CN101357520A - 一种镁合金复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镁合金复合材料，该镁合金复合材料包括镁合金基材，其中，该镁合金复合材料还包括附着在所述镁合金基材上的镁层，所述镁层的纯度至少为99.99％以上。本发明还提供了该镁合金复合材料的制备方法。本发明提供的镁合金复合材料防腐蚀性能好而且塑性变形性很好。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金复合材料，还涉及该镁合金复合材料的制备方法。
背景技术
镁合金具有质量轻、比强度高、电磁屏蔽性好、可回收性好的优点，因而广泛用于各个领域，被誉为21世纪的绿色工程材料。但由于镁元素自身的腐蚀电位高，在潮湿环境下，极易同镁合金的杂质第二相形成原电池，使镁合金制品表面产生电偶腐蚀，影响产品的表面质量和使用性能。因此所有的镁合金制品必须经过防腐蚀处理以提高镁合金表面的耐腐蚀性能才可使用。
目前提高镁合金耐腐蚀性能的方法主要有以下几种：
1、提高镁合金的纯度。尽可能地降低镁合金中易与镁元素形成原电池的“危害元素”如铁、镍、铜、钴等的含量，从而提高镁合金的纯度。但这种方法对镁合金铸锭制备的工艺水平要求很高，操作复杂，而且成本很高；
2、对镁合金制品进行表面处理，例如通过化学转化、阳极氧化、微弧氧化等工艺来提高镁合金的耐腐蚀性。出于对环境的考虑，上述工艺均已有较大改进，化学转换法已经摒弃了Cr6+离子，使用Cr3+离子，或使用无Cr体系；在阳极氧化与微弧氧化工艺中，电解液也不再使用酸性体系而改用中性或碱性体系。然而上述工艺仍然存在一些缺陷：虽然上述表面处理方法已经有了一些工艺上的改进，但仍然存在大量化学品排放的问题，仍然会对环境有影响；随着上述处理过程的进行，由于溶液中的化学试剂逐渐被消耗，容易使前后处理过的产品性能不均一，所以需对产品的处理过程严格控制，使得工艺较为复杂；经过上述处理后所得到的膜层无法协同基体一同进行塑性变形(如冲压、精密锻造等)，容易发生脆裂而影响产品质量，因此只能对最终成形的产品进行表面处理，而对储存、运输等过程的镁合金半成品制件却无法适用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中经过防腐处理的镁合金产品塑性变形性较差的缺陷，提供一种防腐性能好同时塑性变形性好的镁合金复合材料。
本发明的另一个目的在于克服上述现有技术中对镁合金产品防腐处理所产生的化学排放影响环境的缺陷，提供一种没有化学排放而环保的本发明的镁合金复合材料的制备方法。
本发明提供了一种镁合金复合材料，该镁合金复合材料包括镁合金基材，其中，该镁合金复合材料还包括附着在所述镁合金基材上的镁层，所述镁层的纯度至少为99.99％。
本发明还提供了该镁合金复合材料的制备方法，该方法包括在真空蒸镀的条件下将镁蒸发，使镁沉积在镁合金基材的表面上形成镁层。
本发明提供的镁合金复合材料，塑性变形性很好，可以进行各种冲压和精密锻造成型而不会出现微弧氧化膜等的脆裂变形的现象，而防腐蚀性能与微弧氧化等化学处理后的镁合金材料相当。本发明的镁合金复合材料尤其适用于镁合金原材料的储存和运输等。
本发明提供的镁合金复合材料的制备方法，由于没有化学品的排放问题，因而具有环保的意义，而且操作简单，易于控制。
附图说明
图1为本发明制备镁合金复合材料真空蒸镀工艺过程的示意图。
具体实施方式
本发明提供的镁合金复合材料包括镁合金基材，其中，该镁合金复合材料还包括附着在所述镁合金基材上的镁层，所述镁层的纯度至少为99.99％。
根据本发明提供的镁合金复合材料，所述镁层的纯度越高，所含的有害杂质例如铁、镍、铜、钴等的含量越低，所得到的镁合金复合材料的耐腐蚀性越好。
根据本发明提供的镁合金复合材料，所述镁层的厚度只要可以达到使镁合金基材防腐的目的即可，从经济并且可以达到防腐目的的角度，所述镁层的厚度优选为5微米以上，更优选为5-20微米。
根据本发明提供的镁合金复合材料，镁合金基材可选用各种公知的镁合金基材，例如AZ91、AZ31、AZ61、AZ80、ZK60或AM60。
本发明提供的镁合金复合材料的制备方法包括，在真空蒸镀的条件下将镁蒸发，使镁沉积在镁合金基材的表面上形成镁层。
根据本发明提供的方法，所述真空蒸镀镁的条件为本领域技术人员公知的，例如该条件包括，加热温度为670-900℃、优选为670-870℃，真空度为10-3-10Pa、优选为10-3-6.67Pa，所述镁的纯度至少为99.8％，真空蒸镀的时间为30-120分钟。本发明所使用的镁通常是工业纯镁，工业纯镁的级别如下，特纯镁锭(99.99％)、高纯镁锭(99.98％)、特级镁锭(99.96％)、一级镁锭(99.95％)、二级镁锭(99.9％)以及三级镁锭(99.8％)。
