CN111057973A - 一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材及其加工工艺 - Google Patents

一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，铝合金型材包括有三层，包括有铝合金基层、铝合金表层和钢合金内层，铝合金表层设置在铝合金基层的外层，具体设置有四个铝合金表层，钢合金内层设置在铝合金基层的内部，具体设置有四个钢合金内层；本发明将铝合金型材有单一部分直接改进为三个部分，再原有基础上进一步地对铝合金型材进行补强，不仅提高了铝合金型材的耐腐蚀性，也进一步地提高了铝合金型材的刚度、强度和硬度；采用刻蚀的方式对铝合金型材的表面进行木纹拉丝处理，得到木纹纹理清楚可见；本发明中的铝合金型材对现有的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材及其加工方法进行改进，具有实用性和创造性，具有十分广阔的市场前景和市场价值。

Description

一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材及其加工工艺
技术领域
本发明涉及铝合金型材设计技术领域，具体涉及一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材及其加工工艺。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化.其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。
随着铝合金使用的推广，以及最近几年全铝家居的兴起，铝合金木纹型材，越来越受到大家的喜爱，美观大方，且防腐防虫。但目前市面的木纹铝合金型材存在严重的缺陷，耐候性较差，在户外很容易褪色，只能用于室内，为此，我们提出超耐候木纹铝合金型材加工方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提供一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的加工工艺，将普通的铝合金行型材进行改良，有单层结构改进为三层结构，目的在于解决铝合金型材强度、刚度、硬度不够以及木纹拉丝效果差、木纹不清晰的缺陷。
为实现本发明目的，采用的技术方案是：
一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，所述铝合金型材包括有三层，包括有铝合金基层、铝合金表层和钢合金内层，所述铝合金表层设置在铝合金基层的外层，具体设置有四个铝合金表层，所述钢合金内层设置在铝合金基层的内部，拘役设置有四个钢合金内层。
优选的，所述铝合金基层中各元素组成的质量百分比为：铬3％-6％、铜2％-3％、锰2％-4％、锆0.05％-0.15％、钕0.03％-0.09％、钒0.04％-0.08％、锗0.5％-1.5％、纳米硼化硅0.5％-0.9％、纳米二氧化硅0.5％-1.5％、纳米氮化硅0.4％-0.9％、镍0.1％-0.3％、钛0.05％-0.08％、铁0.8％-1.6％、钯0.03％-0.05％、镧0.01％-0.03％、钴0.1％-0.5％、碳纤维1.5％-3.5％，余量为铝。
优选的，所述铝合金表层中各元素组成的质量百分比为：铬1％-2％、铜1％-3％、锰2％-3％、锆0.05％-0.15％、钕0.03％-0.09％、钒0.04％-0.08％、锗0.5％-1.0％、硅0.5％-0.9％、镍0.1％-0.3％、钛0.05％-0.08％、铁1.2％-2.5％、钯0.03％-0.05％、镧0.01％-0.03％、钴0.1％-0.5％、碳纤维1.5％-3.5％、石墨晶须0.02％-0.05％，余量为铝。
优选的，所述钢合金内层中各元素组成的质量百分比为：铬4-5.5％、硅0.5-1.5％、锰2-4％、钼1-2％、钒0.2-0.8％、铌0.05-0.25％、碳0.16-0.45％、铝1.5-2.5％，余量为铁。
优选的，所述铝合金基层的最中间设置有圆形支撑架，圆形支撑架通过加强筋连接铝合金基层。
优选的，所述铝合金基层的最外层设置有至少四个的贯穿孔，铝合金基层的圆形支撑架上设置有至少四个的安装孔。
优选的，所述铝合金表层的中部设置有插入到圆形支撑架的安装孔内的安装杆，安装杆通过咬合螺纹与安装孔咬合连接。
优选的，所述铝合金表层在安装杆的两侧设置有支撑加强筋，单个铝合金表层上设置有至少四个支撑加强筋。
优选的，所述钢合金内层上设置有安装杆贯穿孔，安装杆通过咬合螺纹与安装杆贯穿孔咬合连接。
