CN108385103A - 一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法 - Google Patents

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董阳平
李学文
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
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    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C23C24/106—Coating with metal alloys or metal elements only
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Abstract

一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法，将镁合金板制作成镁合金板+铁基非晶粉+304不锈钢箔结构体，通过电阻缝焊两电极之间产生的焦耳热和压力对镁合金表面滚压铁基非晶粉进行表面改性。本发明能在镁合金表面形成一层非晶涂层，提高了镁合金的耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性，并且能最大限度的保留非晶效果，本发明工艺简单，成本低，易于在相关工业领域推广应用。

Description

一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及金属材料的表面改性。
背景技术
镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料。由于镁合金具有比强度和比刚度高，电磁屏蔽性、减震性、切削加工性能好等优点，在航空航天、汽车工业和电子通讯等领域中得到了广泛应用。但镁是很活泼的金属，标准电极电位为- 2.37 V，在空气中极易氧化，生成疏松的氧化膜，这层氧化膜对基体没有保护作用，所以其耐蚀性差; 另一方面，镁合金的硬度低，耐磨性比较差。这两方面制约了镁合金的大量使用。
目前镁合金表面处理方法很多，如阳极氧化技术、化学转化膜技术、有机涂层技术、表面镀膜技术等。但是这些传统技术在对镁合金表面改性时，都在不同程度上存在一些问题。比如阳极氧化技术氧化膜层存在空隙，空隙大小分布不均匀的缺点；化学转化膜技术膜层的柔韧性、抗摩擦性和耐蚀性较差，材料得不到有效的防护；有机涂层技术的有机膜层薄，有孔隙，力学性能与耐磨性较差，与基体的结合力也比较差，在高温下容易鼓泡，在强酸、强碱介质中以及冲刷、冲击等情况下易发生剥落现象；表面镀膜技术包括电镀和化学镀等，由于镁合金的电极电位太低，表面活性很高，形成优良的镀层比较困难，而且都是阴极镀层，不能对镁合金起到电化学保护作用。
电阻焊因冶金过程简单、焊接效率高、焊后残余变形小、成本低及易于实现机械化和自动化等特点，在汽车和飞机的油箱，火箭、导弹、钢制散热器等密封容器件薄壁结构的焊接方面得到广泛应用。
铁基非晶合金以其成本低、高强度、高硬度和优异的耐磨耐蚀性能等优点受到广泛关注，具有广阔的应用前景。利用电阻缝焊的焦耳热对镁合金进行表面改性，能最大限度的保留非晶效果。
但现有技术还不存在采用电阻焊设备对镁合金滚压铁基非晶合金涂层进行表面改性。本发明提出在镁合金表面采用电阻焊方法在镁合金表面形成非晶涂层，从而改善镁合金的耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法，利用电阻焊两电极产生的焦耳热对镁合金表面预涂非晶粉进行加热，从而在镁合金表面形成一层铁基非晶涂层，改善镁合金的耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法，包括以下步骤。
（1）选取表面平整的镁合金板，切割制作成试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净。
（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为200~300目，放入干燥炉干燥。
（3）把厚度为80~100μm的304不锈钢箔片剪成镁合金板大小，用丙酮清洗至表面洁净。
（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂铁基非晶粉厚度为0.5~1mm。
（5）将步骤（3）处理后的304不锈钢箔片覆盖在步骤（4）处理后的镁合金表面。
（6）采用电阻缝焊设备对步骤（5）所得镁合金板+铁基非晶粉+304不锈钢箔结构体进行处理，在镁合金表面形成非晶涂层。
本发明步骤（3）所述的304不锈钢箔片的厚度优选100μm，其作用主要如下：一是防止非晶粉末粘附在电阻缝焊电极上污染电极；二是由于不锈钢箔片电阻大，能在镁合金表面产生足够的热量。
本发明的有益效果为。
本发明采用电阻缝焊设备对镁合金进行表面改性，利用电阻缝焊产生的焦耳热加热镁合金表面，熔化的镁合金通过毛细管作用把非晶粉粘结起来，并在表面形成非晶相，提高了镁合金的耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性。本发明与强束流表面改性技术相比，成本较低，非晶粉不会因高温而晶化，最大限度保留的非晶效果。
附图说明
图1为镁合金预置非晶粉样品示意图。
图2为电阻缝焊镁合金表面改性示意图。
其中，1为镁合金板，2为非晶粉，3为不锈钢箔片，4为电阻缝焊系统。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的
范围不仅局限于所作的描述。
实施例1。
采用电阻缝焊设备对AZ31B镁合金表面改性，具体工艺步骤如下。
（1）选取表面平整的2mm厚度的AZ31B镁合金试板，先切割制作成长宽150mm×30mm试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净。
（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为200目，然后放入干燥炉干燥。所述铁基非晶粉成分为：Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2。
