CN108714737A - 一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法 - Google Patents

一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108714737A
CN108714737A CN201810407414.4A CN201810407414A CN108714737A CN 108714737 A CN108714737 A CN 108714737A CN 201810407414 A CN201810407414 A CN 201810407414A CN 108714737 A CN108714737 A CN 108714737A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium alloy
roll welding
based amorphous
ultrasonic roll
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810407414.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李玉龙
董阳平
李学文
胡小武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201810407414.4A priority Critical patent/CN108714737A/zh
Publication of CN108714737A publication Critical patent/CN108714737A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/24—Preliminary treatment

Abstract

一种基于超声波滚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，通过超声波滚焊产生的机械振动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，从而改善镁合金耐摩擦磨损性能差的缺点，并且能最大限度的保留非晶效果，其工艺简单，成本低，易于在相关工业领域推广应用。

Description

一种基于超声波滚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。但镁属于活泼金属，在空气中极易氧化，易生成疏松的氧化膜，这层氧化膜不能对基体起到保护作用; 另一方面，镁合金的硬度低，耐磨性差。这两方面缺点严重制约了镁合金的大量使用。
为了改善镁合金的以上缺陷，对镁合金进行表面处理是目前研究的热点。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。
发明内容
本发明的目的是根据镁合金表面强度低、耐磨性和耐蚀性差的状况，对镁合金表面采用超声波滚焊在镁合金表面形成非晶涂层的方法，此方法可以避免非晶晶化，在镁合金表面形成一层硬度高，耐磨性和耐蚀性好，与镁合金基体结合良好的非晶涂层。
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超声波滚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50~60μm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）采用超声波滚焊设备对步骤（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不锈钢箔片的作用主要：一是防止非晶粉粘附在超声波滚焊焊头上；二是不锈钢中的铁元素与镁合金中的铝元素形成高硬度的铁铝相。
超声波焊是通过电能转化为焊接接头间的高频振动，使焊件之间发生相互摩擦，在接触界面产生塑性变形从而实现原子间的扩散，使焊件快速、安全地连接在一起，而不会产生大量热量的一种连接方法，特别适用于焊接高导热性和导电性的轻合金。
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。利用超声波滚焊在镁合金表面形成非晶涂层，能最大限度的保留非晶效果。
本发明采用超声波滚焊设备对镁合金进行表面改性，利用超声波滚焊焊头产生的机械振动和压力在镁合金表面形成非晶涂层，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，最大限度的保留了非晶效果。
附图说明
图1为镁合金预置非晶粉样品示意图。
图2为超声波滚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为超声波滚焊系统。
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。
采用超声波滚焊设备对AZ31B镁合金表面改性，具体工艺步骤如下。
（1）选取表面平整的1mm厚度AZ31B镁合金试板，先切割制作成长宽150mm×50mm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50μm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）采用超声波滚焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述超声波滚焊焊接压力为0.4MPa，震动频率为20KHz。
实施例2。
采用超声波滚焊设备对AZ91镁合金表面改性，具体工艺步骤如下。
（1）选取表面平整的1mm厚度的AZ91镁合金试板，先切割制作成长宽150mm×50mm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50μm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）采用超声波滚焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述超声波滚焊焊接压力为0.4MPa，震动频率为20KHz。
实施例3。
采用超声波滚焊设备对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60μm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）采用超声波滚焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述超声波滚焊焊接压力为0.5MPa，震动频率为20KHz。
实施例4。
采用超声波滚焊设备对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×50mm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60μm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）采用超声波滚焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述超声波滚焊焊接压力为0.5MPa，震动频率为20KHz。
实施例5。
采用超声波滚焊设备对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×50mm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50μm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）采用超声波滚焊设备对步骤（4）所得基体上形成非晶涂层；所述超声波滚焊焊接压力为0.5MPa，震动频率为20KHz。
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 (1)

1.一种基于超声波滚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50~60μm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）采用超声波滚焊设备对步骤（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。
CN201810407414.4A 2018-05-02 2018-05-02 一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法 Pending CN108714737A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810407414.4A CN108714737A (zh) 2018-05-02 2018-05-02 一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810407414.4A CN108714737A (zh) 2018-05-02 2018-05-02 一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108714737A true CN108714737A (zh) 2018-10-30

