CN109706335A - 一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其中包括熔料、添加剂和处理剂，熔料中添加了稀土金属La，碱金属Be，其中La、Be可以改善铝镁合金的高温性能以及热裂性能，细化铝镁合金的合金晶粒，提高铝镁合金的耐磨性；硅元素的添加可以改善铝镁合金的流动性，对铝镁合金的耐磨性也有一定的提高；铜、镁元素作为增强相，以此提高铝镁锌合金的力学性能。本发明配比设计合理，工艺参数得到优化，不仅提高了合金基体的强度，同时提高了合金基体表面膜层的疏水性能，有效隔绝腐蚀液体与合金基体的接触，抗腐蚀性能更好，具有较高实用性。
Description
技术领域
本发明涉及合金加工技术领域，具体是一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺。
背景技术
铝镁合金的主要元素是铝，再掺入少量的镁或是其它的金属材料来加强其硬度，以Mg为主要添加元素的铝合金，由于它抗蚀性好，又称防锈铝合金，是我们日常生活中常见的合金之一，广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
随着科技的进步和发展，我们对于铝镁合金的研究越来越深入，对于铝镁合金的耐腐蚀性能和强度的要求也越来越高，而现如今市面上的铝镁合金的强度和耐腐蚀性能无法满足我们的需求，在腐蚀性较高的环境中，铝镁合金的使用寿命大大降低，这给我们带来了不便。
针对以上情况，我们设计了一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，不仅需要提高铝镁合金的耐腐蚀性能，同时也要提高铝镁合金的强度，这是我们亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，所述铝镁合金各原料组分如下：以重量计，熔料120-150份、添加剂5-10份、处理剂3-8份。
较优化地，所述熔料各原料组分如下：以质量百分比计，Mg4-6％、Cr0.1-0.3％、Fe0.1-0.2％、Si0.2-0.3％、Cu≤0.05％、Zn0.04-0.06％、Mn0.1-0.2％、Ti0.8-1.2％、La0.5-2％、Be0.1-0.2％、其余为Al。
较优化地，所述处理剂各原料组分如下：以重量计，正硅烷四乙酯1-3份、无水乙醇125-130份、氨水4-7份、N,N-二甲基甲酰胺1-3份、改性剂5-8份。
较优化地，所述改性剂包括十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，所述十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷的质量比为(1-1.5)：2。
较优化地，所述添加剂为氧化石墨烯。
本发明中提供了一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其中包括熔料、添加剂和处理剂，由于合金中存在铝、镁等较为活泼的金属，合金基体表面存在氧化膜，其中包括Al2O3膜和MgO薄膜，而随着熔炼过程的进行，Al2O3膜会与内部的游离镁反应生成MgO膜，因此合金基体表面会覆有一层MgO薄膜，本技术方案中在合金基体的熔炼过程中，利用六氟化硫、二氧化碳和空气的混合气体作为保护气进行精炼，在高温下，六氟化硫与空气会一起作用于合金液表面，形成的MgF2薄膜会与MgO薄膜结合，防止镁熔体发生燃烧现象，减少镁的熔炼损失。
反应原理为：2Mg+O2＝2MgO；
2Mg+O2+SF6＝2MgF2(s)+SO2F2；
2MgO+SF6＝2MgF2(s)+SO2F2；
同时由于MgO薄膜的疏松结构，致密性低的特带你，而液态镁的蒸气压比较大，会在合金表面聚集大量的游离镁，二氧化碳气体能与游离镁反应，生成MgO和碳，生成的无定形碳能够存在MgO薄膜的空隙中，提高整个氧化镁膜层的致密性；二氧化碳与六氟化硫混合，起到协同作用，共同阻止镁的氧化；由于二氧化碳在温度为700℃以上时受到的影响较大，合金基体的表面膜层会发生干燥开裂情况，因此二氧化碳与六氟化硫混合也是为了降低温度带来的影响，同时在熔炼过程中，我们也对温度进行了调整，将温度控制在710-720℃，降低温度对合金基体表面膜层的影响。
本发明中处理剂包括正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水、N,N-二甲基甲酰胺和改性剂，技术方案中利用正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水配合制备了二氧化硅溶胶，将利用熔料制备的合金基体浸渍在二氧化硅溶胶中，会在合金基体表面形成一层二氧化硅薄膜；在经过二氧化碳、六氟化硫和空气的混合保护气体精炼后，合金基体表面覆有多种复合膜层，分别包括MgO薄膜、MgF2薄膜，其中氧化镁薄膜中还含有无定形的碳；当合金基体浸渍在二氧化硅溶胶中时，二氧化硅溶胶能够与合金基体表面的MgF2薄膜结合，形成一层致密的二氧化硅膜，同时二氧化硅溶胶还能与Al2O3膜结合，进一步提高合金基体表面膜的强度和性能。
同时二氧化硅溶胶还能与无定形碳结合，形成大量的C-Si键，C-Si键具有较好的疏水性，提高铝镁合金的耐腐蚀性能；同时在后续的改性剂电沉积过程中，改性剂会对二氧化硅膜进行表面修饰，进一步提高铝镁合金的疏水性，起到协同作用。
本技术方案在制备二氧化硅溶剂的过程中添加了N,N-二甲基甲酰胺，在二氧化硅溶胶往凝胶转变的过程中，一方面限制了溶胶粒子的长大，提高了溶胶的稳定性，另一方面促进了粒子之间的相互交联，使凝胶形成有序的环状网格结构，提高二氧化硅凝胶的结构性能；且N,N-二甲基甲酰胺的添加在干燥过程中可以降低凝胶内部所产生的应力，增加了凝胶的塑变性能和蠕动性，在合金表面生成的二氧化硅膜不易开裂，提高了二氧化硅膜的强度和结构，同时合金基体表面的疏水性得到提高，能够有效隔绝腐蚀液体，降低了固液面之间的接触面积，使得腐蚀性液体难以接触金属表面本身，从而达到高抗腐蚀效果。
