CN120272791A 一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺 （浙江乔老爷铝业有限公司）

(19)国家知识产权局地址324400浙江省衢州市龙游县模环乡(72)发明人徐玉美周雪婷乔天冠乔冠男田元新邱明意曹许波邱华杰公司33477本发明公开了一种电动车踏板用高强度铝6y2422.根据权利要求1所述的一种电动车踏板用高强度铝合金，其特征在于：所述稀土元素3.一种权利要求1-2任一项所述的电动车踏板用高强度铝合金的制备工艺，其特征在S1、梯度控温熔炼：第一阶段升温至680℃-710℃熔炼A1基体，第二阶段升温至720℃-750℃加入Cu、Si、Mg,第三阶段升温至760℃-780℃加入Zn、Mn、Cr,第四阶段升温至790℃-S2、电磁搅拌精炼：在780℃-800℃下施加频率20Hz-40Hz的旋转磁场，搅拌时间15-30S3、复合变质处理：加入0.05%-0.12%Al-5Ti-B中间合金和0.03%-0.08%A1-10Sr中间合4.根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于：所述S1中每个阶段的升温速率为3℃/min-5℃/min,各阶段间隔通入氩气保护5-8分钟。5.根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于：所述S2中磁场强度为0.8-1.5T,搅拌过程同步施加超声波处理，频率28-35kHz。6.根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于：所述前期制品再进行如下处理：时效处理：第一阶段160-180℃保温8-12小时，第二阶段120-140℃保温16-20小时，获得中间制品。7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于：所述中间制品表面经微弧氧化处理，电解液包含硅酸钠12-18g/L、磷酸二氢钾6-10g/L、氢氧化钠3-5g/L,电压400-500V,处理时8.一种电动车踏板，其特征在于，采用权利要求1-2任一项所述的铝合金制成。3一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺技术领域[0001]本发明涉及铝合金制备技术领域，具体为一种电动车踏板用高强度铝合金制备工背景技术[0002]传统的电动车踏板常采用普通铝合金材料制作，这些材料在强度和韧性方面存在明显不足。在日常使用中，踏板频繁承受骑行者的踩踏力以及各种复杂路况下的冲击载荷，普通铝合金踏板容易出现变形、磨损甚至断裂等问题。[0003]此外，普通铝合金踏板的耐腐蚀性较差。电动车在使用过程中，经常会面临雨水、泥水的侵蚀以及潮湿环境的影响，这使得踏板表面极易发生腐蚀现象。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，该制备方法能够解决上述问题。[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电动车踏板用高强度素0.03-0.12份。[0007]优选地，所述电动车踏板用高强度铝合金的抗弯强度≥600MPa、腐蚀速率≤8mg/(m²·h)、200万次疲劳循环后残余变形量≤0.12mm。[0008]一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，包括以下步骤：S1、梯度控温熔炼：第一阶段升温至680℃-710℃熔炼A1基体，第二阶段升温至720℃-750℃加入Cu、Si、Mg,第三阶段升温至760℃-780℃加入Zn、Mn、Cr,第四阶段升温至790S2、电磁搅拌精炼：在780℃-800℃下施加频率20Hz-40Hz的旋转磁场，搅拌时间15-30分钟；S3、复合变质处理：加入0.05%-0.12%A1-5Ti-B中间合金和0.03%-0.08%A1-10Sr中S4、阶梯式冷却：以5℃/min-8℃/min冷却至680℃-700℃保温1-[0009]优选地，所述S1中每个阶段的升温速率为3℃/min-5℃/min,各阶段间隔通入氩气保护5-8分钟。[0010]优选地，所述步骤S2中磁场强度为0.8-1.5T,搅拌过程同步施加超声波处理，频率4时效处理：第一阶段160-180℃保温8-12小时，第二阶段120-140℃保温16-20小[0012]优选地，所述中间制品表面经微弧氧化处理，电解液包含硅酸钠12-18g/L、磷酸二氢钾6-10g/L、氢氧化钠3-5g/L,电压400-500V,处理时间15-25分钟，获得高强度铝合金。