（3）把厚度为100μm的304不锈钢箔片剪成镁合金大小，用丙酮清洗至表面洁净。
（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂非晶粉厚度为0.5mm。
（5）采用电阻缝焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述电阻缝焊焊接电流为20A，焊接压力为0.4MPa，所述电阻缝焊设备为DTB-50型中频缝焊机。
实施例2。
采用电阻缝焊设备对AZ91镁合金表面改性，具体工艺步骤如下。
（1）选取表面平整的2mm厚度的AZ91镁合金试板，先切割制作成长宽150mm×30mm试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净。
（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为300目，然后放入干燥炉干燥，所述铁基非晶粉成分为：Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2。
（3）把厚度为100μm的304不锈钢箔片剪成镁合金大小，用丙酮清洗至表面洁净。
（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂非晶粉厚度为0.5mm。
（5）采用电阻缝焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述电阻缝焊焊接电流为20，焊接压力为0.4MPa，所述电阻缝焊设备为DTB-50型中频缝焊机。
实施例3。
采用电阻缝焊设备对AZ31B镁合金表面改性，具体工艺步骤如下。
（1）选取表面平整的2mm厚度的AZ31B镁合金试板，先切割制作成长宽150mm×30mm试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净。
（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为200目，然后放入干燥炉干燥，所述铁基非晶粉成分为：Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2。
（3）把厚度为80μm的304不锈钢箔片剪成镁合金大小，用丙酮清洗至表面洁净。
（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂非晶粉厚度为1mm。
（5）采用电阻缝焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述电阻缝焊焊接电流为20A，焊接压力为0.4MP，所述电阻缝焊设备为DTB-50型中频缝焊机。
实施例4。
采用电阻缝焊设备对AZ91镁合金表面改性，具体工艺步骤如下。
（1）选取表面平整的2mm厚度的AZ91镁合金试板，先切割制作成长宽150mm×30mm试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净。
（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为200目，然后放入干燥炉干燥，所述铁基非晶粉成分为：Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2。
（3）把厚度为90μm的304不锈钢箔片剪成镁合金大小，用丙酮清洗至表面洁净。
（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂非晶粉厚度为0.5mm。
（5）采用电阻缝焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述电阻缝焊焊接电流为25A，焊接压力为0.4MPa，所述电阻缝焊设备为DTB-50型中频缝焊机。
实施例5。
采用电阻缝焊设备对AZ31B镁合金表面改性，具体工艺步骤如下。
（1）选取表面平整的2mm厚度的AZ31B镁合金试板，先切割制作成长宽150mm×30mm试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净。
（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为200目，然后放入干燥炉干燥，所述铁基非晶粉成分为：Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2。
（3）把厚度为100μm的304不锈钢箔片剪成镁合金大小，用丙酮清洗至表面洁净。
（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂非晶粉厚度为0.5mm。
（5）采用电阻缝焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述电阻缝焊焊接电流为20，焊接压力为0.6MPa，所述电阻缝焊设备为DTB-50型中频缝焊机。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法，其特征是包括以下步骤：
（1）选取表面平整的镁合金板，切割制作成试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净；
（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为200~300目，放入干燥炉干燥；
（3）把厚度为80~100μm的304不锈钢箔片剪成镁合金板大小，用丙酮清洗至表面洁净；
（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂铁基非晶粉厚度为0.5~1mm；
（5）将步骤（3）处理后的304不锈钢箔片覆盖在步骤（4）处理后的镁合金表面；
（6）采用电阻缝焊设备对步骤（5）所得镁合金板+铁基非晶粉+304不锈钢箔结构体进行处理，在镁合金表面形成非晶涂层。
2.根据权利要求1所述的一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法，其特征是步骤（3）所述的304不锈钢箔片的厚度为100μm。
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