本发明中改性剂为十六烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷混合，其中十六烷基三甲氧基硅烷可以对合金表面的Al2O3膜接枝改性，与Al2O3膜表面的羟基结合，极大的提高了Al2O3膜的疏水性，提高合金基体表面的抗腐蚀性能，效果更好；而本发明中在熔炼过程中还添加了氧化石墨烯，通过氧化石墨烯来增强合金基体的强度和电导率，本发明将氧化石墨烯进行粉碎，提高氧化石墨烯在铝液中的分散，避免氧化石墨烯团聚；本发明在镀膜时，通过改性剂制备电沉积液，并通过合金基体中的氧化石墨烯与电沉积液进行电沉积，此时改性剂中的十六烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷会发生水解，水解生成的硅醇可以在合金基体表面形成致密的网格结构，能够起到很好的阻隔作用，同时氧化石墨烯可以起到屏障作用，一定程度上弥补了硅烷膜的空隙，进一步提高了合金基体的抗腐蚀性能。
本发明中熔料中还添加了稀土金属La，碱金属Be，其中La、Be可以改善铝镁合金的高温性能以及热裂性能，细化铝镁合金的合金晶粒，提高铝镁合金的耐磨性；硅元素的添加可以改善铝镁合金的流动性，对铝镁合金的耐磨性也有一定的提高；铜、镁元素作为增强相，以此提高铝镁锌合金的力学性能；锌元素、锰元素和钛元素的添加可以改善合金的塑性和强度，同时铜和锰还能够与铝发生协同作用，进一步提高了合金基体的强度。
较优化地，包括以下步骤：
1)准备原料：
2)制备合金基体；
3)镀膜，得到成品。
较优化地，包括以下步骤：
1)准备原料：
a)按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；
b)按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；
c)按比例称取十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，混合均匀，得到改性剂，备用；
2)制备合金基体：
a)熔炼：取步骤1)准备的铝锭，置于熔炉中，升温至660-680℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温20-30min，再升温至740-760℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2-3h，保温20-30min，搅拌，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置；
b)精炼：温度降至710-720℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体；再降温至680-700℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；
3)镀膜：
a)表面处理：取步骤1)制备的合金基体，于丙酮中超声清洗，去离子水洗涤；在0.4-0.6MPa下喷砂，喷砂距离为20-25cm，喷砂时间为1-5min，除尘；
b)取步骤1)准备的正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅拌，水浴温度为30-35℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌，陈化6-8h，通风除氨，得到物料A；
c)将步骤a)处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，恒温干燥6-7h，干燥后放入加热炉中，升温至580-620℃，恒温焙烧0.4-0.6h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤8-10次；
d)取步骤1)准备的改性剂，加入无水乙醇、水混合均匀，调节PH，于室温预水解45-48h，得到物料B；将步骤c)处理的合金基体放入物料B中，超声分散，再以合金基体为工作电极，利用物料B为电沉积液，进行电沉积，沉积时间为200-210s，沉积后取出，氮气吹干，热固化，得到所述铝镁合金。
较优化地，包括以下步骤：
1)准备原料：
a)按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；
b)按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨20-30min，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；
c)按比例称取十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，混合均匀，得到改性剂，备用；本发明中步骤1)进行原料的准备，便于进行后续处理；
2)制备合金基体：
a)熔炼：取步骤1)准备的铝锭，置于熔炉中，升温至660-680℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌20-25min，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温20-30min，再升温至740-760℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2-3h，保温20-30min，搅拌10-20min，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置20-35min；
b)精炼：温度降至710-720℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体，精炼15-20min；再降温至680-700℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；本发明中通过配制了合理的熔料组分，通过控制反应温度、反应时间来进行合金基体的制备，熔炼之后通过六氟化硫、空气和二氧化碳的混合气体进行精炼，使得合金表面生成Al2O3膜、MgF2薄膜和MgO薄膜相互结合的复合膜，同时MgO薄膜中还存在无定形的碳，同时组分中还添加了氧化石墨烯，便于后续进行电沉积；