一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的加工工艺，所述加工工艺包括有以下具体步骤：
a.清洗：将需要蚀刻的铝合金基层、铝合金表层和钢合金层浸入到去油剂中进行去油处理，去油后使用清水进行洗涤，再使用蚀刻液进行微蚀处理，并用碱液快速清洗，再用清水冲洗，将材料烘干；
b.涂布：在无尘环境中，在需要蚀刻的铝合金基层、铝合金表层和钢合金层表面采用50-250目丝网印刷滚涂的方式均匀涂布一层液态光致抗蚀剂，保持表面洁净，避免阳光或日光灯直射，保持涂布过程通气良好，涂布后升温使得液态光致抗蚀剂膜面干燥；
c.曝光：将铝合金基层、铝合金表层和钢合金层的特定木纹底片药膜朝下，紧贴感光膜面，再移至5-10Kw的UV光源下进行照射，使之发生交联聚合反应，液态光致抗蚀剂膜面硬化，在进行曝光的同时对基板板件进行抽真空，真空度为0.08-0.1Mpa，曝光量为100-300mj/cm2；
d.显影：将铝合金基层、铝合金表层和钢合金层置于显影机中，加入显影液，往显影液中加入定量的消泡剂，当铝合金基层、铝合金表层和钢合金层的表面没有残留胶时，将铝合金基层、铝合金表层和钢合金层取出，用清水进行充分冲洗，并进行干燥；
e.蚀刻：将进行表面处理后的铝合金基层、铝合金表层和钢合金层置于蚀刻液中进行蚀刻，搅动蚀刻液使其冲刷铝合金基层、铝合金表层和钢合金层的蚀刻表面，达到所需蚀刻的木纹深度和形状后将铝合金基层、铝合金表层和钢合金层取出，并用清水冲洗干净,得到蚀刻出所需木纹的铝合金基层、铝合金表层和钢合金层；
f.去膜：将蚀刻好的铝合金基层、铝合金表层和钢合金层置于喷淋去膜机中，去膜温度为50-70℃，将去膜液喷淋至铝合金基层、铝合金表层和钢合金层上表面进行去膜，去膜结束后取出，并将其用清水冲洗干净、烘干；
g.喷涂：先对已经蚀刻出木纹的铝合金基层、铝合金表层和钢合金层的表面静电喷涂聚乙烯薄层，不改变木纹的纹路，再用超耐侯漆喷涂在聚乙烯薄层的表面，不改变木纹的纹路，再对超耐侯漆进行拉丝处理，即得到超耐侯拉丝木纹的铝合金基层、铝合金表层和钢合金层，组装即得超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材。
优选的，所述加工工艺步骤a和步骤e中的蚀刻液为氯化铁、30-35％的盐酸、硝酸、硫酸的混合液，其中，氯化铁的浓度为500-600g/L、30-35％的盐酸的浓度为150-180g/L、硝酸的浓度为10-18g/L、硫酸的浓度为8-15g/L。
优选的，所述加工工艺步骤g中的超耐侯漆包括以下重量百分数的组成原料：碳纤维改性丙烯酸树脂30-35％、硅树脂改性丙烯酸树脂20-25％、超支化聚合物型丙烯酸树脂5-15％、固化剂5-8％、过氧化合物-稀土金属促进剂2-5％、醇醚化合物3-7％、芳香族混合物2-5％、抗氧剂1-2％、防腐剂0.5-1.5％和紫外吸收剂0.3-0.8％。
本发明的有益效果为：本发明将铝合金型材有单一部分直接改进为三个部分，再原有基础上进一步地对铝合金型材进行补强，不仅提高了铝合金型材的耐腐蚀性，也进一步地提高了铝合金型材的刚度、强度和硬度，而且，而不能发明对一般铝合金型材的材质进行了改进，添加了适当比例的锆、钕、钒、钛、钯、镧等微量元素，而且还加入了纳米硼化硅、纳米二氧化硅、纳米氮化硅以及碳纤维材料，可大大提高铝合金的强度、硬度和刚度；适当比例的铜的加入，保证了铝合金在具有超高强度的同时，可对合金产生附加的强化效果，提高合金的耐腐蚀和疲劳性能；通过加入微量铬元素、锆元素、钕元素和锆锰元素，在铝合金中形成复合强化相，对晶界的钉扎作用更强，能更有效地抑制再结晶；采用微量钕、镧等稀土元素，在铝合金中起到净化、变质作用，同时细化铸态组织，易填补铝相表面缺陷，改善合金的热塑性，提高铝合金力学性能；添加锰元素可细化晶粒，降低合金淬火敏感性，提高铝合金型材的应力腐蚀性能，提高材料的韧性；加入碳纤维，进一步地提升铝合金的刚度、强度和硬度，提升其抗拉伸性能；
采用刻蚀的方式对铝合金型材的表面进行木纹拉丝处理，得到木纹纹理清楚可见；采用超耐侯漆喷涂在铝合金型材表面的木纹纹路上，不仅不破坏木纹纹路，而且还有利于保护木纹纹路，以及保护整个铝合金型材；由此可见，本发明中的铝合金型材对现有的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材及其加工方法进行改进，具有十分显著的实用性和创造性，具有十分广阔的市场前景和市场价值。
附图说明
图1是本发明超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的整体结构示意图。
图2是本发明超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的铝合金基层的结构示意图。
