CN106835129A - 一种激光束与涂镀层相结合的镁合金表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光束与涂镀层相结合的镁合金表面处理方法，该表面处理方法包括如下步骤：（1）采用激光熔覆法，在镁合金表面上制备一层抗氧化过渡层；（2）采用热喷涂法，在抗氧化过渡层上制备一层保护涂层；（3）采用激光重熔法，对保护涂层进行封孔处理。本发明方法普遍适用于镁合金抗腐蚀层的制备，通过抗氧化过渡层、保护涂层及保护涂层的封孔，对镁合金基材进行多道防护，可以有效切断单一防腐层存在的贯穿性腐蚀通道缺陷，大幅度提高镁合金材料的抗腐蚀性能。

Description

一种激光束与涂镀层相结合的镁合金表面处理方法
技术领域
本发明属于金属表面处理领域，具体涉及一种激光束与涂镀层相结合的镁合金表面处理方法。
背景技术
镁合金是最轻质的金属结构材料，具有密度小、比强度高、比刚度高、阻尼性好、导热导电性好、电磁屏蔽特性优越等特点，在航空航天、汽车和电子通讯等行业得到广泛的应用。然而，镁在实用金属中是电位最负的金属，标准电位为-2.34V（相对于标准氢电极），当镁合金中含有某些金属杂质元素（如Fe、Ni、Cu等）时，极易引起电化学腐蚀；镁极易氧化，暴露于空气中其表面即能自发形成一层疏松多孔的氧化膜，这层氧化膜对基体几乎没有任何保护作用，所以镁及其合金在潮湿环境、酸性及中性介质中易受腐蚀。因此，要促使镁合金在军事装备等领域取得重大的应用，亟需提高镁合金材料的抗腐蚀性能，延长镁合金零部件在潮湿、盐雾等恶劣环境下的使用寿命。
表面处理技术是提高镁合金防腐能力的最常用和有效的方法。目前常用的镁合金的表面处理技术主要有阳极氧化、热喷涂及化学转化膜等，使镁合金表面形成一层新的保护膜，以提高镁合金的防腐能力。但是，采用上述防护技术所获得的镁合金防护涂层表面完整性差，均具有不同程度的孔隙率，且有些微孔连接在一起，形成裂纹线或大的空洞，使得镁合金的防腐能力大大降低。而采用激光表面改性技术对镁合金进行表面处理，由于加工中材料经历急热急冷的过程，应力释放会产生裂纹缺陷，其中穿透至基体的裂纹往往成为镁合金材料的腐蚀通道。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种采用激光束与涂镀层相结合的镁合金表面耐腐蚀层的制备方法，解决了镁合金表面耐腐蚀能力差的问题，能够获得表面完整性好且具有良好附着力的镁合金抗腐蚀层。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种激光束与涂镀层相结合的镁合金表面处理方法，包括如下步骤：
（1）采用激光熔覆法，在镁合金表面上制备一层抗氧化过渡层；
（2）采用热喷涂法，在抗氧化过渡层上制备一层保护涂层；
（3）采用激光重熔法，对保护涂层进行封孔处理。
优选地，所述抗氧化过渡层为Al与Al2O3的混合物。
更优选地，Al与Al2O3的的质量比为8:1～4:1。
优选地，所述保护涂层为Al2O3。
本发明方法与现有技术相比的有益效果是：
1）本发明方法普遍适用于镁合金抗腐蚀层的制备，通过抗氧化过渡层、保护涂层及保护涂层的封孔，对镁合金基材进行多道防护，可以有效切断单一防腐层存在的贯穿性腐蚀通道缺陷，大幅度提高镁合金材料的抗腐蚀性能。
2）本发明方法中在喷涂层与基体镁合金之间制备抗氧化过渡层，解决了热喷涂过程中镁合金基底易氧化的问题，且抗氧化过渡层与基体能够形成良好的冶金结合，克服了喷涂层与基底结合强度较低（主要是因为喷涂层与镁基底的结合方式为机械结合）的问题，经拉伸试验测得本发明的Al2O3涂层与镁合金基体的结合强度可达46.5MPa。
3）本发明方法不同于传统的单一镁合金表面防腐层制备技术，是一种激光束与涂镀层相结合的镁合金表面复合处理新方法。通过激光熔覆技术、热喷涂技术和激光重熔技术的有效结合，形成优势互补的镁合金表面多层抗腐蚀层。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明镁合金的表面结构示意图；
图2是镁合金样品（5mm厚）在盐溶液中浸泡48小时后宏观形貌照片；
图3是镁合金样品经336h盐雾腐蚀试验后照片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
首先对AZ91D镁合金样片进行清洗打磨预处理，然后在样片表面预置厚度1mm的Al+Al2O3质量比为6:1的混合粉末，采用500W YAG固体脉冲激光器进行激光熔覆，熔覆过程采用氩气保护，在镁合金样片表面得到抗氧化过渡层。
再采用等离子喷涂（热喷涂法之一）制备Al2O3保护涂层，功率35KW，喷涂距离100mm，送粉速度45g/min，制备的喷涂层厚度约500μm。
最后采用激光重熔对涂层进行封孔处理，封孔之前首先对镁合金基体进行预热处理（预热温度100℃处理36小时），然后采用功率2500W激光进行重熔。
将制备的镁合金样品在盐溶液中浸泡48小时后的宏观形貌如图2所示。再取样品进行盐雾腐蚀试验测试，测试依据标准GJB150.11-86，在温度35℃、湿度100%条件下，采用5%的氯化钠溶液连续喷雾336h后的样品照片如图3所示。通过实验可知，采用本发明中的方法制备的镁合金表面防腐层经336h盐雾腐蚀试验后表面完好。连续喷雾641h后，表面防腐层有部分脱落。
实施例2
与实施例1不同在于，抗氧化过渡层采用质量比为4:1的Al与Al2O3的混合粉末。采用上述比例混合粉末作为抗氧化过渡层熔覆材料，由于Al2O3增强相颗粒的加入，使熔覆后的镁合金表面硬度、耐磨性得到明显改善（显微硬度258HV，熔覆前镁合金基底硬度为80HV）。若继续增加混合粉末中Al2O3的含量，熔覆层表面硬度提高较少，且由于Al2O3与镁合金之间较大的物理性能差异，过量的Al2O3容易导致微裂纹，影响熔覆层质量，严重降低抗氧化过渡层的耐腐蚀性能。
实施例3
与实施例1不同在于，抗氧化过渡层采用质量比为8:1的Al与Al2O3的混合粉末。此时熔覆材料中的Al含量较高（Al2O3的含量相对较少），熔覆后试样表面硬度达到160HV。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (4)

1.一种激光束与涂镀层相结合的镁合金表面处理方法，包括如下步骤：
（1）采用激光熔覆法，在镁合金表面上制备一层抗氧化过渡层；
（2）采用热喷涂法，在抗氧化过渡层上制备一层保护涂层；
（3）采用激光重熔法，对保护涂层进行封孔处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述抗氧化过渡层为Al与Al2O3的混合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：Al与Al2O3的的质量比为8:1～4:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述保护涂层为Al2O3。
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