3)镀膜：
a)表面处理：取步骤1)制备的合金基体，于丙酮中超声清洗10-15min，去离子水洗涤；在0.4-0.6MPa下喷砂，喷砂距离为20-25cm，喷砂时间为1-5min，除尘；本发明步骤a)中首先对制备得到的合金基体进行喷砂处理，降低合金表面的粗糙度，提高结合位点，提高二氧化硅溶胶与合金基体表面的结合力和黏着力；
b)取步骤1)准备的正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅伴1-2h，水浴温度为30-35℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌30-40min，再在25-30℃下陈化6-8h，通风除氨，得到物料A；本发明中步骤b)中利用正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水制备二氧化硅溶胶，并在二氧化硅溶胶中添加了N,N-二甲基甲酰胺，提高了二氧化硅溶胶的稳定性，同时优化了二氧化硅溶胶的结构和强度；
c)将步骤a)处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，以0.5-0.8cm/s的速度竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，再置于60-65℃下恒温干燥6-7h，干燥后放入加热炉中，以0.5-0.7℃/min升温至580-620℃，恒温焙烧0.4-0.6h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤8-10次；本发明步骤c)中通过多次垂直提拉，将制备的二氧化硅溶胶均匀的涂覆在合金基体表面，同时涂覆后进行焙烧，一次涂覆配合一次焙烧，使得二氧化硅溶胶充分与Al2O3膜、MgF2薄膜结合，提高合金基体表面的强度，同时二氧化硅膜能够与后续步骤的改性剂结合，对二氧化硅膜表面进行修饰，提高二氧化硅膜的疏水性能；
d)取步骤1)准备的改性剂，加入无水乙醇、水混合均匀，再调节PH至4-5，于室温预水解45-48h，得到物料B；将步骤c)处理的合金基体放入物料B中，超声分散30-40min，再以合金基体为工作电极，利用物料B为电沉积液，进行电沉积，沉积时间为200-210s，沉积后取出，氮气吹干，热固化0.4-0.5h，温度为120-130℃，得到所述铝镁合金。本发明在步骤d)中利用改性剂制备了电沉积液，对经过二氧化硅溶胶处理后的合金基体电沉积，合金基体中的氧化石墨烯会与改性剂中的十二烷基三甲氧基硅烷配合，形成了致密的网格结构，有效隔绝了合金基体与腐蚀液体，同时十六烷基三甲氧基硅烷可以对合金表面的Al2O3膜接枝改性，极大的提高了Al2O3膜的疏水性；十六烷基三甲氧基硅烷对基体合金表面的二氧化硅膜结合，提高整个膜层的疏水性，进一步提高合金基体表面的抗腐蚀性能，效果更好。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明首先选择了合理的熔料组分，其中添加了稀土金属La，碱金属Be，改善了铝镁合金的高温性能以及热裂性能，细化铝镁合金的合金晶粒，提高铝镁合金的耐磨性；同时通过添加氧化石墨烯来提高合金基体的强度，通过熔炼、精炼制备得到合金基体，再利用二氧化硅熔胶对合金基体表面涂覆镀膜，提高合金基体的疏水性和强度，再利用改性剂进行改性，进一步提高合金基体的抗腐蚀性能，改善了合金基体的强度和力学性能。
本发明提供了一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，配比设计合理，工艺参数得到优化，不仅提高了合金基体的强度，同时提高了合金基体表面膜层的疏水性能，有效隔绝腐蚀液体与合金基体的接触，抗腐蚀性能更好，具有较高实用性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
首先准备原料，按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨20min，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；按比例称取十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，混合均匀，得到改性剂，备用；
再制备合金基体，取铝锭置于熔炉中，升温至660℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌20min，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温20min，再升温至740℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2h，保温20min，搅拌10min，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置20min；温度降至710℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体，精炼15min；再降温至680℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；
