CN106835113A - 一种兼具电磁屏蔽和防腐效果的镁合金 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种兼具电磁屏蔽和防腐效果的镁合金，该镁合金包括镁合金基底及镁合金基底表面的防护层，该防护层利用冷喷涂的方法在镁合金基底表面制备，该防护层包括粘合层、电磁屏蔽层、过渡层和防腐层。
Description
技术领域
本申请涉及一种镁合金，其可以作为各种部件或构件的材料，尤其涉及一种兼具电磁屏蔽和防腐效果的镁合金。
背景技术
镁密度小，储量大，比强度比刚度高，减震性好，镁合金是目前应用的最轻的金属结构材料之一，其广泛应用于航空、航天、电子、通讯等领域，镁合金具有较好的热稳定性和机械性能；然而，镁是化学性质活泼的金属，与其它金属材料相比电负性很强，很容易被腐蚀，其电磁屏蔽效果有待提高，因此，提高镁合金材料的抗腐蚀性能和电磁屏蔽性能对于其应用显得尤为重要。
发明内容
针对上述提出关于镁合金材料的一些问题，本发明提供了一种兼具电磁屏蔽和防腐效果的镁合金，其对于电磁屏蔽和防腐蚀效果明显。
本发明的实施例中提供了一种兼具电磁屏蔽和防腐效果的镁合金，该镁合金包括镁合金基底及镁合金基底表面的防护层；该防护层利用冷喷涂的方法在镁合金基底表面制备；该防护层包括粘合层、电磁屏蔽层、过渡层和防腐层。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明的技术方案，在镁合金基底表面设有防护层，该防护层包括粘合层、电磁屏蔽层、过渡层和防腐层，均为冷喷涂制备，避免了对镁合金的氧化；该防护层利用了低熔点金属和冷喷涂的优点，与镁合金基底结合在一起，整体表现良好的电磁屏蔽和防腐蚀效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明镁合金的截面结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
冷喷涂技术利用空气动力学原理的一种新型喷涂技术，是以高压气体驱动喷涂颗粒使其在完全固态下以极高的速度碰撞基板，然后该喷涂颗粒发生剧烈的塑性变形而沉积形成涂层；冷喷涂是一种低温下固态沉积的技术，可以避免传统热喷涂中氧化、相变、应力、晶粒长大等情况。
针对上述提出的镁合金材料中耐腐蚀能力不佳和电磁屏蔽效果不明显的问题，本申请的实施例涉及一种兼具电磁屏蔽和防腐效果的镁合金。
为实现上述目的，本申请的镁合金包括镁合金基底20，及镁合金基底20表面的防护层，参照图1，提供了示范性的具有防护层的镁合金基底20，该防护层包括粘合层25、电磁屏蔽层22、过渡层23和防腐层24。防护层具有电磁屏蔽和抗腐蚀的双重效果，该防护层利用冷喷涂的方法在镁合金基底20表面制备，该防护层是一种不同于其它技术制备的有涂层镁材料结构。明显地，构成该防护层的各层中材料的散布与其它技术相比有所增强；进一步地，冷喷涂在较低的温度下将防护层中的各层固定在镁合金基底20；具体地，通过加入电磁屏蔽层22，增强了镁合金基底20的电磁屏蔽性能，这对于镁合金以内的部分具有良好的保护效果，同时通过在电磁屏蔽层22和镁合金基底20之间设置粘合层25，该电磁屏蔽层22能够与镁合金基底20形成有效粘合；而且电磁屏蔽层22之上设有过渡层23，该过渡层23对于其之上的防腐层24和之下的电磁屏蔽层22起到良好的结合作用，使之从技术方面容易实现。
其中，镁合金基底20由镁或含镁的合金制成，该镁合金基底20是基于镁的，或者换句话说，其成分主要包括镁，通常是大于80％重量的镁，如上所述的关于镁的性质，镁具有高强度和低密度的性质，这对于其应用于航空、航天、电子、通讯等是有利的，但是，同样地，镁的对腐蚀的弱抵抗和较弱的电磁屏蔽效果阻止了其使用，本申请的技术方案中解决了关于上述问题。
其中，紧邻镁合金基底20的是粘合层25，粘合层25用以将电磁屏蔽层22和其它层固定在镁合金基底20；用于粘合层25的材料为低熔点合金，该低熔点合金为颗粒或粉末状以有利于通过冷喷涂施加。
优选地，该低熔点合金的粒径为50μm；该低熔点合金层的厚度为0.3mm；该粘合层25包括的低熔点合金通过冷喷涂施加的作用力而在镁合金基底上塑性变形，进而与镁合金基底结合。
其中，紧邻粘合层25之上为电磁屏蔽层22，该电磁屏蔽层包含铁、镍，由于镁合金本身具备一定的电磁屏蔽功能，该电磁屏蔽层22可以与镁合金基底20构成电磁屏蔽双重防护体系。
优选地，电磁屏蔽层22厚度为2.5mm。
其中，该防腐层24材料包括铝粉末和Mg17Al12粉末，铝粉末的塑性较强，Mg17Al12粉末作为强化相粒子，具有较高的硬度，强化相粒子的加入不仅能够改善Al粒子的沉积效率，同时能够降低涂层的孔隙率，提高Al粒子的变形程度；该防腐层24具有较高的致密度和强度，表现为抗腐蚀和抗磨损性能的提高。
优选地，上述所述铝粉末的平均粒径为55μm，Mg17Al12粉末的粒径平均为65μm，Mg17Al12在铝和Mg17Al12的混合物中占比为7％vol，防腐层24的厚度为3mm。