图3是本发明超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的铝合金表层的结构示意图。
图4是本发明超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的钢合金内层的结构示意图。
图中：1、铝合金基层；2、铝合金表层；3、钢合金内层；4、加强筋；5、圆形支撑架；6、贯穿孔；7、安装孔；8、安装杆；9、支撑加强筋；10、安装杆贯穿孔。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，所述铝合金型材包括有三层，包括有铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金内层3，所述铝合金表层2设置在铝合金基层1的外层，具体设置有四个铝合金表层2，所述钢合金内层3设置在铝合金基层1的内部，拘役设置有四个钢合金内层3。
进一步地，所述铝合金基层1中各元素组成的质量百分比为：铬6％、铜2％、锰4％、锆0.05％、钕0.09％、钒0.04％、锗1.5％、纳米硼化硅0.5％、纳米二氧化硅1.5％、纳米氮化硅0.4％、镍0.3％、钛0.05％、铁1.6％、钯0.03％、镧0.03％、钴0.1％、碳纤维3.5％，余量为铝。
进一步地，所述铝合金表层2中各元素组成的质量百分比为：铬1％、铜3％、锰2％、锆0.15％、钕0.03％、钒0.08％、锗0.5％、硅0.9％、镍0.1％、钛0.08％、铁1.2％、钯0.05％、镧0.01％、钴0.5％、碳纤维1.5％、石墨晶须0.05％，余量为铝。
进一步地，所述钢合金内层3中各元素组成的质量百分比为：铬4-5.5％、硅1％、锰2％、钼1.5％、钒0.6％、铌0.15％、碳0.32％、铝2％，余量为铁。
进一步地，所述铝合金基层1的最中间设置有圆形支撑架5，圆形支撑架5通过加强筋4连接铝合金基层1。
进一步地，所述铝合金基层1的最外层设置有至少四个的贯穿孔6，铝合金基层1的圆形支撑架5上设置有至少四个的安装孔7。
进一步地，所述铝合金表层2的中部设置有插入到圆形支撑架5的安装孔7内的安装杆8，安装杆8通过咬合螺纹与安装孔7咬合连接。
进一步地，所述铝合金表层2在安装杆8的两侧设置有支撑加强筋9，单个铝合金表层2上设置有至少四个支撑加强筋9。
进一步地，所述钢合金内层3上设置有安装杆贯穿孔10，安装杆8通过咬合螺纹与安装杆贯穿孔10咬合连接。
一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的加工工艺，所述加工工艺包括有以下具体步骤：
a.清洗：将需要蚀刻的铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3浸入到去油剂中进行去油处理，去油后使用清水进行洗涤，再使用蚀刻液进行微蚀处理，并用碱液快速清洗，再用清水冲洗，将材料烘干；
b.涂布：在无尘环境中，在需要蚀刻的铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3表面采用150目丝网印刷滚涂的方式均匀涂布一层液态光致抗蚀剂，保持表面洁净，避免阳光或日光灯直射，保持涂布过程通气良好，涂布后升温使得液态光致抗蚀剂膜面干燥；
c.曝光：将铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3的特定木纹底片药膜朝下，紧贴感光膜面，再移至8Kw的UV光源下进行照射，使之发生交联聚合反应，液态光致抗蚀剂膜面硬化，在进行曝光的同时对基板板件进行抽真空，真空度为0.09Mpa，曝光量为200mj/cm2；
d.显影：将铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3置于显影机中，加入显影液，往显影液中加入定量的消泡剂，当铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3的表面没有残留胶时，将铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3取出，用清水进行充分冲洗，并进行干燥；
e.蚀刻：将进行表面处理后的铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3置于蚀刻液中进行蚀刻，搅动蚀刻液使其冲刷铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3的蚀刻表面，达到所需蚀刻的木纹深度和形状后将铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3取出，并用清水冲洗干净,得到蚀刻出所需木纹的铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3；