接着镀膜，取制备的合金基体，于丙酮中超声清洗10min，去离子水洗涤；在0.4MPa下喷砂，喷砂距离为20cm，喷砂时间为1min，除尘；再取正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅伴1h，水浴温度为30℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌30min，再在25℃下陈化6h，通风除氨，得到物料A；接着将喷砂处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，以0.5cm/s的速度竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，再置于60℃下恒温干燥6-7h，干燥后放入加热炉中，以0.5℃/min升温至580℃，恒温焙烧0.4h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤8次；最后取改性剂，加入无水乙醇、水混合均匀，再调节PH至4，于室温预水解45h，得到物料B；将焙烧后的合金基体放入物料B中，超声分散30min，再以合金基体为工作电极，利用物料B为电沉积液，进行电沉积，沉积时间为200s，沉积后取出，氮气吹干，热固化0.4h，温度为120℃，得到所述铝镁合金。
本实施例中，铝镁合金各原料组分如下：以重量计，熔料120份、添加剂5份、处理剂3份；熔料各原料组分如下：以质量百分比计，Mg4％、Cr0.1％、Fe0.1％、Si0.2％、Cu0.05％、Zn0.04％、Mn0.1％、Ti0.8％、La0.5％、Be0.1％、其余为Al。
处理剂各原料组分如下：以重量计，正硅烷四乙酯1份、无水乙醇125份、氨水4份、N,N-二甲基甲酰胺1份、改性剂5份；改性剂包括十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，所述十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷的质量比为1：2；添加剂为氧化石墨烯。
实施例2：
首先准备原料，按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨25min，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；按比例称取十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，混合均匀，得到改性剂，备用；
再制备合金基体，取铝锭置于熔炉中，升温至670℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌23min，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温25min，再升温至750℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2.5h，保温25min，搅拌15min，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置30min；温度降至715℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体，精炼18min；再降温至690℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；
接着镀膜，取制备的合金基体，于丙酮中超声清洗13min，去离子水洗涤；在0.5MPa下喷砂，喷砂距离为23cm，喷砂时间为3min，除尘；再取正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅伴1.5h，水浴温度为33℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌35min，再在28℃下陈化7h，通风除氨，得到物料A；接着将喷砂处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，以0.7cm/s的速度竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，再置于63℃下恒温干燥6-7h，干燥后放入加热炉中，以0.6℃/min升温至600℃，恒温焙烧0.5h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤9次；最后取改性剂，加入无水乙醇、水混合均匀，再调节PH至4.5，于室温预水解46h，得到物料B；将焙烧后的合金基体放入物料B中，超声分散35min，再以合金基体为工作电极，利用物料B为电沉积液，进行电沉积，沉积时间为205s，沉积后取出，氮气吹干，热固化0.45h，温度为125℃，得到所述铝镁合金。
本实施例中，铝镁合金各原料组分如下：以重量计，熔料135份、添加剂8份、处理剂5份；熔料各原料组分如下：以质量百分比计，Mg5％、Cr0.2％、Fe0.15％、Si0.25％、Cu0.02％、Zn0.05％、Mn0.5％、Ti1％、La1％、Be0.15％、其余为Al。
处理剂各原料组分如下：以重量计，正硅烷四乙酯2份、无水乙醇128份、氨水5份、N,N-二甲基甲酰胺2份、改性剂5-8份；改性剂包括十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，所述十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷的质量比为1.2：2；添加剂为氧化石墨烯。
实施例3：
首先准备原料，按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨30min，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；按比例称取十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，混合均匀，得到改性剂，备用；
