预涂层铝合金部件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金紧固件的制备方法及紧固件。所述方法通过提供一种不在其最后热处理状态的铝合金部件前驱体，其一种形式是其固溶处理／退火状态。也提供了一种可固化有机涂料。方法包括：阳极化处理部件前驱体，优选地在铬酸溶液中并且在阳极化过程中不化学密封；把有机涂料涂敷到铝合金部件前驱体上；沉淀硬化处理该涂层铝部件前驱体到其最后热处理状态，从而同时固化有机涂层。如果铝合金回火属自然时效类型，任选地在沉淀硬化时效之前把它稍微形变。该方法也可用于没有固溶处理／退火并时效的部件，方式是首先表层形变部件前驱体以便涂层的固化处理也把部件前驱体部分退火到最后所需形变状态。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂层铝合金部件的制备，更准确地说，涉及涂层铝铆 钉的制备。
技术介绍
紧固件用来机械连接飞机的不同结构元件和组合件，例如，一 个大型运输机典型地含有100万以上的紧固件例如螺栓，螺钉和铆钉。 紧固件由强合金例如钛合金、钢和铝合金制成。在某些情况下，紧固 件经热处理如通过沉淀硬化时效处理，以便对该特定合金达到尽可能 相当高的强度，以及其它所需性能。热处理通常包括一系列一个或多 个下述步骤在可控气氛中控制加热、在某温度下保持一段时间以及 控制冷却。对每一特定材料选择这些步骤以达到其所需物理机械性能。 在其它情况下，紧固件以加工态状态使用。通常的做法是用有机涂层涂敷某些类型的紧固件以防止紧固件 的基底金属腐蚀损坏。常用方法是，先制出紧固件再把它热处理到其 所需强度。热处理后，用苛性苏打浴腐蚀紧固件，以除去热处理中产 生的氧化皮。任选地，对紧固件进行阳极化处理。溶解在挥发性载液 中的涂料通过喷涂、浸渍或类似技术涂敷在紧固件上。挥发掉载液。 涂层紧固件加热到高温并保持一段时间以固化涂层。在结构生产中使 用成品紧固件。这种涂覆方法对于由高熔点基底金属制成的紧固件，例如由钢或 钛合金制成的紧固件，特别适用。这些紧固件在大大高于涂层固化温 度的温度下进行热处理。结果在完成紧固件热处理后进行的涂层的固 化并不有害地影响已处理基底金属的性能。另一方面，铝合金具有比钢和钛合金低得多的熔点，因而通常热 处理温度低得多。以往并不用可固化涂层涂敷高强度铝合金紧固件， 因为据观察，涂层的固化处理能有害地影响紧固件的强度。从而铝合 金紧固件比不固化处理的情况更易受腐蚀。另外，对于钛合金和钢， 有机涂层的存在促进了紧固件的安装。没有涂层意谓着安装铝紧固件 例如铆钉必须使用液态密封化合物以便防止腐蚀。液态密封化合物典 型地含有有毒成分，因而需要采取预防措施来保护使用它的人员并保 护环境。它也肮脏难于操作，并可能需要用苛性化学溶液代价昂贵地 清洗紧固件周围的区域。
技术实现思路
现在要求改进的方法来保护铝基紧固件例如铆钉。本专利技术满足这 种需要并进一步提供了相关的优越性。本专利技术提供了一种铝合金部件例如紧固件，更准确地铆钉的制备 方法。对于一个可热处理部件，部件进行热处理以具有好的机械性能 并且也使用固化有机涂层保护。对于冷加工部件，涂层是在部件仍处 于所需形变状态下涂敷和固化的。涂层的涂敷并不有害影响部件的最 终所需性能。完成本方法的附加成本在每个紧固件的未经保护的成本 上增加远不到百分之一。根据本专利技术，铝合金部件例如铆钉或其它紧固件的制备方法包括下述步骤提供一个不在其最终所需热处理和机械状态的铝合金部件 前驱体，提供一种可固化有机涂料。涂料含有的非挥发性部分主要是 有机物并且涂料在大约铝合金部件前驱体的热处理温度下可固化。该 方法进一步包括把有机涂料涂敷在铝合金部件前驱体上；在热处理 温度下把涂层铝部件前驱体热处理到其最终热处理状态，热处理时间 应足以把铝热处理到其最终所需热处理和机械状态，并同时固化有机 涂层；制成部件。当该方法用于高强度铝紧固件例如铆钉时产生了意外的出人意 料的技术和成本优越效果。铝合金紧固件呈现出由它本身或所需形变 状态经过热处理所产生的完全所需强度。达到规定强度值很重要，因为铆钉的用户，例如飞机的客户，不会允许牺牲机械性能以达到改善 的耐腐蚀性。相反，过去他们既要求令人满意的机械性能，也使用液 态密封料以达到令人满意的耐腐蚀性。另一方面在本方法中，部件既有令人满意的机械性能；也有一个涂层来达到令人满意的防腐蚀性。 因而，在安装根据本专利技术方法制备的紧固件的过程中不需在紧固件及 紧固件在被镦锻之前插入的孔的接合面上施加液态密封料。