[0013]与现有技术相比，本发明提供了一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，具备复合变质处理、固溶和时效处理等，增强了铝合金的抗弯强度和抗疲劳性能；梯度控温熔炼与双级时效处理工艺相互配合，能够发挥协同促进作用，极大地优化铝合金的耐腐蚀性能，为电动车踏板提供更可靠的材料保障，有效延长其在复杂环境下的使用寿命，降低维护成附图说明[0014]图1为本发明对比例和实施例关于耐腐蚀性能测试的折线图；图2为本发明对比例和实施例关于抗弯强度测试的柱状图。具体实施方式[0015]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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。[0016]抗弯强度测试：依据GB/T228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》以及相关铝合金材料测试的行业标准。这些标准规定了金属材料拉伸试验的通用要求，包括试样的制备、试验设备、试验条件和结果计算等方面，为准确测定铝合金的抗弯强度提供了规范指导。试样制备：从电动车踏板用铝合金材料上截取标准尺寸的矩形试样，试样长度为200mm,宽度为20mm,厚度与实际踏板厚度一致(在3mm-设备安装：将制备好的试样安装在万能材料试验机(型号：WDW-100E)的弯曲夹具上，试样的跨距设置为160mm,保证加载点位于跨距中心位置；加载测试：以缓慢且均匀的速率对试样施加弯曲载荷，加载速率控制在0.5mm/min。在加载过程中，持续记录试样所承受的载荷以及对应的挠度变化。随着载荷的增加，试样逐渐发生弯曲变形，直至达到规定的破坏条件(如出现明显裂纹或断裂),此时记录下最大载荷值；测试仪器：使用的万能材料试验机(WDW-100E)由济南某知名试验机制造企业生产，该设备具备高精度的载荷测量系统和位移测量系统，载荷测量精度可达±0.5%,位移测量精度可达±0.01mm,能够满足对铝合金抗弯强度测试的高精度要求。[0018]抗疲劳性能测试：遵循GB/T37616-2019《铝合金挤压型材轴向力控制疲劳试验方5法》。该标准详细规定了铝合金挤压型材在轴向力控制下进行疲劳试验的方法，包括试验设备、试样、试验程序、试验结果的评定等内容，为评估铝合金在循环载荷下的性能提供了可靠依据。[0019]测试步骤：试样准备：选取与抗弯强度测试相同尺寸和加工工艺的铝合金试样。在试样表面粘贴应变片，用于监测疲劳过程中的应变变化。应变片需粘贴牢固，且位置准确，避免影响测试结果。[0020]设备调试：将试样安装在疲劳试验机(型号：MTS810)上，调整试验参数。设定循环载荷的最大值和最小值，最大载荷根据踏板实际使用中可能承受的最大力的1.5倍确定，最小载荷为0。循环频率设置为10Hz,模拟实际骑行过程中的加载频率。[0021]疲劳测试：启动疲劳试验机，开始对试样进行循环加载。在测试过程中，实时监测试样的应变、循环次数等数据。当试样出现裂纹或断裂，或者达到预定的200万次循环次数时，停止试验。记录下此时的循环次数以及试样的残余变形量。残余变形量通过高精度位移[0022]测试仪器：MTS810疲劳试验机是美国控制技术，能够精确控制加载力的大小和频率，保证试验过程的稳定性和准确性。其最大加载能力可达100kN,满足对电动车踏板用铝合金抗疲劳性能测试的需求。[0023]盐雾试验腐蚀速率测试相关国标为GB/T10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试[0024]以下是详细的测试步骤：准备试样：选取合适的金属材料或涂覆金属材料试样，根据需要进行清洗、打磨等[0025]安装试样：将试样悬挂或放置在盐雾试验箱内，注意试样的位置和角试样的主要表面与铅垂线成15度至30度的倾斜，且与喷雾的主要流动方向平行，同时要保证试样之间相互不接触，也不接触到金属性导体或其他可能影响试验结果的物质，以确保试样能充分均匀地接触盐雾。[0026]配置盐雾溶液：按照标准规定，使用分析纯的氯化钠和蒸馏水配制盐雾溶液。例如中性盐雾试验，溶液浓度为(50±10)g/L,在25℃时用pH试纸测定溶液的pH值应为6.5-7.5,超出范围时可加入分析纯盐酸或氢氧化钠溶液进行调整，配制好的溶液需经过滤后方可使[0027]开始试验：启动盐雾试验箱，将盐雾溶液喷洒在试样上，同时保持试验箱内的盐雾浓度、温度和湿度等参数稳定。