CN102560333A - 一种提高镁合金耐磨耐腐蚀性的方法 - Google Patents

一种提高镁合金耐磨耐腐蚀性的方法 Download PDF

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马捷
魏建忠
李辉
张永志
范爱玲
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Abstract

一种提高镁合金耐磨耐腐蚀性的方法，属于材料腐蚀与防护领域。利用化学反应WF6+3H2→W+6HF，在镁合金表面得到难熔金属钨涂层。化学反应温度400～550℃，H2流量为0.2～0.8L/min，WF6流量为0.2～0.8g/min，升温速度为5～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，化学反应时间为20～60min。通过对化学反应温度、气体流量以及升温和降温速度等参数的控制，不仅得到了与平面和凹面基体结合良好的钨涂层，还解决了涂层与凸面基体结合的困难。本发明操作简单，易产业化；适应各种形状尺寸的镁合金，应用性广；所得涂层成分为100％钨，致密、均匀，耐磨、耐腐蚀性强。

Description

一种提高镁合金耐磨耐腐蚀性的方法
技术领域
本发明属于金属材料腐蚀与防护领域，特别提供了一种利用化学反应在镁合金材料表面得到难熔金属钨防护涂层的方法。
背景技术
镁合金是最轻的金属工程材料之一，它具有高的比强度、比刚度，耐冲撞，吸震性能佳，铸造性能和再循环利用性能良好等特点，被誉为21世纪的绿色金属结构材料，在汽车、航空航天及日常民用等领域都有着广泛的应用前景。然而，镁合金的硬度较低，耐腐蚀性能很差，这制约着它的广泛应用，因此，对镁合金进行适当的表面处理以提高其防护性能便显得十分重要。目前，用于镁合金的表面处理技术主要有电子束物理气相沉积、热喷涂、电镀和化学镀等方法，但这些方法都有诸多不足之处。电子束物理气相沉积要在真空状态下进行，难于处理较大工件和复杂零件，不易实现工业规模化。热喷涂往往要借助于等离子体或激光装置，设备成本高，维护困难。电镀和化学镀所用镀液往往对环境污染严重而被限制使用。本专利利用气体WF6和H2的还原反应，在镁合金表面得到一层难熔金属钨涂层，该涂层致密、均匀，具有很高的硬度、极佳的化学稳定性，与镁合金表面结合良好，而且该方法生产成本低、环保，能实现对复杂形状及较大工件的表面防护。
发明内容
本发明利用气体间的化学反应在镁基体表面生成10～20微米厚的难熔金属钨涂层。化学反应方程式为：WF6+3H2→W+6HF。
所用设备有：温度控制柜(要求控温精度高)；加热炉(内设置工件摆放装置，且有畅通的气体流通管道)；尾气吸收装置(采用氢氧化钠水溶液对尾气进行喷淋吸收，可达到环保要求)。
工艺流程：
(1)工件表面预处理。
使用碱水洗去工件表面污物，并用水冲洗干净，之后分别用丙酮和酒精进行超声波清洗，得到洁净表面。
(2)工件入炉。
(3)通高纯Ar排净装置内空气，并检查装置的气密性。
(4)停止通Ar，开始通H2，加热。
(5)化学反应。
到达设定温度后，通WF6，进行气体化学反应，同时打开尾气吸收装置，吸收反应副产物HF。根据不同要求，可在镁合金表面得到不同厚度的涂层。
(6)降温。
反应结束，关闭WF6气体，继续通H2直到室温。出炉，检测。
对于基体为平面或凹面的镁合金，工艺参数设定为：化学反应温度400～550℃，H2流量为0.2～0.8L/min，WF6流量为0.2～0.8g/min，升温速度为5～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，化学反应时间为20～60min；对于基体为凸面的镁合金，工艺上要采取化学反应温度400～500℃，H2流量0.2～0.6L/min，WF6流量0.2～0.6g/min，升温为3～8℃/min、和降温速率为1～5℃/min，化学反应时间为20～60min。
本专利技术的主要特点
(1)本专利操作简单，整个过程自动控制，易实现工业批量生产；
(2)本专利采用常压下的化学反应，设备简单，投入少，见效快。
(3)本专利适应各种形状、尺寸的镁合金，应用性广；
(4)本专利所得涂层的成分为100％存钨，致密、均匀，耐磨、耐腐蚀性很强。
附图说明：
附图1：带有钨涂层的镁合金金相显微照片。
具体实施方式：
分别对板材工件和管材工件进行处理，在不同的工艺参数下所得到的涂层效果如下表：
Figure BDA0000129879440000021
续表
Figure BDA0000129879440000032
Figure BDA0000129879440000041
分析：温度过低或气体流量过小，化学反应速度慢甚至不反应；温度过高或气体流量过大，化学反应加快，但减弱了涂层与镁基体结合，温度过低或气体流量过小，化学反应速度慢甚至不反应，升温和降温速度过快会使基体形变增加，同样影响涂层与基体的结合。相同工艺条件下，涂层与基体的结合程度凹面＞平面＞凸面。因此，考虑以上各方面的影响，制定化学反应的工艺参数如下：对于平面和凹面镁合金基体，工艺参数设定为：化学反应温度400～550℃，H2流量为0.2～0.8L/min，WF6流量为0.2～0.8g/min，升温速度为5～10℃/min，降温速度为1～10℃/min；对于涂层与基体结合较弱的凸面，工艺上要采取较低的化学反应温度(400～500)℃，较小的气体流量(H2流量0.2～0.6L/min，WF6流量0.2～0.6g/min)，较低的化学反应温度(400～500)℃，较低的升温和降温速率(分别为3～8℃/min、1～5℃/min)。按照此工艺，经过一定的时间(20～60分钟)，可以在镁合金基体上形成8～18μm厚的致密钨涂层。
对以上实例中涂层进行显微硬度检测，涂层硬度皆达到500HV，比基体镁合金硬度提高350HV。

Claims (1)

1.一种提高镁合金耐磨耐腐蚀性涂层的制备方法，其特征在于：对于基体为平面或凹面的镁合金，工艺参数设定为：化学反应温度400～550℃，H2流量为0.2～0.8L/min，WF6流量为0.2～0.8g/min，升温速度为5～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，化学反应时间为20～60min；对于基体为凸面的镁合金，工艺上要采取化学反应温度400～500℃，H2流量0.2～0.6L/min，WF6流量0.2～0.6g/min，升温为3～8℃/min、和降温速率为1～5℃/min，化学反应时间为20～60min。
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