CN108165902A - 一种贮油桶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种贮油桶，具体涉及一种高强度贮油桶，属于合金材料领域。本发明贮油桶由铝合金材料制成，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.35‑0.42％，Fe：0.25‑0.35％，Cu：0.2‑0.3％，Mg：0.8‑0.9％，Zn：0.25‑0.35％，Mn：0.2‑0.3％，Ti：0.2‑0.3％，Be：0.02‑0.03％，Sr：0.05‑0.07％，铝酸钇纤维：2.2‑2.5％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；所述铝合金表面涂覆有MgCoCrAlYSi涂层。本发明贮油桶具有优良的机械性能，且使用寿命长。

Description

一种贮油桶
发明领域
本发明涉及一种贮油桶，具体涉及一种高强度贮油桶，属于合金材料领域。
背景技术
在食用油脂生产企业，油脂在灌装、运输、取样、储存、取用等过程中，由于油脂中含有不饱和脂肪酸，容易与空气接触发生氧化反应。不仅造成油脂品质下降，而且食用油脂在氧化劣变过程中会产生过氧化物、醛类化合物等对人体有害的中间产物。空气中的氧气主要的氧化因子。目前，部分生产企业采用向油脂中添加抗氧化剂或向贮油桶中充氮气的方法来抑制油脂氧化变质，但效果不理想，前者不仅增加生产成本，且对食品安全存在一定隐患；后者在储存过程中虽能防止油脂与空气接触，但由于普通贮油桶桶盖的设计缺陷，一旦桶盖开封就会引入大量氧气发生氧化变质反应。
发明内容
本发明根据现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、使用寿命长的贮油桶。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种贮油桶，所述贮油桶由铝合金材料制成，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.35-0.42％，Fe：0.25-0.35％，Cu：0.2-0.3％，Mg：0.8-0.9％，Zn：0.25-0.35％，Mn：0.2-0.3％，Ti：0.2-0.3％，Be：0.02-0.03％，Sr：0.05-0.07％，铝酸钇纤维：2.2-2.5％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；所述铝合金表面涂覆有MgCoCrAlYSi涂层。
本发明贮油桶通过采用上述铝合金成分，并在铝合金中加入铝酸钇纤维，不仅能细化铝合金的晶粒，还能增强得到的铝合金的机械性能；同时，本发明在铝合金表面涂覆了MgCoCrAlYSi涂层，从而提高得到的贮油桶的耐磨性能，达到本发明的目的。
本发明中的贮油桶采用密度低、强度高、可塑性好的铝合金制得，能够保证该贮油桶在整体设计、结构性能上保持稳定。其中，在本发明贮油桶的铝合金材料中加入了Fe、Cu、Mg、Zn、Mn等金属元素。铝元素熔点很高，熔解速度很慢，加入这些金属能与铝制成中间合金，再以中间合金的形式把元素引入到铝熔体，这样就避免了为加快熔解速度而增加温度带来的能源浪费，同时可以避免由于某些元素氧化而带入杂质，并能使其在较低的熔炼温度下实现高的吸收率和稳定性，有利于提高铝合金铸锭的质量同时降低能耗和成本。本发明中添加的金属元素纯度为99％及以上，可将杂质的带入量降至最低。
在本发明贮油桶中，通过在铝合金中加入上述成分的Si，不仅能够使使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以确保Mg的作用得到充分的发挥。而且随着Si含量增加，合金的晶粒变细，金属流动性增大，铸造性能变好，热处理强化效果增加，型材的抗拉强度提高但塑性降低，耐蚀性变坏。因此本发明中采用上述成分的Si元素。
另外，在本发明贮油桶的铝合金材料中添加了微量的Ti元素。Ti属于稀有金属，在地壳中的丰度占第七位。Ti能与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，不仅能细化晶粒，还能起细化铸造组织和焊缝组织的作用。在铝合金材料中加入Ti，能改善机械性能及凝固时的补缩能力，提高铝合金铸件的致密度，同时改善铸件质量。