如中性盐雾试验中，试验室温度需控制在35℃±1℃,压力桶温度为47℃±1℃,并维持一定的喷雾压力和喷雾量，一般喷雾量为1-2mL/80cm[0028]暴露时间：根据试验要求设定合适的暴露时间，可从几小时到数天不等，如中性盐雾试验可连续喷雾96小时等，具体时间根据产品或材料的相关标准或实际需求确定。[0029]观察与记录：在暴露期间，定期观察并记录试样的腐蚀情况，包括腐蚀的外观特数，以及溶液的pH值等。对于腐蚀速率的评估，可以通过称重法、电化学方法等进行测量和计算。例如，可在试验前后对试样进行称重，通过计6然后对试样进行后续处理和分析，如用低于38℃的清水清洗试样，去除表面附着的盐粒，再用毛刷或海绵去除腐蚀点以外的腐蚀生成物，最后可根据需要对试样进行干燥、称重等操作，以进一步分析腐蚀情况和计算腐蚀速率。[0031]测试所使用的相关仪器主要是盐雾试验箱。[0032]需要说明的是，本申请所采用的测试方法、相关标准以及测试设备不作为限定，本领域技术人员采用其他方式，可实现本发明中的目的即可。[0033]表1包含以下参数：材料：表明表格数据对应的材料是7075铝合金。7075铝合金是一种高强度铝合金，常用于航空航天、模具制造等领域，因为它具有较高的强度重量比。[0034]密度p/(kg·m³):数值为2810,表示7075铝合金每立方米的质量是2810千克。密度是材料的基本物理属性，用于计算材料的重量等。[0035]弹性模量E/GPa:数值为71,弹性模量也叫杨氏模量，是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。数值越大，材料越不容易发生弹性变形。7075铝合金的弹性模量为71GPa(吉帕斯卡)。[0036]泊松比v:数值为0.33,泊松比是材料横向应变与纵向应变的比值，反映了材料在受力时横向和纵向变形的关系。[0037]σ_HEL/GPa:数值为1.1,这里的σ_HEL是指材料的某种特定应力(比如Hugoniot弹性极限),单位是GPa,它表示材料在特定条件下能承受的应力值。[0038]实施例一一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，铝合金成分(重量份)为：Al85.0份，土元素(镧和铈质量比1:1)0.03份。梯度控温熔炼：第一阶段以3℃/min升温至680℃熔炼A1基体，通入氩气保护5分钟；第二阶段以3℃/min升温至720℃加入Cu、Si、Mg,通入氩气保护5分钟；第三阶段以3℃/min升温至760℃加入Zn、Mn、Cr,通入氩气保护5分钟；第四阶段以3℃/min升温至790℃加入[0040]电磁搅拌精炼：在780℃下施加频率20Hz、强度0.8T的旋转磁场，搅拌过程同步施[0041]复合变质处理：加入0.05%A1-5Ti-B中间合金和0.03%A1-10Sr中间合金。[0043]后续处理：固溶处理520℃保温4小时，水淬至50℃以下；时效处理第一阶段160℃保温8小时，第二阶段120℃保温16小时。[0044]表面处理：微弧氧化处理，电解液含硅酸钠12g/L、磷酸二氢钾6g/L、氢氧化钠3g/L,电压400V,处理15分钟。[0045]实施例二一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，铝合金成分(重量份)为：Al87.5份，7土元素(镧和铈质量比1:1.5)0.05份。梯度控温熔炼：第一阶段以4℃/min升温至690℃熔炼A1基体，通入氩气保护6分钟；第二阶段以4℃/min升温至730℃加入Cu、Si、Mg,通入氩气保护6分钟；第三阶段以4℃/min升温至770℃加入Zn、Mn、Cr,通入氩气保护6分钟；第四阶段以4℃/min升温至800℃加入[0047]电磁搅拌精炼：在790℃下施加频率30Hz、强度1.1T的旋转磁场，搅拌过程同步施[0048]复合变质处理：加入0.07%A1-5Ti-B中间合金和0.05%A1-10Sr中间合金。[0050]后续处理：固溶处理530℃保温5小时，水淬至50℃以下；时效处理第一阶段170℃保温10小时，第二阶段130℃保温18小时。[0051]表面处理：微弧氧化处理，电解液含硅酸钠15g/L、磷酸二氢钾8g/L、氢氧化钠4g/L,电压450V,处理20分钟。[0052]实施例三一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，铝合金成分(重量份)为：A190.0份，土元素(镧和铈质量比1:2)0.08份。