CN104911516B

CN104911516B - 一种螺纹式管接头

Info

Publication number: CN104911516B
Application number: CN201510247323.5A
Authority: CN
Inventors: 徐静壮; 徐璐; 阳亮环; 吴兴良; 范孝理
Original assignee: NINGBO HUITONG MACHINE CONNECTTION PARTS CO Ltd
Current assignee: NINGBO HUITONG MACHINE CONNECTTION PARTS CO Ltd
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2035-05-14
Also published as: CN104911516A

Abstract

本发明涉及一种螺纹式管接头，该螺纹式管接头由铝合金材料制成，铝合金材料由以下成分(以质量百分比计)组成：Si：0.05‑0.1％，Fe：0.1‑0.3％，Cu：0.3‑0.5％，Mn：0.3‑0.5％，Mg：4‑5％，Cr：0.05‑0.15％，Zn：1‑2％，Ti：0.05‑0.1％，Zr：0.1‑0.2％，稀土元素：3‑5％，晶须：5‑10％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。本发明制备得到的螺纹式管接头质量较轻、性能较好、成本较低，且表面经过等离子体微弧氧化处理，使螺纹式管接头具有良好的耐磨损性能、耐热性和抗腐蚀性，提高了螺纹式管接头的使用寿命。

Description

一种螺纹式管接头

技术领域

本发明涉及一种管接头，尤其涉及一种螺纹式管接头。

背景技术

螺纹式管接头是指带螺纹的管道连接件，是工业和生活中最常见的一种管件，螺纹式管接头使管道的连接变得更简单，拆卸更换也更容易，大大节省了管道连接的成本。

目前，生活上用的螺纹式管接头一般由PC、PVC、PE、PPR等材料制造。而工业上用的螺纹式管接头一般由碳钢，不锈钢，合金钢，黄铜等金属材料制造，耐压较高。

发明内容

本发明目的是为了提供一种由铝合金材料制成的质量较轻、性能较好、成本较低的螺纹式管接头。

本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种螺纹式管接头，螺纹式管接头由铝合金材料制成，铝合金材料由以下成分(以质量百分比计)组成：Si：0.05-0.1％，Fe：0.1-0.3％，Cu：0.3-0.5％，Mn：0.3-0.5％，Mg：4-5％，Cr：0.05-0.15％，Zn：1-2％，Ti：0.05-0.1％，Zr：0.1-0.2％，稀土元素：3-5％，晶须：5-10％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其密度低，只有铁的1/3左右；但强度比较高，接近或超过优质钢，且塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。其中，5754铝合金是Al-Mg系合金中的典型，具有优良加工性能、优良耐蚀性、高疲劳强度、高可焊性和中等静态强度等特点，但是其强度略显不够，只能达到中等强度状态，而且在成形时表面易产生滑移线，影响表面质量。

因此，本发明优选采用5754铝合金制备螺纹式管接头，但是，本发明在5754铝合金的基础上，先对5754铝合金的组成成分及其质量百分比进行了上述的调整，以获得强度、耐蚀性等综合性能更好的铝合金材料。

首先，本申请在5754铝合金组成成分及其质量百分比的基础上，提高了Mg元素和Zn元素的含量，并优选将Mg元素和Zn元素的质量比控制在(2-3)：1，使其在合金中能形成足够量的强化相MgZn₂，从而提高铝合金材料的强度。同时，本发明还适应性的将Cu元素的质量百分比提高，使其能配合Zn元素使铝合金材料获得高强度、强耐蚀性和较好的塑性等性能。但是，本申请么进一步控制了Si元素和Fe元素的含量，减少合金中难溶或不溶的AlFeSi等脆性相的存在，从而有利于进一步提高本发明铝合金材料的断裂韧性等性能。

其次，在上述对5754铝合金的组成成分及其质量百分比的调整中，较为明显的是，本发明在5754铝合金的组成成分中添加了Zr元素，稀土和晶须。

其中，微量元素Zr有良好的可塑性和很强的耐腐蚀性，添加上述微量的Zr元素可以抑制再结晶，提高铝合金再结晶温度，改善铝合金的强度、断裂韧性及抗应力腐蚀和抗剥落(或层状)腐蚀性能。具体作用机理为：Zr元素与Al元素生成高密度的亚稳Al₃Zr，高密度的亚稳Al₃Zr细小弥散，是一种极为有效的强化弥散体和再结晶抑制剂，从而对合金再结晶行为具有抑制作用，以获得具有完全非再结晶组织的各类半成品，使变形过程中产生的高密度位错和纤维组织得以保留下来。而非再结晶组织的存在使合金半成品具有更优良的抗腐蚀性能，Al₃Zr的强化弥散则有利于提高合金的断裂韧性和强度，因而Zr元素的添加可以有效改善铝合金的综合性能。