再者，在本发明贮油桶的铝合金材料组成中添加了微量的Be元素。当少量的Be添加入铝基合金熔体时，引起表面上形成一层保护氧化铍薄膜，这种薄膜能减少熔渣，提高金属产量和纯洁度，以及改善流动性。且由于Be对氧和氮具有很大的亲合力，加入该元素后，能有效出去金属熔体内的气体，这样就能得到表面光洁度好、具有较高强度和良好塑性的优质铸件。
其次，在本发明贮油桶的铝合金材料中加入了微量的Sr，Sr是表面活性元素，在结晶学上Sr能改变金属间化合物相的行为，因此在合金中加入Sr可以改善合金的塑性加工性和最终产品的质量。
本发明通过在铝合金材料中添加铝酸钇纤维，铝酸钇纤维最突出的性能是在氧化气氛中的高温优异性，尤其是高温强度和抗塑性变形能力，因此本发明在铝合金材料中加入铝酸钇纤维，能够使制得的铝合金材料具有高强度。
本发明通过在铝合金材料表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层，能够在铝合金表面形成致密的氧化膜，且氧化膜主要由MgO、Al2O3及少量的Cr2O3组成，能够有效的控制Al元素的扩散氧化，使得到的铝合金的抗氧化能力进一步提高。
本发明的另一个目的在于提供一种上述贮油桶的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
预混：将铝合金原料中的Si、Al和质量为铝合金质量0.75-0.95％的乙醇进行干混得预混合铝合金粉；
球磨：将铝合金原料中的剩余成分与预混合铝合金粉置于行星式球磨机上进行机械合金化；
冷等静压：将球磨后的铝合金粉末进行冷等静压成预制坯；
烧结：将预制坯在氮气气氛下进行烧结；
热挤压：将烧结后的预制坯挤压成型得贮油桶坯件；
热处理：将贮油桶坯件进行热处理得贮油桶半成品；
MgCoCrAlYSi涂层涂覆：采用电子束物理气相沉积法在贮油桶半成品表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层得贮油桶成品。
在上述一种贮油桶的制备方法中，在烧结过程中还加入了质量为铝合金质量1.25-1.35％的烧结助剂，所述烧结助剂为Al2O3。对于不含微细Al2O3粉的混合料，压制时铝基粉末发生重排、变形，颗粒间形成部分紧密接触面，这其中的氧化物较难与烧结氢气接触而被还原。随着烧结的进行，坯体内连通孔隙的减少更不利于残余氧的脱除。当添加少量的Al2O3粉末时，由于这些微细的硬颗粒较均匀地粘附在基础铝粉表面，可导致压制时铁颗粒间接触不够紧密，尤其在Al2O3微细粉的添加量增大致使压坯密度降低时，坯体内孔隙连通率应进一步增加，更有利于铝基颗粒表面与还原性气氛的接触。而对于这些微细的Al2O3颗粒，由于具有较高的比表面积，其比基础铝粉表面的氧化物所需要的还原温度更低。微细Al2O3粉被还原后在相对较低的烧结温度或较短的烧结时间内活化烧结的作用更明显。随着烧结温度的增加或时间的延长，微细粉末活化烧结的作用减弱，这是由于颗粒的长大与合并使得活化烧结的驱动力下降，合金的强度提升更多归结于合金元素的均匀化与孔隙减小、圆化等结构改变。
在上述一种贮油桶的制备方法中，所述冷等静压的压力为145-157MPa，时间为3-4min。
在上述一种贮油桶的制备方法中，所述635-648℃，时间为2.12-2.15h。
在上述一种贮油桶的制备方法中，所述热挤压的挤压比为19.8-20.1，挤压温度为465-472℃。
在上述一种贮油桶的制备方法中，所述热处理具体包括如下步骤：在温度为501-520℃下固溶处理3.5-4.2h，水冷，在温度为180-190℃下时效时效处理7-8h。固溶温度和时间是影响固溶热处理制度的主要因素.选择合适的工艺参数能将铝合金的多相组织尽可能转变为单相的固溶体组织，从而提高其性能.提高固溶温度和延长保温时间都可以增加固溶原子在基体中的固溶度，提高合金的固溶强化效果，但是同时又会导致合金晶粒的长大，甚至发生过烧，抵消固溶原子产生的固溶强化，使合金强度降低。因此，在固溶处理过程中，需要选择合理的固溶温度和时间，使其在实现固溶强化的同时，又能有效抑制晶粒的长大。
在上述一种贮油桶的制备方法中，所述MgCoCrAlYSi涂层采用的靶材包括如下质量百分比的成分：Mg：20-22％，Co：22-23％，Cr：20-22％，Al：12-14％，Y：1.2-1.5％，余量为Si。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明贮油桶采用铝合金材料制成，并在铝合金材料中就加入了铝酸钇纤维，能够保证制成的贮油桶的机械性能强度进一步提高；