f.去膜：将蚀刻好的铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3置于喷淋去膜机中，去膜温度为60℃，将去膜液喷淋至铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3上表面进行去膜，去膜结束后取出，并将其用清水冲洗干净、烘干；
g.喷涂：先对已经蚀刻出木纹的铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3的表面静电喷涂聚乙烯薄层，不改变木纹的纹路，再用超耐侯漆喷涂在聚乙烯薄层的表面，不改变木纹的纹路，再对超耐侯漆进行拉丝处理，即得到超耐侯拉丝木纹的铝合金基层1、铝合金表层2和钢合金层3，组装即得超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材。
更进一步地，所述加工工艺步骤a和步骤e中的蚀刻液为氯化铁、30％的盐酸、硝酸、硫酸的混合液，其中，氯化铁的浓度为500g/L、30％的盐酸的浓度为180g/L、硝酸的浓度为10g/L、硫酸的浓度为8g/L。
更进一步地，所述加工工艺步骤g中的超耐侯漆包括以下重量百分数的组成原料：碳纤维改性丙烯酸树脂35％、硅树脂改性丙烯酸树脂20％、超支化聚合物型丙烯酸树脂15％、固化剂5％、过氧化合物-稀土金属促进剂5％、醇醚化合物3％、芳香族混合物5％、抗氧剂1％、防腐剂1.5％和紫外吸收剂0.3％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，其特征在于：所述铝合金型材包括有三层，包括有铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金内层(3)，所述铝合金表层(2)设置在铝合金基层(1)的外层，具体设置有四个铝合金表层(2)，所述钢合金内层(3)设置在铝合金基层(1)的内部，拘役设置有四个钢合金内层(3)；
所述铝合金基层(1)中各元素组成的质量百分比为：铬3％-6％、铜2％-3％、锰2％-4％、锆0.05％-0.15％、钕0.03％-0.09％、钒0.04％-0.08％、锗0.5％-1.5％、纳米硼化硅0.5％-0.9％、纳米二氧化硅0.5％-1.5％、纳米氮化硅0.4％-0.9％、镍0.1％-0.3％、钛0.05％-0.08％、铁0.8％-1.6％、钯0.03％-0.05％、镧0.01％-0.03％、钴0.1％-0.5％、碳纤维1.5％-3.5％，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，其特征在于：所述铝合金表层(2)中各元素组成的质量百分比为：铬1％-2％、铜1％-3％、锰2％-3％、锆0.05％-0.15％、钕0.03％-0.09％、钒0.04％-0.08％、锗0.5％-1.0％、硅0.5％-0.9％、镍0.1％-0.3％、钛0.05％-0.08％、铁1.2％-2.5％、钯0.03％-0.05％、镧0.01％-0.03％、钴0.1％-0.5％、碳纤维1.5％-3.5％、石墨晶须0.02％-0.05％，余量为铝。
3.根据权利要求1所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，其特征在于：所述钢合金内层(3)中各元素组成的质量百分比为：铬4-5.5％、硅0.5-1.5％、锰2-4％、钼1-2％、钒0.2-0.8％、铌0.05-0.25％、碳0.16-0.45％、铝1.5-2.5％，余量为铁。
4.根据权利要求1所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，其特征在于：所述铝合金基层(1)的最中间设置有圆形支撑架(5)，圆形支撑架(5)通过加强筋(4)连接铝合金基层(1)。
5.根据权利要求4所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，其特征在于：所述铝合金基层(1)的最外层设置有至少四个的贯穿孔(6)，铝合金基层(1)的圆形支撑架(5)上设置有至少四个的安装孔(7)。
6.根据权利要求5所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，其特征在于：所述铝合金表层(2)的中部设置有插入到圆形支撑架(5)的安装孔(7)内的安装杆(8)，安装杆(8)通过咬合螺纹与安装孔(7)咬合连接；
所述铝合金表层(2)在安装杆(8)的两侧设置有支撑加强筋(9)，单个铝合金表层(2)上设置有至少四个支撑加强筋(9)。
