一種螺紋式管接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種管接頭，尤其涉及一種螺紋式管接頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 螺紋式管接頭是指帶螺紋的管道連接件，是工業(yè)和生活中最常見(jiàn)的一種管件，螺 紋式管接頭使管道的連接變得更簡(jiǎn)單，拆卸更換也更容易，大大節(jié)省了管道連接的成本。
[0003] 目前，生活上用的螺紋式管接頭一般由PC、PVC、PE、PPR等材料制造。而工業(yè)上用 的螺紋式管接頭一般由碳鋼，不銹鋼，合金鋼，黃銅等金屬材料制造，耐壓較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是為了提供一種由鋁合金材料制成的質(zhì)量較輕、性能較好、成本較低 的螺紋式管接頭。
[0005] 本發(fā)明的上述目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種螺紋式管接頭，螺紋式管接 頭由鋁合金材料制成，鋁合金材料由以下成分（以質(zhì)量百分比計(jì)）組成：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%，晶須：5-10%，余量為Al以及不可避免的雜 質(zhì)兀素。
[0006] 鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度低，只有鐵的1/3 左右；但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，且塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電 性、導(dǎo)熱性和抗蝕性。其中，5754鋁合金是Al-Mg系合金中的典型，具有優(yōu)良加工性能、優(yōu)良 耐蝕性、高疲勞強(qiáng)度、高可焊性和中等靜態(tài)強(qiáng)度等特點(diǎn)，但是其強(qiáng)度略顯不夠，只能達(dá)到中 等強(qiáng)度狀態(tài)，而且在成形時(shí)表面易產(chǎn)生滑移線，影響表面質(zhì)量。
[0007] 因此，本發(fā)明優(yōu)選采用5754鋁合金制備螺紋式管接頭，但是，本發(fā)明在5754鋁合 金的基礎(chǔ)上，先對(duì)5754鋁合金的組成成分及其質(zhì)量百分比進(jìn)行了上述的調(diào)整，以獲得強(qiáng) 度、耐蝕性等綜合性能更好的鋁合金材料。
[0008] 首先，本申請(qǐng)?jiān)?754鋁合金組成成分及其質(zhì)量百分比的基礎(chǔ)上，提高了 Mg元素和 Zn元素的含量，并優(yōu)選將Mg元素和Zn元素的質(zhì)量比控制在（2-3) :1，使其在合金中能形 成足夠量的強(qiáng)化相MgZn2，從而提高鋁合金材料的強(qiáng)度。同時(shí)，本發(fā)明還適應(yīng)性的將Cu元素 的質(zhì)量百分比提高，使其能配合Zn元素使鋁合金材料獲得高強(qiáng)度、強(qiáng)耐蝕性和較好的塑性 等性能。但是，本申請(qǐng)么進(jìn)一步控制了 Si元素和Fe元素的含量，減少合金中難溶或不溶的 AlFeSi等脆性相的存在，從而有利于進(jìn)一步提高本發(fā)明鋁合金材料的斷裂韌性等性能。
[0009] 其次，在上述對(duì)5754鋁合金的組成成分及其質(zhì)量百分比的調(diào)整中，較為明顯的 是，本發(fā)明在5754鋁合金的組成成分中添加了 Zr元素，稀土和晶須。
[0010] 其中，微量元素 Zr有良好的可塑性和很強(qiáng)的耐腐蝕性，添加上述微量的Zr元素可 以抑制再結(jié)晶，提高鋁合金再結(jié)晶溫度，改善鋁合金的強(qiáng)度、斷裂韌性及抗應(yīng)力腐蝕和抗剝 落（或?qū)訝睿└g性能。具體作用機(jī)理為：Zr元素與Al元素生成高密度的亞穩(wěn)Al3Zr,高 密度的亞穩(wěn)Al3Zr細(xì)小彌散，是一種極為有效的強(qiáng)化彌散體和再結(jié)晶抑制劑，從而對(duì)合金再 結(jié)晶行為具有抑制作用，以獲得具有完全非再結(jié)晶組織的各類半成品，使變形過(guò)程中產(chǎn)生 的高密度位錯(cuò)和纖維組織得以保留下來(lái)。而非再結(jié)晶組織的存在使合金半成品具有更優(yōu)良 的抗腐蝕性能，Al 3Zr的強(qiáng)化彌散則有利于提高合金的斷裂韌性和強(qiáng)度，因而Zr元素的添加 可以有效改善鋁合金的綜合性能。
[0011] 而由于本發(fā)明在鋁合金材料中加入了適量的Zr元素，可以部分代替Cr元素和Mn 元素，因此，本發(fā)明可以適當(dāng)?shù)慕档土?Cr元素和Mn元素的質(zhì)量百分比。而降低Cr元素在 鋁合金材料中的含量可以降低AIFeCrSi相，提高合金中Mg2Si相的含量，從而也可以提高 合金的強(qiáng)度。