对于大型货运机内的700,000以上的铆钉，安装方法不要求液态 密封料可对每架飞机节省几百万美元的成本。不使用液态密封料也改 善了紧固件安装中的工作质量，因为不可能象施加液态密封料时那样 漏下一些紧固件。涂层紧固件比未涂层紧固件在使用过程中更耐腐蚀。从下文优选实施例的更详细描述连同附图可明显看出本专利技术的 其它特性和优点，它们通过实施例描述了本专利技术的原理。附图说明图l是本专利技术方法第一个实施例的工艺流程图。图2A是本专利技术方法第二个实施例的一种形式下的工艺流程图。图2B是本专利技术方法第二个实施例的另一种形式下的工艺流程闺。图3是本专利技术方法第三个实施例的工艺流程图。 图4是用于连接两个工件的凸头铆钉紧固件在镦锻前的简要剖视图。图5是用于连接两个工件的顶锻铆钉紧固件在镦锻前的简要剖视图。图6是用于连接两个工件的埋头铆钉紧固件在镦锻前的简要剖视图。图7是图5的埋头铆钉紧固件在镦锻之后的简要剖视图。具体实施方式如图1所示，首先提供一个未处理(即未涂敷和退火的)部件。 本专利技术的优选实施例涉及制备紧固件例如铆钉，下文将重点讨论这些 部件。本专利技术的使用并不局限于紧固件和铆钉，相反它是更广义应用的。然而它在紧固件上的使用提供了将要讨论的特定优点。提供一个铆钉40，编号20，对一个铆钉，紧固件或其它加工到 其传统形状和尺寸的部件使用本专利技术，图4-6描述了处于把第一工件 42连接到第二工件44的安装中间阶段的三种类型的铆钉40，即处于 已安装到第一和第二工件之后但在镦锻之前。图4中的铆钉40在一端 有一个预制凸头46，图5中的铆钉40'是顶锻铆钉，每一端都没有预 制凸头，图6中的铆钉40"在一端有一个预制埋头46"，它位于部件 42的埋头孔内。本专利技术可用于这些和其它类型的铆钉。铆钉40由一种铝基合金制成。此处所用的"铝合金"或"铝基"是 指合金含有大于50重量百分比但小于100重量百分比的铝。典型地， 铝基合金含有大约85 - 95重量百分比的铝，其余为合金元素和少量杂 质。合金元素以精确控制的数量添加以便随意地调整铝合金的性能。 混合添加到铝中以调整其性能的合金元素包括，例如，镁、铜、锌以 及其它元素。在一个感兴趣的情况中，铝合金是可热处理的。部件首先被制成 所需形状，这种情况下是紧固件例如铆钉，选择的合金元素应使制作 形状可以被加工以具有相对柔软状态，优选地通过把它加热到高温保 持一段时间然后淬火到低温， 一种称为固溶处理/退火的工艺。在该固 溶处理/退火工艺中，溶质元素溶解进入合金母体(即固溶处理)并通 过快速淬火保留在固溶状态，母体本身同时退火(即退火)。部件经固溶处理/退火后，它可进一步经加工以提高其强度数倍从 而具有使用的所需高强度性能，这种典型地通过沉淀硬化时效工艺的 进一步的加工，可通过两种方式之一完成，即或者通过加热到某一高 温保持一段时间，称为人工时效，或通过在室温保持很长一段时间， 称为自然时效。在传统铝协会术语中，不同的人工时效沉淀处理，某 些结合有中间形变，产生了 T6， T7， T8或T9状态；而自然时效沉 淀处理产生T4状态(铝协会的热处理，合金类型术语及类似术语在该 行业中为人们接受，并将在此处使用)。某些合金要求人工时效，而 其它合金可能以任一方式时效处理。通常两种类型的材料都可制作铆钉。在两种类型的时效中，由于在铝合金基体中形成第二相粒子，典 型地称为析出物，结果出现强化。总起来说，所有导致其强化的工艺 步骤一般都称为"热处理"，其中部件经受一段或多段高温处理并保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铝合金部件的方法，包括以下步骤：提供一种铝合金部件前驱体，其初始尺寸大于部件的最后预定尺寸；形变该尺寸较大的部件前驱体毛坯至部件最后预定尺寸；提供一种可固化有机涂料，该涂料具有非挥发性部分，它主要是有机的并可在固化温度下可固化；把上述有机涂料涂敷到形变的部件前驱体上；在固化温度下加热所述涂敷的铝合金部件前驱体足够的时间至其最终状态，使有机涂料固化，并部分退火部件前驱体至最终部件所要求的形变状态，由此形成所述部件，该方法不包括固溶处理／退火步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SG琴尔，
申请(专利权)人：马克顿耐尔道格拉思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]