根据本发明提供的方法，在工业纯镁中的杂质通常为铁、锰、镍和铜金属元素，它们的熔点分别为1540℃、1244℃、1452℃和1085℃，并且它们的沸点分别为3000℃、1900℃、3150℃和2595℃，而镁的熔点和沸点分别为670℃和1150℃，远远低于上述杂质的熔点和沸点，因此在加热至670-900℃时，镁得以蒸发而镀覆到镁合金基材上，而其它的杂质则残留下来，因此可以获得纯度达到至少99.99％的镁层。
根据本发明提供的方法，通常在对镁合金基材进行真空蒸镀之前，先对该基材进行前处理。
所述前处理过程包括脱脂和酸洗过程，具体过程如下：
脱脂过程：采用超声波清洗器清洗镁合金基材5-10min，以除去粘附的杂质，然后用浓度为5-10％的NaOH溶液清洗2-10min，除去基材表面的油脂。
酸洗过程：将脱脂后的基材放置于浓度为10-15％ pH值为4-5的磷酸铁中度酸性溶液中，酸洗5-10min，然后冲洗干净并烘干。
下面参照图1描述真空蒸镀的具体过程：
(1)将工业纯镁放置于真空蒸发炉1中的加热装置2上，将镁合金基材放置于工作台5上并密封，整个系统开始抽真空，当真空度达到10-3-10Pa时，关闭阀3(防止热量散失，提高加热速率)，启动加热装置2开始加热；
(2)将工业纯镁加热至670-900℃时，工业纯镁蒸发成镁蒸气，开启阀门3，此时真空蒸发炉1内的镁蒸气沿导管沉积于工作台5上的镁合金基材表面，30-120分钟以后，关闭阀门3，镁合金基材上沉积了5-20微米厚的镁层；
(3)关闭阀门6，启动惰性气体装置4，向管内通入惰性气体，给沉积了纯镁的制品降温，防止出炉后由于温度过高造成氧化，仍然保持阀门3关闭，防止空气进入真空蒸发炉1内造成污染；
(4)继续充入惰性气体，当内外压力相等时，从工作台5上取出沉积了镁层的制品。
下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细地描述。
实施例1
镁合金基材：选用型号为AZ91的镁合金
工业纯镁：采用工业特纯镁锭，纯度为99.99％
1、前处理
(1)脱脂：采用超声波清洗器清洗试样10min，除去基材表面粘附的杂质，然后用浓度为10％的NaOH溶液清洗5min，除去基材表面的油脂。
(2)酸洗：将脱脂后的基材放置于浓度为10％ pH值为4的磷酸铁中度酸性溶液中酸洗10min。
3、真空蒸镀
(1)将工业纯镁放置于真空蒸发炉1中的加热装置2上，将镁合金基材放置于工作台5上并密封，整个系统开始抽真空，当真空度达到10-3Pa时，关闭阀3(防止热量散失，提高加热速率)，启动加热装置2开始加热；
(2)将工业纯镁加热至700℃时，工业纯镁蒸发成镁蒸气，开启阀门3，此时真空蒸发炉1内的镁蒸气沿导管沉积于工作台5上的镁合金基材表面，30分钟以后，关闭阀门3，镁合金基材上沉积了5微米厚的镁层；
(3)关闭阀门6，启动惰性气体装置4，向管内通入惰性气体，给沉积了镁层的制品降温，防止出炉后由于温度过高造成氧化，仍然保持阀门3关闭，防止空气进入真空蒸发炉1内造成污染；
(4)继续充入惰性气体，当内外压力相等时，从工作台5上取出沉积了镁层的制品。
实施例2
镁合金基材：选用型号为AZ91的镁合金
工业纯镁：采用一级镁锭，纯度为99％
1、前处理
按照实施例1描述的方法进行前处理
2、真空蒸镀
按照实施例1描述的方法进行真空蒸镀，不同的是加热温度为870℃，系统的真空度为6.67Pa，真空蒸镀的时间为120分钟，在镁合金基材上得到20微米厚的镁层。
对比例1
采用DOW17阳极氧化工艺(为美国DOW公司，关于镁合金阳极氧化工艺)对型号为AZ91的镁合金基材进行阳极氧化，在该基材表面上形成20微米的氧化膜。
具体工艺操作条件如下：
性能测试方法
1、结合力
在10mm×10mm的氧化膜上，以1mm为间距，用锋利的刀刃划出大小均匀的100个小方格(划痕深度控制在使膜下的金属裸露)，统计膜脱落的小方格个数n1后，在膜上的划格区贴上宽为24mm的透明胶布，并用质量为1500g的钢块推轧5次以保证紧密结合，之后立即用垂直于膜面的力将胶带揭起，并再次统计膜脱落的小方格个数n2。评级方法采用百分制，膜的结合力分数G＝100-(n1+n2)。
2、腐蚀电流密度
采用Solartron SI 1287型电化学综合测试仪，以铂片作辅助电极、饱和甘汞电极作参比电极，采用动电位扫描测定电极材料的腐蚀电流密度(电解质为25℃下浓度为3.5％的NaCl水溶液)。所测得的腐蚀电流密度(icor)越低，表明该基材的耐腐蚀性越好。
3、塑性变形性