再制备合金基体，取铝锭置于熔炉中，升温至680℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌25min，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温30min，再升温至760℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼3h，保温30min，搅拌20min，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置35min；温度降至720℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体，精炼20min；再降温至700℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；
接着镀膜，取制备的合金基体，于丙酮中超声清洗15min，去离子水洗涤；在0.6MPa下喷砂，喷砂距离为25cm，喷砂时间为5min，除尘；再取正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅伴2h，水浴温度为35℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌40min，再在30℃下陈化8h，通风除氨，得到物料A；接着将喷砂处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，以0.8cm/s的速度竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，再置于65℃下恒温干燥7h，干燥后放入加热炉中，以0.7℃/min升温至620℃，恒温焙烧0.6h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤10次；最后取改性剂，加入无水乙醇、水混合均匀，再调节PH至5，于室温预水解48h，得到物料B；将焙烧后的合金基体放入物料B中，超声分散40min，再以合金基体为工作电极，利用物料B为电沉积液，进行电沉积，沉积时间为210s，沉积后取出，氮气吹干，热固化0.5h，温度为130℃，得到所述铝镁合金。
本实施例中，铝镁合金各原料组分如下：以重量计，熔料150份、添加剂10份、处理剂8份；熔料各原料组分如下：以质量百分比计，Mg6％、Cr0.3％、Fe0.2％、Si0.3％、Cu0.01％、Zn0.06％、Mn0.2％、Ti1.2％、La2％、Be0.2％、其余为Al。
处理剂各原料组分如下：以重量计，正硅烷四乙酯3份、无水乙醇130份、氨水7份、N,N-二甲基甲酰胺3份、改性剂8份；改性剂包括十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，所述十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷的质量比为1.5：2；添加剂为氧化石墨烯。
实施例4：
首先准备原料，按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨25min，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；
再制备合金基体，取铝锭置于熔炉中，升温至670℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌23min，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温25min，再升温至750℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2.5h，保温25min，搅拌15min，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置30min；温度降至715℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体，精炼18min；再降温至690℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；
接着镀膜，取制备的合金基体，于丙酮中超声清洗13min，去离子水洗涤；在0.5MPa下喷砂，喷砂距离为23cm，喷砂时间为3min，除尘；再取正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅伴1.5h，水浴温度为33℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌35min，再在28℃下陈化7h，通风除氨，得到物料A；接着将喷砂处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，以0.7cm/s的速度竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，再置于63℃下恒温干燥6-7h，干燥后放入加热炉中，以0.6℃/min升温至600℃，恒温焙烧0.5h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤9次；得到所述铝镁合金。
本实施例中，铝镁合金各原料组分如下：以重量计，熔料135份、添加剂8份、处理剂5份；熔料各原料组分如下：以质量百分比计，Mg5％、Cr0.2％、Fe0.15％、Si0.25％、Cu0.02％、Zn0.05％、Mn0.5％、Ti1％、La1％、Be0.15％、其余为Al。
处理剂各原料组分如下：以重量计，正硅烷四乙酯2份、无水乙醇128份、氨水5份、N,N-二甲基甲酰胺2份；添加剂为氧化石墨烯。
实施例5：
首先准备原料，按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨25min，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；
