CN109536785B

CN109536785B - 超静音滚轮铰链链接滑块

Info

Publication number: CN109536785B
Application number: CN201811456382.3A
Authority: CN
Inventors: 王金波; 杨蓉; 李志全; 王迎春; 陈江波; 陈思妤
Original assignee: Ningbo Jinchang Electromechanical Technology Co ltd
Current assignee: Ningbo Jinchang Electromechanical Technology Co ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: CN109536785A

Abstract

本发明属于金属加工技术领域，具体涉及超静音滚轮铰链链接滑块，滑块由铝合金制成，铝合金由如下质量百分比的原料组成：浸银竹炭：0.1‑0.5％、Si：0.1‑0.2％、Mn：0.2‑0.4％、Ni：0.06‑0.12％、余量为Al和杂质，并通过前处理、冶炼、制粉成型、成品等工艺进行滑块制备，通过原料配方和工艺的双重改进，并结合时效处理工艺，使得铝合金能更适合滑块的性能提升。

Description

超静音滚轮铰链链接滑块

技术领域

本发明涉及超静音滚轮铰链链接滑块，属于金属材料领域。

背景技术

滑块是在模具的开模动作中能够按垂直于开合模方向或与开合模方向成一定角度滑动的模具组件，是便于某些产品因为自身结构无法正常脱模时使用，滑块本身必须具备适当的硬度，耐磨性，足够承受运动的摩擦。

滑块广泛应用于喷涂设备，数控机床、加工中心、电子、自动化机械、纺织机械、汽车、医疗器械、印刷机械、包装机械、木工机械、模具开模等众多领域。

由此可见，滑块的性能很大程度上决定了联动的传动流畅性。而滑块的形状在制备时已经决定，无法从形状上进行优化来延长滑块的使用寿命，所以我们致力于滑块的材质优化，从根本上增长滑块的有效使用寿命。铝合金具有较好的性能。

铝合金是指以铝为基础，加入一定量的添加元素并控制杂质元素含量而组成的合金体系。铝合金兼具高强度、高硬度和重量轻的优点，适合用作结构材料。但是传统铝合金的材质组成和冶炼工艺无法更好的提升合金性能。

针对传统合金硬度低，不耐磨等缺点，公开号106246804A公开了一种滑块蜗杆减速机，其通过改变合金钢的成分及含量，提高了产品抗拉强度、屈服强度、耐腐蚀性、耐温性。然而，合金钢本身较重，且强度和耐蚀性无法满足在复杂环境中使用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供更高强度、高硬度、耐腐蚀的，具有静音效果的可以适应复杂环境的滑块。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

超静音滚轮铰链链接滑块，所述的滑块由铝合金制成，所述的铝合金由如下质量百分比的原料组成：浸银竹炭：0.1-0.5％、Si：0.1-0.2％、Mn：0.2-0.4％、Ni：0.06-0.12％、余量为Al和杂质。

作为优选，所述浸银竹炭的成分由超细竹炭、纳米银颗粒、高岭土粉组成。

进一步优选，所述超细竹炭的含量占浸银竹炭的70-78％、纳米银颗粒占浸银竹炭的12-22％、高岭土粉占浸银竹炭的5-10％。

进一步优选，所述浸银竹炭的纳米银颗粒在超细竹炭上的分布为20-80颗纳米银/mm²竹炭。

本发明在铝合金材质中，特殊加入了浸银竹炭，竹炭本身可以作为碳元素的一种，对铝合金进行辅助增强，而竹炭本身具有良好的导热(散热)、耐高温、耐腐蚀、自润滑、化学稳定性好、热膨胀系数低等一系列的优势，即铝合金可以通过竹炭本身获取这些优点。但是竹炭本身的机械强度较低，且内部带有少量的气孔，会降低铝合金的强度，所以在竹炭的基础上，本发明增加了辅助添加剂——高岭土粉，高岭土的主要材质为铝、硅等的氧化物及组合物，是制备陶瓷的主要原料，作为添加剂加入到竹炭中，不仅可以填充竹炭的内部气孔，提升竹炭的强度，同时提升合金的耐磨、抗氧化性能，并具有补强的效果。同时，本发明还对竹炭进行浸银处理，由于高岭土粉只能部分填充竹炭内部气孔，且填充强度较弱，这里通过浸银的方式进行气孔填塞，最大限度增加竹炭的密实程度，并使得浸银竹炭材料提升与合金的契合度。

而由于铝合金本身不是单纯的由一种添加材料来决定性能的，所以需要根据产品本身进行添加元素及含量的改变，以保证最终产品的性能。滑块因其传动方式的单一性，需要保证其运行的稳定性。所以这里采用Mn来替代Zr，并控制Mn的含量为Zr的2倍，同时相应的提升Si、Ni元素的含量。从减少合金相的复杂程度以及提升添加元素在合金中的占比，可以有效避免铝合金的滑动撕裂，并提升滑块在滑动时的韧性。