2、本发明贮油桶通过合理的制备方法，并在制备过程中加入烧结助剂，能够保证制成的贮油桶强度高、均匀性好；
3、本发明贮油桶通过配伍合理的铝合金材料，并通过合理的制备方法，能够使制得的贮油桶具有优良的机械性能，且使用寿命长。
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
预混：将铝合金原料中的Si、Al和质量为铝合金质量0.75％的乙醇进行干混得预混合铝合金粉；其中，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.35％，Fe：0.25％，Cu：0.2％，Mg：0.8％，Zn：0.25％，Mn：0.2％，Ti：0.2％，Be：0.02％，Sr：0.05％，铝酸钇纤维：2.2％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；
球磨：将铝合金原料中的剩余成分与预混合铝合金粉置于行星式球磨机上进行机械合金化；
冷等静压：将球磨后的铝合金粉末进行冷等静压成预制坯；所述冷等静压的压力为145MPa，时间为3min；
烧结：将预制坯在氮气气氛下进行烧结；烧结过程中还加入了质量为铝合金质量1.25％的烧结助剂，所述烧结助剂为Al2O3；烧结温度为635℃，时间为2.12h；
热挤压：将烧结后的预制坯挤压成型得贮油桶坯件；热挤压的挤压比为19.8，挤压温度为465℃；
热处理：将贮油桶坯件进行热处理得贮油桶半成品；所述热处理具体包括如下步骤：在温度为501℃下固溶处理3.5h，水冷，在温度为180℃下时效时效处理7h；
MgCoCrAlYSi涂层涂覆：采用电子束物理气相沉积法在贮油桶半成品表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层得贮油桶成品；所述MgCoCrAlYSi涂层采用的靶材包括如下质量百分比的成分：Mg：20％，Co：22％，Cr：20％，Al：12％，Y：1.2％，余量为Si。
实施例2
预混：将铝合金原料中的Si、Al和质量为铝合金质量0.8％的乙醇进行干混得预混合铝合金粉；其中，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.36％，Fe：0.28％，Cu：0.22％，Mg：0.82％，Zn：0.28％，Mn：0.22％，Ti：0.22％，Be：0.022％，Sr：0.055％，铝酸钇纤维：2.3％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；
球磨：将铝合金原料中的剩余成分与预混合铝合金粉置于行星式球磨机上进行机械合金化；
冷等静压：将球磨后的铝合金粉末进行冷等静压成预制坯；所述冷等静压的压力为148MPa，时间为3.2min；
烧结：将预制坯在氮气气氛下进行烧结；烧结过程中还加入了质量为铝合金质量1.28％的烧结助剂，所述烧结助剂为Al2O3；烧结温度为638℃，时间为2.13h；
热挤压：将烧结后的预制坯挤压成型得贮油桶坯件；热挤压的挤压比为19.85，挤压温度为467℃；
热处理：将贮油桶坯件进行热处理得贮油桶半成品；所述热处理具体包括如下步骤：在温度为505℃下固溶处理3.6h，水冷，在温度为182℃下时效时效处理7.2h；
MgCoCrAlYSi涂层涂覆：采用电子束物理气相沉积法在贮油桶半成品表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层得贮油桶成品；所述MgCoCrAlYSi涂层采用的靶材包括如下质量百分比的成分：Mg：20.5％，Co：22.2％，Cr：20.5％，Al：12.5％，Y：1.25％，余量为Si。
实施例3
预混：将铝合金原料中的Si、Al和质量为铝合金质量0.85％的乙醇进行干混得预混合铝合金粉；其中，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.38％，Fe：0.3％，Cu：0.25％，Mg：0.85％，Zn：0.3％，Mn：0.25％，Ti：0.25％，Be：0.025％，Sr：0.06％，铝酸钇纤维：2.35％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；
球磨：将铝合金原料中的剩余成分与预混合铝合金粉置于行星式球磨机上进行机械合金化；
冷等静压：将球磨后的铝合金粉末进行冷等静压成预制坯；所述冷等静压的压力为151MPa，时间为3.5min；