7.根据权利要求1所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材，其特征在于：所述钢合金内层(3)上设置有安装杆贯穿孔(10)，安装杆(8)通过咬合螺纹与安装杆贯穿孔(10)咬合连接。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的加工工艺，其特征在于：所述加工工艺包括有以下具体步骤：
a.清洗：将需要蚀刻的铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)浸入到去油剂中进行去油处理，去油后使用清水进行洗涤，再使用蚀刻液进行微蚀处理，并用碱液快速清洗，再用清水冲洗，将材料烘干；
b.涂布：在无尘环境中，在需要蚀刻的铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)表面采用50-250目丝网印刷滚涂的方式均匀涂布一层液态光致抗蚀剂，保持表面洁净，避免阳光或日光灯直射，保持涂布过程通气良好，涂布后升温使得液态光致抗蚀剂膜面干燥；
c.曝光：将铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)的特定木纹底片药膜朝下，紧贴感光膜面，再移至5-10Kw的UV光源下进行照射，使之发生交联聚合反应，液态光致抗蚀剂膜面硬化，在进行曝光的同时对基板板件进行抽真空，真空度为0.08-0.1Mpa，曝光量为100-300mj/cm2；
d.显影：将铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)置于显影机中，加入显影液，往显影液中加入定量的消泡剂，当铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)的表面没有残留胶时，将铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)取出，用清水进行充分冲洗，并进行干燥；
e.蚀刻：将进行表面处理后的铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)置于蚀刻液中进行蚀刻，搅动蚀刻液使其冲刷铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)的蚀刻表面，达到所需蚀刻的木纹深度和形状后将铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)取出，并用清水冲洗干净,得到蚀刻出所需木纹的铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)；
f.去膜：将蚀刻好的铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)置于喷淋去膜机中，去膜温度为50-70℃，将去膜液喷淋至铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)上表面进行去膜，去膜结束后取出，并将其用清水冲洗干净、烘干；
g.喷涂：先对已经蚀刻出木纹的铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)的表面静电喷涂聚乙烯薄层，不改变木纹的纹路，再用超耐侯漆喷涂在聚乙烯薄层的表面，不改变木纹的纹路，再对超耐侯漆进行拉丝处理，即得到超耐侯拉丝木纹的铝合金基层(1)、铝合金表层(2)和钢合金层(3)，组装即得超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材。
9.根据权利要求8所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的加工工艺，其特征在于：所述加工工艺步骤a和步骤e中的蚀刻液为氯化铁、30-35％的盐酸、硝酸、硫酸的混合液，其中，氯化铁的浓度为500-600g/L、30-35％的盐酸的浓度为150-180g/L、硝酸的浓度为10-18g/L、硫酸的浓度为8-15g/L。
10.根据权利要求8所述的超耐侯拉丝木纹庭院铝合金型材的加工工艺，其特征在于：所述加工工艺步骤g中的超耐侯漆包括以下重量百分数的组成原料：碳纤维改性丙烯酸树脂30-35％、硅树脂改性丙烯酸树脂20-25％、超支化聚合物型丙烯酸树脂5-15％、固化剂5-8％、过氧化合物-稀土金属促进剂2-5％、醇醚化合物3-7％、芳香族混合物2-5％、抗氧剂1-2％、防腐剂0.5-1.5％和紫外吸收剂0.3-0.8％。
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