而由于本发明在铝合金材料中加入了适量的Zr元素，可以部分代替Cr元素和Mn元素，因此，本发明可以适当的降低了Cr元素和Mn元素的质量百分比。而降低Cr元素在铝合金材料中的含量可以降低AIFeCrSi相，提高合金中Mg₂Si相的含量，从而也可以提高合金的强度。

铝合金材料中稀土元素的加入不仅可以起到微合金化的作用，还能与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，有一定的除氢、精炼、净化作用。同时，稀土元素化学活性极强，可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，使晶粒细化，有变质的作用。从而提高铝合金的强度、硬度和韧性，改善加工性能、耐热性、可塑性及可锻性。

晶须是一种具有高强度、高模量和高伸长率的以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小(微米数量级)，不含有通常材料中存在的缺陷。因此，本发明在铝合金材料中加入晶须可以使材料的比强度、比模量得到较大程度的提高。但是，过量填充晶须铝合金材料的性能增长并不是很明显，反而增加了生产成本。

在上述的一种螺纹式管接头中，铝合金材料由以下成分(以质量百分比计)组成：Si：0.08％，Fe：0.2％，Cu：0.4％，Mn：0.4％，Mg：4％，Cr：0.1％，Zn：2％，Ti：0.08％，Zr：0.18％，稀土元素：4％，晶须：8％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。上述是对本发明铝合金材料的组成成分及其质量百分比的进一步优化，通过上述优化配伍本发明的铝合金材料的加工性能、耐蚀性、强度、硬度和韧性等综合性能更佳，表面质量更好。

在上述的一种螺纹式管接头中，稀土元素为Sc、La、Ce、Y中的一种或多种。

在上述的一种螺纹式管接头中，稀土元素为Sc。

本发明在铝合金材料中添加了稀土元素，结合本申请铝合金材料的组成成分，经研究后，稀土元素中的Sc元素，能与铝反应形成Al₃Sc相，具有很强的热稳定性，在高温下仍与基体保持共格关系，有利于提高铝合金材料的韧性、强度等性能。而且，本申请在合金中同时添加Sc和Zr元素，由于两者物理、化学性质相近，Zr元素能代替Al₃Sc化合物中的部分Sc原子而形成Al₃(Sc，Zr)化合物，不仅继承了Al₃Sc化合物的全部有益的性质，而且热稳定性更高。

在上述的一种螺纹式管接头中，晶须为金属晶须与陶瓷质晶须按质量比为(3-5)：1混合而成。

在上述的一种螺纹式管接头中，金属晶须为氧化铝晶须或氧化锌晶须中的一种。

在上述的一种螺纹式管接头中，陶瓷质晶须为碳化硅晶须、钛酸钾晶须或硼酸铝晶须中的一种。

本发明进一步优选金属晶须中的一种和陶瓷质晶须中的一种按比例混合添加至铝合金材料中，经研究，按本发明上述比例混合添加，铝合金最终达到的机械性比单独添加一种类型的晶须的机械性能要提高10-15％左右。

本发明的螺纹式管接头通过以下步骤制得：先称取原料制备成符合上述的铝合金材料；然后将制成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件；最后将制成的螺纹式管接头坯件经过表面处理后得到螺纹式管接头成品；其中，表面处理为等离子体微弧氧化处理。

本发明螺纹式管接头的制备工艺简单、易操作。由于本发明制备螺纹式管接头的铝合金材料是在5754铝合金的基础上进行的调整和改进，因此，本发明铝合金材料的制备方法可以按照5754铝合金的制备方法制备。然后将制备成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件。之后，本发明对螺纹式管接头坯件进行了最重要的表面处理。本发明螺纹式管接头的表面处理优选等离子体微弧氧化处理。经过等离子体微弧氧化处理后得到的最终产品螺纹式管接头，大幅度地提高了产品的表面硬度，超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度。此外，经等离子微弧氧化处理后的螺纹式管接头在坯件原位生长陶瓷膜，结合牢固且致密均匀，具有良好的耐磨损性能、耐热性和抗腐蚀性，有效解决了螺纹式管接头在使用过程中易磨损及腐蚀的问题，提高了螺纹式管接头的使用寿命。