其中，在防腐层24和电磁屏蔽层22之间设有过渡层23，该过渡层23包括低熔点金属和Al，如上，低熔点金属通过冷喷涂施加的作用力而在电磁屏蔽层22上塑性变形，进而与电磁屏蔽层22结合；该过渡层23和防腐层24中都包含铝，使得过渡层23和防腐层24之间的界限变得模糊，能够增强过渡层23与防腐层24之间的结合。
优选地，所述过渡层23厚度为1mm。
在另一方面中，由于粘合层25和过渡层23中都含有低熔点金属，在冷喷涂过程结束之后，会将镁合金基底20进行450℃的热处理12h，这种热处理过程会将低熔点金属熔化，有利于其与上下各层的熔合、散布，更具体的，有利于各层之间形成良好的结合。
应当理解，上述各层中所述的低熔点金属，应当为铅锡合金，其熔点低于450℃，以保证其能够在热处理时熔化。
在具体的实施方式中，该防护层的制备过程如下：首先，对镁合金基底表面进行喷砂处理，处理后用丙酮清洗去除镁合金基底表面的油脂和污染物；然后用冷喷涂方法依次喷涂各个涂层；最后采用电阻炉对镁合金基底进行加热，在氮气保护下，450℃的热处理12h。
在具体的实施方式中，该电磁屏蔽层22中包括：镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉和低熔点玻璃粉，其中，镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉组合物具有优良的电磁屏蔽性能，而低熔点玻璃粉可以作为上述组合物的粘合剂或者耦合剂。
在具体的实施方式中，以上所述的镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉的质量份数分别为15份、5份、1份。
优选地，镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉的粒径分别为300μm、100μm、100nm。
以上所述的粘合层25、电磁屏蔽层22、过渡层23和防腐层24综合构成了防护层，进过热处理后，各层之间并没有明显的界限，特别地，在电磁屏蔽层22和过渡层23中，由于存在低熔点金属和低熔点玻璃粉，其能够使得各层中各种材质有机结合在一起。
对于以上所述形成的防护层，其与镁合金基底20结合紧密，能够使得镁合金基底具有电磁屏蔽和防腐的双重功效，冷喷涂的使用能更大程度的保护各种材质不被氧化。对于电磁屏蔽性能，如下表1：
| 300KHz | 100MHz | 500MHz | 1GHz |
| 84.6dB | 50.3dB | 33.3dB | 29.6dB |
在频率为300KHz时，屏蔽效果高达84.6dB，可屏蔽掉99％的电磁波，随着频率的升高，由于镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉的组合物，在高频下仍具有相当的电磁屏蔽效果；
对于耐腐蚀性能，采用电化学方法测试表明，其耐腐蚀性能相较纯镁合金基底或纯铝基底均表现良好。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种兼具电磁屏蔽和防腐效果的镁合金，其特征在于，该镁合金包括镁合金基底及镁合金基底表面的防护层；该防护层利用冷喷涂的方法在镁合金基底表面制备；该防护层包括粘合层、电磁屏蔽层、过渡层和防腐层。
2.如权利要求1所述的镁合金，其特征在于，该粘合层是通过冷喷涂颗粒或粉末状低熔点合金实现的。
3.如权利要求2所述的镁合金，其特征在于，所述低熔点合金的粒径为50μm；该粘合层的厚度为0.3mm。
4.如权利要求2所述的镁合金，其特征在于，该电磁屏蔽层包含铁、镍；电磁屏蔽层的厚度为2.5mm。
5.如权利要求4所述的镁合金，其特征在于，该电磁屏蔽层中包括：镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉和低熔点玻璃粉，以上所述的镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉的质量份数分别为15份、5份、1份。
6.如权利要求5所述的镁合金，其特征在于，所述镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉的粒径分别为300μm、100μm、100nm。
7.如权利要求4所述的镁合金，其特征在于，该过渡层包括低熔点金属和Al颗粒，所述过渡层厚度为1mm。
8.如权利要求7所述的镁合金，其特征在于，该防腐层包括铝粉末和Mg17Al12粉末，所述铝粉末的平均粒径为55μm，Mg17Al12粉末的粒径平均为65μm，Mg17Al12在铝和Mg17Al12的混合物中占比为7％vol，防腐层的厚度为3mm。
9.如权利要求8所述的镁合金，其特征在于，该防护层的制备过程如下：首先，对镁合金基底表面进行喷砂处理，处理后用丙酮清洗去除镁合金基底表面的油脂和污染物；然后用冷喷涂方法依次喷涂各个涂层；最后采用电阻炉对镁合金基底进行加热，在氮气保护下，450℃的热处理12h。
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