再制备合金基体，取铝锭置于熔炉中，升温至670℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌23min，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温25min，再升温至750℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2.5h，保温25min，搅拌15min，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置30min；温度降至715℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体，精炼18min；再降温至690℃扒渣，低压浇铸，得到所述铝镁合金。
本实施例中，铝镁合金各原料组分如下：以重量计，熔料135份、添加剂8份；熔料各原料组分如下：以质量百分比计，Mg5％、Cr0.2％、Fe0.15％、Si0.25％、Cu0.02％、Zn0.05％、Mn0.5％、Ti1％、La1％、Be0.15％、其余为Al；添加剂为氧化石墨烯。
实验1：
取实施例1-5中制备的样品铝镁合金，检测其力学性能并记录数据，结果如下：
实施例1-3为本发明技术方案，实施例4中的铝镁合金没有使用改性剂进行改性；实施例5为本发明熔料配比制备得到的铝镁合金，没有任何表面处理；其中实施例1-3分别与实施例4、实施例5形成对照实验；
以上表数据可知，实施例1-3的抗拉强度可高达423MPa、屈服强度高达226MPa，延伸率也达到了15.5％，这充分说明了本发明中对铝镁合金进行表面改性镀膜，充分提高了铝镁合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率，保证了铝镁合金的力学性能，具有较高实用性。
实施例4中的镁铝合金只在表面利用二氧化硅溶胶镀膜，而没有利用改性剂进行改性，对比实施例1-3中的数据来看，实施例4制备的铝镁合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率都有了明显降低，这说明铝镁合金表面利用改性剂进行改性后，提高了铝镁合金的力学性能；同时对比实施例5中的数据，实施例4制备的铝镁合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率比实施例5高，这充分说明了本技术方案中在铝镁合金表面镀膜能够提高铝镁合金的力学性能。
实施例5中的铝镁合金表面没有做任何处理，对比实施例1-4中的数据，实施例5的抗拉强度、屈服强度和延伸率明显比实施例1-4中的数据低，这充分说明了，本技术方案中在铝镁合金表面进行镀膜，并利用改性剂改性能够提高铝镁合金的力学性能。
实验2：
取实施例1-5中制备的样品铝镁合金，放入10％NaOH和5％HCL溶液中在室温下侵蚀一个月，记录腐蚀速率g/(m2﹒h)，得到如下数据：
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 10％NaOH | 0.00035 | 0.00031 | 0.00039 | 0.0033 | 0.0089 |
| 5％HCL | 0.00031 | 0.00034 | 0.00033 | 0.0043 | 0.0057 |
实施例1-3为本发明技术方案，实施例4中的铝镁合金没有理由改性剂改性；实施例5为本发明熔料配比制备得到的铝镁合金，没有任何表面处理，其中实施例1-3分别与实施例4、实施例5形成对照实验，以上表数据可知，实施例1-3中制备的在铝镁合金在碱性、酸性环境中都有着较好的耐腐蚀性能，而对比起来，实施例4的铝镁合金在碱性、酸性环境中的腐蚀速率比实施例1-3中的速率快，但比实施例5制备的铝镁合金的腐蚀速率慢，这充分说明了在铝镁合金表面涂覆一层二氧化硅膜，能够起到一定的耐腐蚀效果；实施例5中的腐蚀速率比实施例1-4中的腐蚀速率高，充分说明了在合金基体表面涂覆二氧化硅，并用改性剂改性，能够具有较好的疏水性能，提高了耐腐蚀性能。
实验3：
取实施例1-3中制备的样品铝镁合金，检测得到实施例1中制备的铝镁合金对水的接触角为160°，对水的滚动角为5°；实施例2中制备的铝镁合金对水的接触角为160.9°，对水的滚动角为5.3°；实施例3中制备的铝镁合金对水的接触角为161.3°，对水的滚动角为4.5°；这充分说明了本发明技术方案制备的铝镁合金表面具有较高的疏水性能，进一步提高了铝镁合金的抗腐蚀性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (8)
1.一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：所述铝镁合金各原料组分如下：以重量计，熔料120-150份、添加剂5-10份、处理剂3-8份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：所述熔料各原料组分如下：以质量百分比计，Mg4-6％、Cr0.1-0.3％、Fe0.1-0.2％、Si0.2-0.3％、Cu≤0.05％、Zn0.04-0.06％、Mn0.1-0.2％、Ti0.8-1.2％、La0.5-2％、Be0.1-0.2％、其余为Al。
3.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：所述处理剂各原料组分如下：以重量计，正硅烷四乙酯1-3份、无水乙醇125-130份、氨水4-7份、N,N-二甲基甲酰胺1-3份、改性剂5-8份。
4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：所述改性剂包括十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，所述十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷的质量比为(1-1.5)：2。
5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：所述添加剂为氧化石墨烯。
6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备原料：