梯度控温熔炼：第一阶段以4℃/min升温至700℃熔炼A1基体，通入氩气保护7分钟；第二阶段以4℃/min升温至740℃加入Cu、Si、Mg,通入氩气保护7分钟；第三阶段以4℃/min升温至775℃加入Zn、Mn、Cr,通入氩气保护7分钟；第四阶段以4℃/min升温至805℃加入[0054]电磁搅拌精炼：在795℃下施加频率35Hz、强度1.3T的旋转磁场，搅拌过程同步施[0055]复合变质处理：加入0.1%A1-5Ti-B中间合金和0.06%A1-10Sr中间合金。[0057]后续处理：固溶处理540℃保温5.5小时，水淬至50℃以下；时效处理第一阶段175℃保温11小时，第二阶段135℃保温19小时。[0058]表面处理：微弧氧化处理，电解液含硅酸钠16g/L、磷酸二氢钾9g/L、氢氧化钠4.5g/L,电压470V,处理22分钟。一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，铝合金成分(重量份)为：Al92.0份，土元素(镧和铈质量比1:2.5)0.1份。梯度控温熔炼：第一阶段以5℃/min升温至705℃熔炼A1基体，通入氩气保护7分钟；第二阶段以5℃/min升温至745℃加入Cu、Si、Mg,通入氩气保护7分钟；第三阶段以5℃/min升温至780℃加入Zn、Mn、Cr,通入氩气保护7分钟；第四阶段以5℃/min升温至810℃加入8[0061]电磁搅拌精炼：在800℃下施加频率40Hz、强度1.5T的旋转磁场，搅拌过程同步施加35kHz超声波处理，搅拌30分钟。[0062]复合变质处理：加入0.12%A1-5Ti-B中间合金和0.08%A1-10Sr中间合金。[0063]阶梯式冷却：以8℃/min冷却至700℃保温2小时，再以15℃/min冷却至室温。[0064]后续处理：固溶处理550℃保温6小时，水淬至50℃以下；时效处理第一阶段180℃保温12小时，第二阶段140℃保温20小时。[0065]表面处理：微弧氧化处理，电解液含硅酸钠18g/L、磷酸二氢钾10g/L、氢氧化钠5g/L,电压500V,处理25分钟。[0066]实施例五一种电动车踏板用高强度铝合金制备工艺，铝合金成分(重量份)为：Al92.5份，土元素(镧和铈质量比1:3)0.12份。[0067]制备工艺：梯度控温熔炼：第一阶段以5℃/min升温至710℃熔炼A1基体，通入氩气保护8分钟；第二阶段以5℃/min升温至750℃加入Cu、Si、Mg,通入氩气保护8分钟；第三阶段以5℃/min升温至780℃加入Zn、Mn、Cr,通入氩气保护8分钟；第四阶段以5℃/min升温至810℃加入[0068]电磁搅拌精炼：在800℃下施加频率40Hz、强度1.5T的旋转磁场，搅拌过程同步施加35kHz超声波处理，搅拌30分钟。[0069]复合变质处理：加入0.12%A1-5Ti-B中间合金和0.08%A1-10Sr中间合金。[0070]阶梯式冷却：以8℃/min冷却至700℃保温2小时，再以15℃/min冷却至室温。[0071]后续处理：固溶处理550℃保温6小时，水淬至50℃以下；时效处理第一阶段180℃保温12小时，第二阶段140℃保温20小时。[0072]表面处理：微弧氧化处理，电解液含硅酸钠18g/L、磷酸二氢钾10g/L、氢氧化钠5g/L,电压500V,处理25分钟。[0073]对比例一[0074]制备工艺：与实施例1相同。[0075]对比例二铝合金成分：同实施例3。[0076]制备工艺：不进行电磁搅拌精炼步骤，其余与实施例3相同。[0077]对比例三铝合金成分：同实施例3。[0078]制备工艺：不进行复合变质处理，其余与实施例3相同。[0079]对比例四铝合金成分：同实施例3。[0080]制备工艺：不进行固溶和时效处理，其余与实施例3相同。9[0081]对比例五购买市面上售卖的7075铝合金。[0084]表17075铝合金材料性能参数弹性模量E/泊松比v对各个分组进行依次实验编号，编号依次为GQDLVJ-2501、GQDLVJ-2502、GQDLVJ-2503、GQDLVJ-25010、GQDLVJ-25011,并对实施例和对比例的产品进行耐腐蚀性能、抗弯强度和疲劳循环后的残余变形量测试，盐雾试验腐蚀速率数值越低，代表耐腐蚀性能越好，反之，则[0085]表2对比例和实施例的各项性能测试结果抗弯强度(MPa)200万次疲劳循环后残余变形量(mm)6765699稀土元素的添加，以及完整的制备工艺，包括梯度控温熔炼、电磁搅拌精炼、复合变质处理、固溶和时效处理等，增强了铝