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CN104988492A - 镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法 - Google Patents

镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法 Download PDF

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CN104988492A
CN104988492A CN201510434026.1A CN201510434026A CN104988492A CN 104988492 A CN104988492 A CN 104988492A CN 201510434026 A CN201510434026 A CN 201510434026A CN 104988492 A CN104988492 A CN 104988492A
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CN
China
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magnesium alloy
groove
alloy component
preparation
coating layer
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Pending
Application number
CN201510434026.1A
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English (en)
Inventor
马冰
贾利
冯胜强
刘光
郑子云
刘红伟
崔烺
陈杰
李娜
杨武林
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China Weapon Science Academy Ningbo Branch
Chinese Academy of Ordnance Science Ningbo Branch
Original Assignee
Chinese Academy of Ordnance Science Ningbo Branch
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Abstract

一种镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤表面预处理：对镁合金构件表面进行刻槽，刻槽后进行喷砂处理，然后用丙酮洗净；涂层制备：采用冷喷涂在镁合金构件表面制备纳米Al-Zn合金涂层，聚氯乙烯封孔：将聚氯乙烯平铺在涂层上面。采用冷喷涂工艺，能够使纳米Al-Zn合金粉末的纳米结构完整的保留下来，从而使其优异的性能得到保留。对制备好的Al-Zn合金涂层采用聚氯乙烯进行封孔处理，制备出的复合涂层对基体的保护作用进一步加强，耐腐蚀性能进一步提高。

Description

镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁合金表面处理方法。
背景技术
镁合金具有很高的比强度、比刚度、比弹性模量，还具有良好的导热、导电性、尺寸稳定性、电磁屏蔽性、可加工性等优点，在航空、航天、汽车、机械等方面有广阔的应用前景，被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”。也是实际应用中最轻的金属结构材料之一。
然而，镁是一种非常活泼的金属，具有极高的化学和电化学活性，极易被腐蚀，即使将其置于空气中，它的表面都会形成一种很薄的氧化膜，大大地限制了它的应用范围，因而，镁合金的防护问题越来越受到人们的重视。
目前，镁合金表面防护多用等离子体微弧阳极氧化、电镀、电化学镀等方法，但这些方法在起到防护作用的同时，还会产生一些负面的影响。比如电镀和电化学镀往往会带来环境的污染。
还可以在镁合金表面进行热喷涂，如镁合金表面热喷涂铝合金等，但是由于热喷涂时温度较高，会引起镁合金的相变、部分元素分解和挥发以及氧化等。因此，急需探索一种节能、环保和高效的防护技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
表面预处理：对镁合金构件表面进行刻槽，刻槽后进行喷砂处理，然后用丙酮洗净；
涂层制备：采用冷喷涂在镁合金构件表面制备纳米Al-Zn合金涂层，Al和Zn的质量比为1:1，镁合金构件固定不动，喷枪对其直线喷涂，喷涂气体采用氮气，载气温度为500℃～600℃，送粉压力为3.5MPa～4.5MPa，喷涂距离为20～35mm，气体流量为60～70m3/hr，送粉量为2.8～3.5m3/hr。
聚氯乙烯封孔：将聚氯乙烯平铺在涂层上面，厚度约为50～200μm，在150～200℃的干燥炉中加热50～80min后取出。涂层成功制备后对其进行盐雾腐蚀试验。
进一步，所述的刻槽条件如下：使用Ansys软件对刻槽方案进行仿真模拟分析，采用V型槽，槽均匀分布于镁合金构件表面且槽与槽之间无间隔，并且采用如下之一的槽型：
第一种：槽宽3.65mm，槽深5mm，底部圆角半径R0.5mm，倒V型顶尖宽0.3mm；
第二种：槽宽3.65mm，槽深5mm，底部圆角半径R1.0mm，倒V型顶尖宽0.3mm；
第三种：槽宽3.65mm，槽深5mm，底部圆角半径R1.25mm，倒V型顶尖宽0.3mm；
第四种：槽宽2.67mm，槽深5mm，夹角30°；
第五种：槽宽2.67mm，槽深5mm，夹角60°。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用冷喷涂可以避免现有技术中提到的各种防护措施的弊端。在提高构件及装备轻量化的同时，提高其技术指标、可靠性和安全期服役性能，必将产生重大的经济效益，为镁合金的大量应用提供防护技术基础。
相比其它传统的涂层制备方法，本发明采用冷喷涂工艺，能够使纳米Al-Zn合金粉末的纳米结构完整的保留下来，从而使其优异的性能得到保留。对制备好的Al-Zn合金涂层采用聚氯乙烯进行封孔处理，制备出的复合涂层对基体的保护作用进一步加强，耐腐蚀性能进一步提高。
镁合金表面冷喷涂Al-Zn合金/聚氯乙烯防腐复合涂层的研究还较少，镁合金由于其自身易氧化的因素也对冷喷涂工艺提出了较高的要求，因此冷喷涂工艺条件也至关重要。
附图说明
图1为冷喷涂涂层制备示意图。
图2为实施例1所得涂层显微组织照片。
图3为实施例2所得涂层显微组织照片。
图4为实施例3所得涂层显微组织照片。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
①刻槽方案对镁合金基体进行刻槽，槽应当均匀分布于基体表面且槽与槽之间无间隔，采用V型槽，槽宽2.67mm，槽深5mm，夹角30°，刻槽后进行喷砂处理，然后用丙酮洗净。
②设置喷涂工艺参数：
送粉气体：氮气；气体温度：500℃；喷涂距离：30mm；气体压力：3.5MPa；气体流量：70m3/hr；送粉量：2.8m3/hr。
③对步骤①处理的镁合金基体进行喷涂，如图1所示，镁合金构件1固定不动，喷枪2对其直线喷涂。
④采用聚氯乙烯对步骤③处理的涂层进行封孔处理。厚度为100μm，在170℃的干燥炉中加热60min后取出。
⑤结合图2所示，对制备好的涂层进行盐雾试验及微观组织结构分析。
试样编号 结合强度/MPa 盐雾腐蚀时间/h 表面平均硬度/Hv
1(AZ91镁合金) 27 1000 70.1
2(AZ91镁合金) 30 1000 68
3(AZ91镁合金) 27 1000 70
实施例2：
①刻槽方案对镁合金基体进行刻槽，槽应当均匀分布于基体表面且槽与槽之间无间隔，采用V型槽，槽宽2.67mm，槽深5mm，夹角30°，刻槽后进行喷砂处理，然后用丙酮洗净。
②设置喷涂工艺参数：
送粉气体：氮气；气体温度：550℃；喷涂距离：30mm；气体压力：4.0MPa；气体流量：65m3/hr；送粉量：3.0m3/hr。
③对步骤①处理的镁合金基体进行喷涂，镁合金构件固定不动，喷枪对其直线喷涂。
④采用聚氯乙烯对步骤③处理的涂层进行封孔处理。厚度为100μm，在170℃的干燥炉中加热60min后取出。
⑤结合图3所示，对制备好的涂层进行盐雾试验及微观组织结构分析。
试样编号 结合强度/MPa 盐雾腐蚀时间/h 表面平均硬度/Hv
1(AZ91镁合金) 35 1000 76
2(AZ91镁合金) 39 1000 77.9
3(AZ91镁合金) 39 1000 77.4
实施例3：
①刻槽方案对镁合金基体进行刻槽，槽应当均匀分布于基体表面且槽与槽之间无间隔，采用V型槽，槽宽2.67mm，槽深5mm，夹角30°，刻槽后进行喷砂处理，然后用丙酮洗净。
②设置喷涂工艺参数：
送粉气体：氮气；气体温度：600℃；喷涂距离：30mm；气体压力：4.5MPa；气体流量：60m3/hr；送粉量：3.5m3/hr。
③对步骤①处理的镁合金基体进行喷涂，镁合金构件固定不动，喷枪对其直线喷涂。
④采用聚氯乙烯对步骤③处理的涂层进行封孔处理。厚度为100μm，在170℃的干燥炉中加热60min后取出。
⑤结合图4所示，对制备好的涂层进行盐雾试验及微观组织结构分析。
试样编号 结合强度/MPa 盐雾腐蚀时间/h 表面平均硬度/Hv
1(AZ91镁合金) 47 1000 82.6
2(AZ91镁合金) 43 1000 84
3(AZ91镁合金) 46 1000 84.8

