[发明专利]一种机器人支撑板及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人支撑板及其制备工艺，属于金属材料领域。

背景技术

铝合金是指以铝为基础，加入一定量的镁、硅、钼、铬、锰等元素并控制杂质元素含量而组成的合金体系。铝合金具有高强度、高硬度、重量轻和良好的延展性，特别适合于作结构材料，因此被广泛应用于国防工业和民用工业中，尤其在汽车、摩托车、枪械和家电行业中占有重要地位。

机器人以其使用方便、功能多样、解放人劳动力等优点被广泛用于各个行业。机器人不仅仅是内部计算机的运行，承载其内部结构的外部材料同样至关重要。铝合金以其高强度、低密度、耐蚀性好而被广泛使用。

传统的铝合金制品通常采用压力加工，使被加工的铝(坯、锭等)产生塑性变形，然后根据铝材加工温度不同分冷加工和热加工两种。铝材的主要加工方法有：轧制、锻造、挤压等。一般的合金材料和加工方法可以满足普通环境下的使用，但是在提升铝合金的性能上(如强度、硬度)依然需要深入研究。

针对传统铝合金裂纹多、延伸率差等缺点，公开号106048379A公开了一种通过在铝合金中加入稀土、锶等元素来提高产品的韧性、延伸率。然而，仅仅提升铝合金的韧性、延伸率等性能并不能使铝合金应对复杂的环境。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种高强度、高硬度、耐蚀以及低杂质元素的机器人支撑板。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机器人支撑板，所述的机器人支撑板由铝合金制成，所述铝合金的成分及其质量百分比为：Ta：1-3％、Si：0.5-1.5％、Hf：1-3％、Sn：0.1-0.2％、C：0.1-0.3％、余量为Al和杂质。

在目前的铝合金或其他合金成分中，Ta、Hf元素的使用还比较少，但是，作为一种金属，Ta与Hf对合金的性能有极大地提升。钽本身具有加工性能好、化学稳定性高、抗液态金属腐蚀能力强等优异性能，其与C形成的二元合金相，结构稳定，增强铝合金的强度和耐蚀性。Hf具有延展性、抗氧化性和耐高温等特性，是一种良好的合金材料，Hf与Ta会形成二元合金体系，使得铝合金具有高蠕变强度。

作为优选，在所述铝合金成分中，杂质中各含量为H＜0.005％、O＜0.015％。铝合金中的H容易造成材料氢碎，在制备过程中，应时刻注意空气的混入。

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：

一种机器人支撑板的制备工艺，所述的方法包括如下步骤：

(1)配料：按上述铝合金的成分及其质量百分比称取原料并熔炼、浇注成铝合金板；

(2)热处理：将铝合金板加热至200-400℃，先在其表面撒上一层P粉，保持30-50min，再铺上一层Na粉，保持3-5min，然后退火处理；

(3)成型：将热处理后的铝合金板切削、机加工成机器人支撑板半成品；

(4)表面处理：在机器人支撑板半成品表面均匀覆盖一层镁粉，然后进行表面离子束轰击处理，得机器人支撑板成品。

具有高强度兼有高韧性、低脆性转变温度的铝合金是较理想的结构材料，而晶粒细化是最直接有效的途径。细化晶粒可以通过变形工艺或者相变工艺来完成，P作为一种铝合金变质剂，在铝合金半固态下渗入，与铝生成溶点高且细小的AlP化合物，AlP具有与硅相近的晶格结构和晶格常数，成为了Si结晶时的异质核心，产生异相生核作用，促使熔液中的硅晶坯和原子快速生长为晶核，使晶核数量大大增加，从而实现晶粒细化。Na的加入，可以与铝合金表层的Sn形成Na₂SnO₃，当产品表面防护层破损后，在含电解质的水环境中，析出Na₂SnO₃盐，增强铝合金表面钝化效果，提升其耐腐蚀性能。

最后，本发明通过在铝合金表面覆盖镁粉，再进行氦离子束高速轰击，使铝合金表面的各种元素的原子与镁原子相互熔合，形成新的表面合金相，即形成合金保护膜，大大增强了铝合金的耐腐蚀性能。

作为优选，在机器人支撑板的制备工艺中，所述P粉、Na粉、Mg粉为300-400目的粉末。控制材料粉末粒径可以使材料更易融入铝合金中，减少材料间的空隙，降低产品裂纹产生概率。

作为优选，在步骤(3)中，所述热处理中退火温度为400-600℃，保持该温度1-2h，冷却速度为10-20℃/min，冷却至室温。退火能改善产品切削加工性，消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，同时细化晶粒，均匀材料组织和改善材料性能。