将待测试材料(150mm×125mm×0.6mm)放入拉伸模具中拉伸，拉伸深度为5mm，使用曲柄拉力机冲压该材料，目视观察材料是否出现裂纹。操作参数如下：
待测试材料的温度：350-380℃
拉伸模具的温度：340-370℃
待测试材料与拉伸模具之间所采用的润滑剂：二硫化钼
曲柄压力机的公称压力：1000kN；下降速度为1mm/s。
采用上述方法对实施例1及对比例1进行性能测试，所得到的结果列于表1中。
从表1的结果可以看出，实施例1-2所得到的产品与对比例1相比，结合力相当且稍强，腐蚀电流密度相当且稍低，并且塑性变形性更强。
由此说明，本发明的镁合金复合材料的塑性变形性很好，而且同时结合力和耐腐蚀性能与用阳极氧化进行防腐处理的结果相当。
表1
| 结合力 | 腐蚀电流密度icor(μA·cm2) | 塑性变形性(有无裂纹) | |
| 实施例1 | 100 | 1.9 | 无裂纹 |
| 实施例2 | 97 | 2.0 | 无裂纹 |
| 对比例1 | 98 | 1.5 | 有裂纹 |
Claims (7)
1、一种镁合金复合材料，该镁合金复合材料包括镁合金基材，其特征在于，该镁合金复合材料还包括附着在所述镁合金基材上的镁层，所述镁层的纯度至少为99.99％。
2、根据权利要求1或2所述的镁合金复合材料，其中，所述镁层的厚度为5微米以上。
3、根据权利要求2所述的镁合金复合材料，其中，所述镁层的厚度为5-20微米。
4、权利要求1所述的镁合金复合材料的制备方法，该方法包括，在真空蒸镀的条件下将镁蒸发，使镁沉积在镁合金基材的表面上形成镁层。
5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述真空蒸镀镁的条件包括，加热温度为670-900℃，真空度为10-3-10Pa，所述镁的纯度至少为99.8％，真空蒸镀的时间为30-120分钟。
6、根据权利要求5所述的方法，其中，所述真空蒸镀镁的条件包括，加热温度为670-870℃，真空度为10-3-6.67Pa。
7、根据权利要求4所述的方法，其中，所述镁层的厚度为5微米以上。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN101885940B (zh) * | 2009-05-15 | 2012-08-29 | 北京化工大学 | 一种镁合金防腐蚀涂料及其制备方法 |
| CN102873096A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 东北大学 | 一种制备金属复合板带材的固态/半固态复合成形装置和方法 |
| CN104275868A (zh) * | 2014-06-27 | 2015-01-14 | 江苏金恒新型包装材料有限公司 | 一种新型金箔及其制备方法 |
| CN111701606A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-25 | 山东科技大学 | 一种镁或镁合金表面自催化降解涂层及其制备方法 |
| CN114841997A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-08-02 | 启东市群鹤机械设备有限公司 | 一种阀门底座密封面表面缺陷检测方法 |
-
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101885940B (zh) * | 2009-05-15 | 2012-08-29 | 北京化工大学 | 一种镁合金防腐蚀涂料及其制备方法 |
| CN101899631A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-01 | 辽宁石油化工大学 | 一种金属基复合材料增强体表面高润湿性涂层改性方法 |
| CN102873096A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 东北大学 | 一种制备金属复合板带材的固态/半固态复合成形装置和方法 |
| CN104275868A (zh) * | 2014-06-27 | 2015-01-14 | 江苏金恒新型包装材料有限公司 | 一种新型金箔及其制备方法 |
| CN111701606A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-25 | 山东科技大学 | 一种镁或镁合金表面自催化降解涂层及其制备方法 |
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