烧结：将预制坯在氮气气氛下进行烧结；烧结过程中还加入了质量为铝合金质量1.3％的烧结助剂，所述烧结助剂为Al2O3；烧结温度为641℃，时间为2.135h；
热挤压：将烧结后的预制坯挤压成型得贮油桶坯件；热挤压的挤压比为20，挤压温度为468℃；
热处理：将贮油桶坯件进行热处理得贮油桶半成品；所述热处理具体包括如下步骤：在温度为510℃下固溶处理3.85h，水冷，在温度为185℃下时效时效处理7.5h；
MgCoCrAlYSi涂层涂覆：采用电子束物理气相沉积法在贮油桶半成品表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层得贮油桶成品；所述MgCoCrAlYSi涂层采用的靶材包括如下质量百分比的成分：Mg：21％，Co：22.5％，Cr：21％，Al：13％，Y：1.35％，余量为Si。
实施例4
预混：将铝合金原料中的Si、Al和质量为铝合金质量0.9％的乙醇进行干混得预混合铝合金粉；其中，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.4％，Fe：0.32％，Cu：0.28％，Mg：0.88％，Zn：0.32％，Mn：0.28％，Ti：0.28％，Be：0.028％，Sr：0.065％，铝酸钇纤维：2.4％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；
球磨：将铝合金原料中的剩余成分与预混合铝合金粉置于行星式球磨机上进行机械合金化；
冷等静压：将球磨后的铝合金粉末进行冷等静压成预制坯；所述冷等静压的压力为152MPa，时间为3.8min；
烧结：将预制坯在氮气气氛下进行烧结；烧结过程中还加入了质量为铝合金质量1.32％的烧结助剂，所述烧结助剂为Al2O3；烧结温度为642℃，时间为2.14h；
热挤压：将烧结后的预制坯挤压成型得贮油桶坯件；热挤压的挤压比为20.05，挤压温度为470℃；
热处理：将贮油桶坯件进行热处理得贮油桶半成品；所述热处理具体包括如下步骤：在温度为518℃下固溶处理4h，水冷，在温度为188℃下时效时效处理7.8h；
MgCoCrAlYSi涂层涂覆：采用电子束物理气相沉积法在贮油桶半成品表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层得贮油桶成品；所述MgCoCrAlYSi涂层采用的靶材包括如下质量百分比的成分：Mg：20.8％，Co：22.8％，Cr：21.5％，Al：13.5％，Y：1.45％，余量为Si。
实施例5
预混：将铝合金原料中的Si、Al和质量为铝合金质量0.95％的乙醇进行干混得预混合铝合金粉；其中，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.42％，Fe：0.35％，Cu：0.3％，Mg：0.9％，Zn：0.35％，Mn：0.3％，Ti：0.3％，Be：0.03％，Sr：0.07％，铝酸钇纤维：2.5％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；
球磨：将铝合金原料中的剩余成分与预混合铝合金粉置于行星式球磨机上进行机械合金化；
冷等静压：将球磨后的铝合金粉末进行冷等静压成预制坯；所述冷等静压的压力为157MPa，时间为4min；
烧结：将预制坯在氮气气氛下进行烧结；烧结过程中还加入了质量为铝合金质量1.35％的烧结助剂，所述烧结助剂为Al2O3；烧结温度为648℃，时间为2.15h；
热挤压：将烧结后的预制坯挤压成型得贮油桶坯件；热挤压的挤压比为20.1，挤压温度为472℃；
热处理：将贮油桶坯件进行热处理得贮油桶半成品；所述热处理具体包括如下步骤：在温度为520℃下固溶处理4.2h，水冷，在温度为190℃下时效时效处理8h；
MgCoCrAlYSi涂层涂覆：采用电子束物理气相沉积法在贮油桶半成品表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层得贮油桶成品；所述MgCoCrAlYSi涂层采用的靶材包括如下质量百分比的成分：Mg：22％，Co：23％，Cr：22％，Al：14％，Y：1.5％，余量为Si。
实施例6
与实施例3的区别仅在于，该实施例贮油桶在制备过程中没有加入烧结剂，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例7