Family

ID=63899538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810407414.4A Pending CN108714737A (zh) 2018-05-02 2018-05-02 一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108714737A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594293A (en) * 1984-04-02 1986-06-10 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Clad material with unheated welding adhesion
CN1473705A (zh) * 2002-08-09 2004-02-11 韩国科学技术研究院 抗蚀用复合板材和片材及其制造方法
US20060251805A1 (en) * 2005-02-01 2006-11-09 Dawn White Combination hybrid kinetic spray and consolidation processes
CN102500912A (zh) * 2011-11-18 2012-06-20 上海交通大学 利用超声纳米焊接方法对金属进行表面改性的方法
CN107457475A (zh) * 2017-07-24 2017-12-12 南昌大学 金属表面耐磨涂层的涂覆装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594293A (en) * 1984-04-02 1986-06-10 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Clad material with unheated welding adhesion
CN1473705A (zh) * 2002-08-09 2004-02-11 韩国科学技术研究院 抗蚀用复合板材和片材及其制造方法
US20060251805A1 (en) * 2005-02-01 2006-11-09 Dawn White Combination hybrid kinetic spray and consolidation processes
CN102500912A (zh) * 2011-11-18 2012-06-20 上海交通大学 利用超声纳米焊接方法对金属进行表面改性的方法
CN107457475A (zh) * 2017-07-24 2017-12-12 南昌大学 金属表面耐磨涂层的涂覆装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Influence of grain refinement on the corrosion behavior of metallic materials: A review
Chen et al. Surface modification of resistance welding electrode by electro-spark deposited composite coatings: Part I. Coating characterization
Li et al. Effect of oxidation time on the impact wear of micro-arc oxidation coating on aluminum alloy
Kwok et al. Laser surface modification of UNS S31603 stainless steel using NiCrSiB alloy for enhancing cavitation erosion resistance
Marrocco et al. Corrosion performance of laser posttreated cold sprayed titanium coatings
Li et al. Impact of surface ultrasonic rolling on cavitation erosion behavior of 304 stainless steel
Wang et al. Wear and corrosion resistance of laser clad Ni2Si/NiSi composite coatings
Man et al. Laser surface alloying of NiCrSiB on Al6061 aluminium alloy
CN104846412B (zh) 一种铝/钛复合板表面微弧氧化膜及其制备方法
Wang et al. Effect of laser energy density on surface physical characteristics and corrosion resistance of 7075 aluminum alloy in laser cleaning
CN100529156C (zh) 一种镁合金表面镀膜方法
Li et al. Corrosion characteristics and wear performance of cold sprayed coatings of reinforced Al deposited onto friction stir welded AA2024-T3 joints
CN105568335B (zh) 一种钢基材表面制备FeNiCoCuCr高熵合金涂层的工艺
Sattari et al. Effect of number of passes on the corrosion behavior of Fe/Al surface composites produced by plasma spraying and friction stir processing
CN108385103A (zh) 一种基于电阻缝焊的镁合金表面改性方法
Jiang et al. Oxidation resistant FeCoNiCrAl high entropy alloy/AlSi12 composite coatings with excellent adhesion on Ti-6Al-4 V alloy substrate via mechanical alloying and subsequent laser cladding
Zhan et al. A comparative study on laser beam and electron beam welding of 5A06 aluminum alloy
CN106637158A (zh) 一种Nd‑Ni‑Mo‑P/Go化学复合沉积层及其制备方法
Li et al. Microstructure and mechanical performance of dissimilar material joints of 2024Al and SiO2 glass by ultrasonic assisted soldering with Cu interlayer
CN108950671A (zh) 一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构及其制备方法和应用
Zhicheng et al. Effects of TiC mass fraction on microstructure, corrosive–wear and electrochemical properties of laser cladded CoCrFeNiMo high–entropy alloy coatings
Jiang et al. Effect of applied angle on the microstructure evolution and mechanical properties of laser clad 3540 Fe/CeO2 coating assisted by in-situ ultrasonic vibration
Chen et al. A newly designed NiP duplex coating on friction stir welding joint of 6061-T6 aluminum
Li et al. Surface alloying of gray cast iron with chromium by high current pulsed electron beam treatment
Zhicheng et al. Microstructure, corrosive-wear and electrochemical properties of laser cladded CoCrFeNiMo-B4C coatings in 3.5% NaCl solution

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181030