同时，根据滑块的工作单一性，对浸银竹炭的具体组成进行了微调，降低了竹炭的含量，提高了纳米银的含量，即提升了银在竹炭中的占比，这有利于提高铝合金滑块的滑动平整性(主要利用银的材料亲和性，扩大竹炭等无机材料与合金的结合度，进而保证合金材料的均匀)。

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：

超静音滚轮铰链链接滑块的制备方法，包括如下步骤：

(1)前处理：按上述原料进行称取，将超细竹炭进行真空预加热，再将高岭土粉均匀铺洒于竹炭表面，继续加热并加压形成复合竹炭，然后将纳米银沉积于复合竹炭表面，自然冷却、破碎得浸银竹炭颗粒；

(2)冶炼：将除浸银竹炭外的所有材料混合熔融形成合金液，自然冷却至半固态，将浸银碳颗粒均匀铺洒在半固态合金表面并压入，继续加热至合金呈液态并充分混合，冷却得合金块；

(3)制粉成型：将合金块进行循环氢化-去氢化处理形成合金粉末，将粉末填入模具中压制成滑块半成品；

(4)成品：将滑块半成品烧结后热处理得滑块成品。

本发明在滑块的制备过程中，利用真空沉积的方法将银沉积于竹炭表面，再依靠加压的方式，将银压入竹炭内部，起到充分填实气孔的效果，显著增大了浸银竹炭的密度，进而提升了合金的致密程度，提升合金的综合性能。而采用粉末冶金的方法进行滑块的制备，如何获取合适的粉末粒径，对成型烧结的产品性能造成较大的影响。本发明采用循环氢化-去氢化的制粉工艺，不仅获得合适滑块的颗粒大小，同时能显著降低合金中存在的杂质元素含量。本发明优选对合金块在650℃，0.5MPa的条件下，循环5次获得粒径在10-50μm，O含量低于2000μg/g、H含量低于20μg/g的优质合金粉，最终形成综合性能好的滑块。循环氢化-去氢化的制粉工艺还能赋予粉末有一定的吸音效果，进而获得静音的滑块。

作为优选，步骤(1)所述真空预加热的温度为竹炭表面出现黏滑态碳石墨的温度。

在竹炭表面出现黏滑态时，其实已经有部分竹炭石墨化，提升竹炭自身的自润滑性能，并提供高岭土进入竹炭内部的途径，且使得银在较小的施加压力下更好的渗入气孔中去。

作为优选，步骤(3)所述循环氢化-去氢化处理的次数为5-7次。

作为优选，步骤(4)所述时效处理的温度为150-250℃，时效处理的时间为6-10h。

由于合金的材料组成及含量发生了变化，在制备后期，需要进行时效处理来提升合金的硬度和强度，同时消除滑块在长期使用中尺寸、形状发生变化的可能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明中的竹炭本身可以作为碳元素的一种，对铝合金进行辅助增强，而竹炭本身具有良好的导热(散热)、耐高温、耐腐蚀、自润滑、化学稳定性好、热膨胀系数低等一系列的优势。

(2)本发明的高岭土作为添加剂加入到竹炭中，不仅可以填充竹炭的内部气孔，提升竹炭的强度，同时提升合金的耐磨、抗氧化性能，并具有补强的效果。

(3)本发明还对竹炭进行浸银处理，通过浸银的方式进行气孔填塞，最大限度增加竹炭的密实程度，并使得浸银竹炭材料提升与合金的契合度。

(4)本发明通过改变合金添加元素的成分及含量变化，并结合时效处理工艺，使得铝合金能更适合滑块的性能提升。

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

配料：按上述铝合金配比称取原料，包括浸银竹炭：0.3％、Si：0.15％、Mn：0.3％、Ni：0.09％、余量为Al和杂质，其中浸银竹炭由含量占浸银竹炭的74％的超细竹炭、含量占浸银竹炭的17％的纳米银颗粒、含量占浸银竹炭的9％的高岭土粉组成，且纳米银颗粒在超细竹炭上的分布为50颗纳米银/mm²竹炭；

前处理：将超细竹炭进行真空预加热至竹炭表面出现黏滑态碳石墨，再将高岭土粉均匀铺洒于竹炭表面，继续加热并加压形成复合竹炭，然后将纳米银沉积于复合竹炭表面，自然冷却、破碎得浸银竹炭颗粒；