[0012] 鋁合金材料中稀土元素的加入不僅可以起到微合金化的作用，還能與氫等氣體和 許多非金屬有較強(qiáng)的親和力，能生成熔點(diǎn)高的化合物，有一定的除氫、精煉、凈化作用。同 時(shí)，稀土元素化學(xué)活性極強(qiáng)，可以在長(zhǎng)大的晶粒界面上選擇性地吸附，阻礙晶粒的生長(zhǎng)，使 晶粒細(xì)化，有變質(zhì)的作用。從而提高鋁合金的強(qiáng)度、硬度和韌性，改善加工性能、耐熱性、可 塑性及可鍛性。
[0013] 晶須是一種具有高強(qiáng)度、高模量和高伸長(zhǎng)率的以單晶形式生長(zhǎng)成的一種纖維，其 直徑非常?。ㄎ⒚讛?shù)量級(jí)），不含有通常材料中存在的缺陷。因此，本發(fā)明在鋁合金材料中 加入晶須可以使材料的比強(qiáng)度、比模量得到較大程度的提高。但是，過(guò)量填充晶須鋁合金材 料的性能增長(zhǎng)并不是很明顯，反而增加了生產(chǎn)成本。
[0014] 在上述的一種螺紋式管接頭中，鋁合金材料由以下成分（以質(zhì)量百分比計(jì)）組成： Si :0· 08%，F(xiàn)e :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%，晶須：8%，余量為Al以及不可避免的雜質(zhì)元素。上述是對(duì)本發(fā)明鋁 合金材料的組成成分及其質(zhì)量百分比的進(jìn)一步優(yōu)化，通過(guò)上述優(yōu)化配伍本發(fā)明的鋁合金材 料的加工性能、耐蝕性、強(qiáng)度、硬度和韌性等綜合性能更佳，表面質(zhì)量更好。
[0015] 在上述的一種螺紋式管接頭中，稀土元素為Sc、La、Ce、Y中的一種或多種。
[0016] 在上述的一種螺紋式管接頭中，稀土元素為Sc。
[0017] 本發(fā)明在鋁合金材料中添加了稀土元素，結(jié)合本申請(qǐng)鋁合金材料的組成成分，經(jīng) 研宄后，稀土元素中的Sc元素，能與鋁反應(yīng)形成Al 3Sc相，具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在高溫下 仍與基體保持共格關(guān)系，有利于提高鋁合金材料的韌性、強(qiáng)度等性能。而且，本申請(qǐng)?jiān)诤辖?中同時(shí)添加 Sc和Zr元素，由于兩者物理、化學(xué)性質(zhì)相近，Zr元素能代替Al3Sc化合物中的 部分Sc原子而形成Al 3 (Sc，Zr)化合物，不僅繼承了 Al3Sc化合物的全部有益的性質(zhì)，而且 熱穩(wěn)定性更高。
[0018] 在上述的一種螺紋式管接頭中，晶須為金屬晶須與陶瓷質(zhì)晶須按質(zhì)量比為（3-5): 1混合而成。
[0019] 在上述的一種螺紋式管接頭中，金屬晶須為氧化鋁晶須或氧化鋅晶須中的一種。
[0020] 在上述的一種螺紋式管接頭中，陶瓷質(zhì)晶須為碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須或硼酸鋁 晶須中的一種。
[0021] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選金屬晶須中的一種和陶瓷質(zhì)晶須中的一種按比例混合添加至 鋁合金材料中，經(jīng)研宄，按本發(fā)明上述比例混合添加，鋁合金最終達(dá)到的機(jī)械性比單獨(dú)添加 一種類型的晶須的機(jī)械性能要提高10-15%左右。
[0022] 本發(fā)明的螺紋式管接頭通過(guò)以下步驟制得：先稱取原料制備成符合上述的鋁合金 材料；然后將制成的鋁合金材料經(jīng)過(guò)平頭、車(chē)外圓、鉆孔、鏜孔、車(chē)螺紋后制備成螺紋式管接 頭坯件；最后將制成的螺紋式管接頭坯件經(jīng)過(guò)表面處理后得到螺紋式管接頭成品；其中， 表面處理為等離子體微弧氧化處理。
[0023] 本發(fā)明螺紋式管接頭的制備工藝簡(jiǎn)單、易操作。由于本發(fā)明制備螺紋式管接頭的 鋁合金材料是在5754鋁合金的基礎(chǔ)上進(jìn)行的調(diào)整和改進(jìn)，因此，本發(fā)明鋁合金材料的制備 方法可以按照5754鋁合金的制備方法制備。然后將制備成的鋁合金材料經(jīng)過(guò)平頭、車(chē)外 圓、鉆孔、鏜孔、車(chē)螺紋后制備成螺紋式管接頭坯件。之后，本發(fā)明對(duì)螺紋式管接頭坯件進(jìn)行 了最重要的表面處理。本發(fā)明螺紋式管接頭的表面處理優(yōu)選等離子體微弧氧化處理。經(jīng) 過(guò)等離子體微弧氧化處理后得到的最終產(chǎn)品螺紋式管接頭，大幅度地提高了產(chǎn)品的表面硬 度，超過(guò)熱處理后的高碳鋼、高合金鋼