与实施例3的区别仅在于，该实施例贮油桶在制备过程中采用普通靶材制备MgCoCrAlYSi涂层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例贮油桶采用普通市售铝合金材料制备而成，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例贮油桶原料中没有加入铝酸钇纤维，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例贮油桶原料中没有加入Be元素和Sr元素，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，该对比例贮油桶表面涂覆普通涂层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例5
与实施例3的区别仅在于，该对比例贮油桶表面没有涂覆MgCoCrAlYSi涂层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
将实施例1-7对比例1-5的贮油桶进行性能检测，结果如表1所示：
表1：实施例1-7及对比例1-5的贮油桶性能检测结果
从上述结果可以看出，本发明贮油桶采用铝合金材料制成，并在铝合金材料中就加入了铝酸钇纤维，能够保证制成的贮油桶的机械性能强度进一步提高；同时，本发明贮油桶通过合理的制备方法，并在制备过程中加入烧结助剂，能够保证制成的贮油桶强度高、均匀性好。
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各样的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。

Claims (8)

1.一种贮油桶，其特征在于，所述贮油桶由铝合金材料制成，所述铝合金材料具体包括如下质量百分比的成分：Si：0.35-0.42％，Fe：0.25-0.35％，Cu：0.2-0.3％，Mg：0.8-0.9％，Zn：0.25-0.35％，Mn：0.2-0.3％，Ti：0.2-0.3％，Be：0.02-0.03％，Sr：0.05-0.07％，铝酸钇纤维：2.2-2.5％，Ni：≤0.1％，Cr：≤0.05％，余量为Al；所述铝合金表面涂覆有MgCoCrAlYSi涂层。
2.一种如权利要求1所述的贮油桶的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
预混：将铝合金原料中的Si、Al和质量为铝合金质量0.75-0.95％的乙醇进行干混得预混合铝合金粉；
球磨：将铝合金原料中的剩余成分与预混合铝合金粉置于行星式球磨机上进行机械合金化；
冷等静压：将球磨后的铝合金粉末进行冷等静压成预制坯；
烧结：将预制坯在氮气气氛下进行烧结；
热挤压：将烧结后的预制坯挤压成型得贮油桶坯件；
热处理：将贮油桶坯件进行热处理得贮油桶半成品；
MgCoCrAlYSi涂层涂覆：采用电子束物理气相沉积法在贮油桶半成品表面涂覆MgCoCrAlYSi涂层得贮油桶成品。
3.根据权利要求2所述的一种贮油桶的制备方法，其特征在于，所述冷等静压的压力为145-157MPa，时间为3-4min。
4.根据权利要求2所述的一种贮油桶的制备方法，其特征在于，烧结过程中还加入了质量为铝合金质量1.25-1.35％的烧结助剂，所述烧结助剂为Al2O3。
5.根据权利要求2所述的一种贮油桶的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为635-648℃，时间为2.12-2.15h。
6.根据权利要求2所述的一种贮油桶的制备方法，其特征在于，所述热挤压的挤压比为19.8-20.1，挤压温度为465-472℃。
7.根据权利要求2所述的一种贮油桶的制备方法，其特征在于，所述热处理具体包括如下步骤：在温度为501-520℃下固溶处理3.5-4.2h，水冷，在温度为180-190℃下时效时效处理7-8h。
8.根据权利要求2所述的一种贮油桶的制备方法，其特征在于，所述MgCoCrAlYSi涂层采用的靶材包括如下质量百分比的成分：Mg：20-22％，Co：22-23％，Cr：20-22％，Al：12-14％，Y：1.2-1.5％，余量为Si。
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