2)制备合金基体；
3)镀膜，得到成品。
7.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备原料：
a)按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；
b)按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；
c)按比例称取十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，混合均匀，得到改性剂，备用；
2)制备合金基体：
a)熔炼：取步骤1)准备的铝锭，置于熔炉中，升温至660-680℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温20-30min，再升温至740-760℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2-3h，保温20-30min，搅拌，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置；
b)精炼：温度降至710-720℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体；再降温至680-700℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；
3)镀膜：
a)表面处理：取步骤1)制备的合金基体，于丙酮中超声清洗，去离子水洗涤；在0.4-0.6MPa下喷砂，喷砂距离为20-25cm，喷砂时间为1-5min，除尘；
b)取步骤1)准备的正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅拌，水浴温度为30-35℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌，陈化6-8h，通风除氨，得到物料A；
c)将步骤a)处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，恒温干燥6-7h，干燥后放入加热炉中，升温至580-620℃，恒温焙烧0.4-0.6h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤8-10次；
d)取步骤1)准备的改性剂，加入无水乙醇、水混合均匀，调节PH，于室温预水解45-48h，得到物料B；将步骤c)处理的合金基体放入物料B中，超声分散，再以合金基体为工作电极，利用物料B为电沉积液，进行电沉积，沉积时间为200-210s，沉积后取出，氮气吹干，热固化，得到所述铝镁合金。
8.根据权利要求7所述的一种耐腐蚀性的铝镁合金的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备原料：
a)按比例称取铝锭、镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、铝硅中间合金、电解铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝镧中间合金和铝铍中间合金，备用；
b)按比例称取氧化石墨烯，球磨机研磨20-30min，得到氧化石墨烯粉末；再按比例称取正硅烷四乙酯、无水乙醇、氨水和N,N-二甲基甲酰胺，备用；
c)按比例称取十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷，混合均匀，得到改性剂，备用；
2)制备合金基体：
a)熔炼：取步骤1)准备的铝锭，置于熔炉中，升温至660-680℃，再加入氧化石墨烯粉末，搅拌20-25min，再添加铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金，保温20-30min，再升温至740-760℃，加入镁锭、铝铬中间合金、铝铁中间合金、电解铜和锌锭，熔炼2-3h，保温20-30min，搅拌10-20min，并加入铝镧中间合金、铝铍中间合金，静置20-35min；
b)精炼：温度降至710-720℃，在保护气作用下精炼，所述保护气为空气、二氧化碳和六氟化硫气体，精炼15-20min；再降温至680-700℃扒渣，低压浇铸，得到合金基体；
3)镀膜：
a)表面处理：取步骤1)制备的合金基体，于丙酮中超声清洗10-15min，去离子水洗涤；在0.4-0.6MPa下喷砂，喷砂距离为20-25cm，喷砂时间为1-5min，除尘；
b)取步骤1)准备的正硅烷四乙酯、无水乙醇和氨水放入烧杯中，加水混合，恒温水浴中搅拌1-2h，水浴温度为30-35℃，再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌30-40min，再在25-30℃下陈化6-8h，通风除氨，得到物料A；
c)将步骤a)处理过的合金基体浸入物料A中，使物料A与合金基体充分接触，以0.5-0.8cm/s的速度竖直提拉，使物料A均匀得涂覆在合金基体表面，再置于60-65℃下恒温干燥6-7h，干燥后放入加热炉中，以0.5-0.7℃/min升温至580-620℃，恒温焙烧0.4-0.6h，自然冷却至室温，重复提拉、焙烧步骤8-10次；
d)取步骤1)准备的改性剂，加入无水乙醇、水混合均匀，再调节PH至4-5，于室温预水解45-48h，得到物料B；将步骤c)处理的合金基体放入物料B中，超声分散30-40min，再以合金基体为工作电极，利用物料B为电沉积液，进行电沉积，沉积时间为200-210s，沉积后取出，氮气吹干，热固化0.4-0.5h，温度为120-130℃，得到所述铝镁合金。
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| GR01 | Patent grant | ||
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