本发明具有以下优点：

1.本发明螺纹式管接头采用铝合金材料制成，质量较轻、性能较好、成本较低。

2.本发明制备螺纹式管接头的铝合金材料配伍合理，具有优良加工性能、耐蚀性、强度、硬度、韧性等性能。

3.本发明螺纹式管接头表面经过等离子体微弧氧化处理，使螺纹式管接头具有良好的耐磨损性能、耐热性和抗腐蚀性，有效解决了螺纹式管接头在使用过程中易磨损及腐蚀的问题，提高了螺纹式管接头的使用寿命。

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。

表1：本发明实施例1-5制备螺纹式管接头的铝合金材料的组成成分及其质量百分比

实施例1：

称取原料按5754铝合金的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例1组成成分及其质量百分比的铝合金材料。然后将制成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件。最后将制成的螺纹式管接头坯件经过等离子体微弧氧化处理后得到螺纹式管接头成品。

实施例2：

称取原料按5754铝合金的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例2组成成分及其质量百分比的铝合金材料。然后将制成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件。最后将制成的螺纹式管接头坯件经过等离子体微弧氧化处理后得到螺纹式管接头成品。

实施例3：

称取原料按5754铝合金的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例3组成成分及其质量百分比的铝合金材料。然后将制成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件。最后将制成的螺纹式管接头坯件经过等离子体微弧氧化处理后得到螺纹式管接头成品。

实施例4：

称取原料按5754铝合金的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例4组成成分及其质量百分比的铝合金材料。然后将制成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件。最后将制成的螺纹式管接头坯件经过等离子体微弧氧化处理后得到螺纹式管接头成品。

实施例5：

称取原料按5754铝合金的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例5组成成分及其质量百分比的铝合金材料。然后将制成的铝合金材料经过平头、车外圆、钻孔、镗孔、车螺纹后制备成螺纹式管接头坯件。最后将制成的螺纹式管接头坯件经过等离子体微弧氧化处理后得到螺纹式管接头成品。

对比例1与实施例3的区别仅在于：对比例1的螺纹式管接头采用普通5754铝合金材料制备得到。

对比例2与实施例3的区别仅在于：对比例2中制备螺纹式管接头的铝合金材料中不含Zr元素。

对比例3与实施例3的区别仅在于：对比例3中制备螺纹式管接头的铝合金材料中不含稀土元素。

对比例4与实施例3的区别仅在于：对比例4中制备螺纹式管接头的铝合金材料中不含晶须。

对比例5与实施例3的区别仅在于：对比例5中制备得到的螺纹式管接头没有经过表面处理(即等离子体微弧氧化处理)。

将上述实施例1-5和对比例1-5制成的螺纹式管接头进行性能测试，测试结果如表2和表3所示。

表2：实施例1-5螺纹式管接头性能测试结果

表3：对比例1-5螺纹式管接头性能测试结果

从表2和表3可知，采用普通5754铝合金材料制成的螺纹式管接头和采用对比例2-4配方制成的螺纹式管接头的综合性能均不及本申请。而从对比例5可知，铝合金材料制成的螺纹式管接头不经过等离子体微弧氧化处理，由于铝合金材料本身的HB硬度较低，其表面硬度(HV)也较低。

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

1.一种螺纹式管接头，其特征在于，所述螺纹式管接头由铝合金材料制成，所述铝合金材料由以下成分(以质量百分比计)组成：Si：0.05-0.1％，Fe：0.1-0.3％，Cu：0.3-0.5％，Mn：0.3-0.5％，Mg：4-5％，Cr：0.05-0.15％，Zn：1-2％，Ti：0.05-0.1％，Zr：0.1-0.2％，稀土元素：3-5％，晶须：5-10％，余量为Al以及不可避免的杂质元素；其中，所述晶须为金属晶须与陶瓷质晶须按质量比为(3-5)：1混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种螺纹式管接头，其特征在于，所述铝合金材料由以下成分(以质量百分比计)组成：Si：0.08％，Fe：0.2％，Cu：0.4％，Mn：0.4％，Mg：4％，Cr：0.1％，Zn：2％，Ti：0.08％，Zr：0.18％，稀土元素：4％，晶须：8％，余量为Al以及不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的一种螺纹式管接头，其特征在于，所述稀土元素为Sc、La、Ce、Y中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种螺纹式管接头，其特征在于，所述稀土元素为Sc。

5.根据权利要求1所述的一种螺纹式管接头，其特征在于，所述金属晶须为氧化铝晶须或氧化锌晶须中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种螺纹式管接头，其特征在于，所述陶瓷质晶须为碳化硅晶须、钛酸钾晶须或硼酸铝晶须中的一种。