Claims (2)

1.一种镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
表面预处理：对镁合金构件表面进行刻槽，刻槽后进行喷砂处理，然后用丙酮洗净；
涂层制备：采用冷喷涂在镁合金构件表面制备纳米Al-Zn合金涂层，Al和Zn的质量比为1:1，镁合金构件固定不动，喷枪对其直线喷涂，喷涂气体采用氮气，载气温度为500℃～600℃，送粉压力为3.5MPa～4.5MPa，喷涂距离为20～35mm，气体流量为60～70m3/hr，送粉量为2.8～3.5m3/hr；
聚氯乙烯封孔：将聚氯乙烯平铺在涂层上面，厚度为50～200μm，在150～200℃的干燥炉中加热50～80min后取出。
2.根据权利要求1所述的镁合金构件表面耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于所述的刻槽条件如下：采用V型槽，槽均匀分布于镁合金构件表面且槽与槽之间无间隔，并且采用如下之一的槽型：
第一种：槽宽3.65mm，槽深5mm，底部圆角半径R0.5mm，倒V型顶尖宽0.3mm；
第二种：槽宽3.65mm，槽深5mm，底部圆角半径R1.0mm，倒V型顶尖宽0.3mm；
第三种：槽宽3.65mm，槽深5mm，底部圆角半径R1.25mm，倒V型顶尖宽0.3mm；
第四种：槽宽2.67mm，槽深5mm，夹角30°；
第五种：槽宽2.67mm，槽深5mm，夹角60°。
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