冶炼：将除浸银竹炭外的所有材料混合熔融形成合金液，自然冷却至半固态，将浸银碳颗粒均匀铺洒在半固态合金表面并压入，继续加热至合金呈液态并充分混合，冷却得合金块；

制粉成型：将合金块进行循环氢化-去氢化处理6次形成合金粉末，将粉末填入模具中压制成滑块半成品；

成品：将滑块半成品烧结后在200℃下时效处理8h得滑块成品。

实施例2

配料：按上述铝合金配比称取原料，包括浸银竹炭：0.1％、Si：0.1％、Mn：0.2％、Ni：0.06％、余量为Al和杂质，其中浸银竹炭由含量占浸银竹炭的70％的超细竹炭、含量占浸银竹炭的22％的纳米银颗粒、含量占浸银竹炭的8％的高岭土粉组成，且纳米银颗粒在超细竹炭上的分布为20颗纳米银/mm²竹炭；

实施例3

配料：按上述铝合金配比称取原料，包括浸银竹炭：0.5％、Si：0.2％、Mn：0.4％、Ni：0.12％、余量为Al和杂质，其中浸银竹炭由含量占浸银竹炭的78％的超细竹炭、含量占浸银竹炭的12％的纳米银颗粒、含量占浸银竹炭的10％的高岭土粉组成，且纳米银颗粒在超细竹炭上的分布为80颗纳米银/mm²竹炭；

实施例4

制粉成型：将合金块进行循环氢化-去氢化处理5次形成合金粉末，将粉末填入模具中压制成滑块半成品；

成品：将滑块半成品烧结后在150℃下时效处理6h得滑块成品。

实施例5

制粉成型：将合金块进行循环氢化-去氢化处理7次形成合金粉末，将粉末填入模具中压制成滑块半成品；

成品：将滑块半成品烧结后在250℃下时效处理10h得滑块成品。

实施例6

与实施例1的区别仅在于，实施例6铝合金原料中浸银竹炭的含量为0.05％。

实施例7

与实施例1的区别仅在于，实施例7铝合金原料中浸银竹炭的含量为0.55％。

实施例8

与实施例1的区别仅在于，实施例8浸银竹炭的纳米银颗粒在超细竹炭上的分布为19颗纳米银/mm²竹炭。

实施例9

与实施例1的区别仅在于，实施例9浸银竹炭的纳米银颗粒在超细竹炭上的分布为81颗纳米银/mm²竹炭。

实施例10

与实施例1的区别仅在于，实施例10铝合金原料中Mn的含量为0.19％。

实施例11

与实施例1的区别仅在于，实施例11铝合金原料中Mn的含量为0.41％。

实施例12

与实施例1的区别仅在于，实施例12循环氢化-去氢化处理的次数为4次。

实施例13

与实施例1的区别仅在于，实施例13循环氢化-去氢化处理的次数为8次。

实施例14

与实施例1的区别仅在于，实施例14时效处理的温度为140℃。

实施例15

与实施例1的区别仅在于，实施例15时效处理的温度为260℃。

实施例16

与实施例1的区别仅在于，实施例16时效处理的时间为5h。

实施例17

与实施例1的区别仅在于，实施例17时效处理的时间为11h。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，对比例1的铝合金成分中不含浸银竹炭。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，对比例2的浸银竹炭中不含高岭土粉。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，对比例3的铝合金成分中不含Mn。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，对比例4直接将浸银竹炭与其他原料混合熔融形成合金块。

对比例5

与实施例1的区别仅在于，对比例5不对合金块进行循环氢化-去氢化处理。

将实施例1-17及对比例1-5的滑块进行测试，测试其强度、伸长率、耐腐蚀性和硬度，结果如表1所示：

表1：实施例1-17及对比例1-5中滑块的性能

表中耐蚀性数据是指蜗杆表面出现蚀点的时间，而Mn的存在和含量及其他元素的种类、含量变化均造成了滑块的性能较大的改变，是难以分割的联动效果。

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.超静音滚轮铰链链接滑块，其特征在于，所述的滑块由铝合金制成，所述的铝合金由如下质量百分比的原料组成：浸银竹炭：0.1-0.5%、Si：0.1-0.2%、Mn：0.2-0.4%、Ni：0.06-0.12%、余量为Al和杂质;所述浸银竹炭的成分由超细竹炭、纳米银颗粒、高岭土粉组成;所述超细竹炭的含量占浸银竹炭的70-78%、纳米银颗粒占浸银竹炭的12-22%、高岭土粉占浸银竹炭的5-10%；所述浸银竹炭的制备过程为：将超细竹炭进行真空预加热，再将高岭土粉均匀铺洒于竹炭表面，继续加热并加压形成复合竹炭，然后将纳米银沉积于复合竹炭表面，自然冷却、破碎得浸银竹炭颗粒。

2.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于，所述浸银竹炭的纳米银颗粒在超细竹炭上的分布为20-80颗纳米银/mm²竹炭。