和杂质。
2.根据权利要求1所述的减震器，其特征在于，所述镀层由多元合金相构成，所述的多元合金相由钯、金、银、钴、铂、铑中的多种形成。
3.减震器的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)熔炼：按权利要求1铝合金成分及其质量百分比称取原料，混合熔炼成合金液；
(2)制粉：利用惰性气体流将合金液吹于石墨盘上，形成合金粉末；
(3)成型：将步骤(2)制得的合金粉末放入模具中，注入碳源化合物，电处理得坯件；
(4)烧结：将坯件进行烧结处理得减震器本成品；
(5)表面处理：将减震器半成品浸于镀液中，调节镀液的pH和温度，施加电压得减震器成品。
4.根据权利要求3所述的减震器的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述惰性气体为氦气、氖气中的一种或两种，气体流的流速为1000-1500m/s。
5.根据权利要求3所述的减震器的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述惰性气体的温度为-15～-45℃。
6.根据权利要求3所述的减震器的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碳源化合物为苯、煤油中的一种或两种。
7.根据权利要求3所述的减震器的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述电处理为电火花处理：将放电探针搭于粉末上，通入80-100V的交流电。
8.根据权利要求3所述的减震器的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述镀液为钯、金、银、钴、铂、铑盐化合物的混合物，其中钯盐占混合物质量的40-60％。
9.根据权利要求3所述的减震器的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述镀液的pH为7.2-10.5，温度为40-80℃。
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