CN110157968A - 一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺。按重量百分比计,该合金组成为:Ta:0.3‑0.5wt.%,Hf:0.1‑0.2wt.%,Si:0.5‑0.8wt.%,Sb:4.0‑6.0wt.%,Bi:1.0‑3.0wt.%,Cu:4.0‑6.0wt.%,Sn:60.0‑70.0wt.%,余量为铟。本专利提供了一种简易的修补汽车表面划痕的材料及其工艺，可以解决目前汽车领域在使用中的难题。可以预计，该材料的成功实施和产业化会在获得极大经济价值的同时对相关的领域发展起到促进作用。

Description

一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铟合金。

背景技术

汽车在行驶或者停放的过程中容易遭受外力的冲击而在表面产生划痕。一般说来，这些使用的缺陷分为三种类型：（1）轻度划痕。车漆上留下一道明显的划痕、但是手摸上去感觉不出来，只是损伤了车漆表面的透明层。（2）中度划痕。较重一些的划痕，则直接损伤到底漆层，可明显摸到划痕凹下。（3）深度划痕。深度划痕是更重的划痕，已经露出了车身金属板，且金属板有很大的下凹。

对于轻度划痕，把少量细砂蜡或划痕蜡涂在划痕处或干净的毛巾上，沿着划痕反复用力擦拭，直到划痕彻底消除后用上光蜡抛光。以上方法对轻度划痕可完全去除。对于中度划痕，通常使用补漆笔。在细小的划痕或油漆剥落处，用补漆笔修补即可掩盖及填平划痕，且具有防止生锈的功能。对于深度划痕，由于金属板已经发生了塑形变形，产生了凹凸和沟槽，因而修补的方法非常的繁琐。通常保险的办法是在这些缺陷处填充具有一定硬度的高分子混合物，然后在其上再使用处理轻度划痕和中度划痕的方法。

考虑到汽车在使用过程中温度变化的多样性以及行驶过程中经受的振动，采用高分子混合物的方法尽管可以在一定的时间内（小于3年）取得令人满意的效果。但是从长期的使用角度讲，高分子混合物本身的使用寿命以及在使用过程中由于振动过大导致的与基体脱离会大大降低该方法使用的效果。从市场角度而言，急需提供一种简单而有效的更高级方案。

液态金属是一种新型的合金材料，由于具有优异的熔点而广泛应用于工业和科研领域。（1）在散热领域，液态金属可以制备成热界面材料用于芯片和散热器之间的散热桥梁。（2）在生物领域，液态金属可以用于制备骨泥材料用于修复断骨。（3）在电子器件领域，液态金属可以用于制备柔性导线和柔性天线而在国防工业发挥重大的作用。

液态金属用于修复汽车上的深度划痕是一种全新的使用方法，目前在国际范围内处于汽车修复领域的前沿阵地。本专利从实际出发，提出了一种用于汽车外壳的修复用液态金属材料。该材料不仅与基体铁合金具有极其优异的结合力，当在涂覆过程中的大温度变化范围内具有比较恒定的固-液两相比例。这种特性使得该材料在用于加热后的涂覆中大大简化了操作，便于使用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺。由于发动机在工作过程中发热量大，因而发动机周围的汽车外壳的温度要比其它区域的温度高几十度。本专利申请保护的合金材料，在手持热源的作用下可以很方便的填充汽车表面的划痕和凹坑，并在相当大的温度范围内维持固-液两相的比例，从而有利于缺陷的填充操作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺。按重量百分比计,该合金组成为Ta:0.3-0.5wt.%,Hf:0.1-0.2wt.%,Si:0.5-0.8wt.%,Sb:4.0-6.0wt.%,Bi:1.0-3.0wt.%,Cu:4.0-6.0wt.%,Sn:60.0-70.0wt.%,余量为铟。

上述一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺，包括如下的加工和使用步骤：（a）将合金按照所需的成分配置后，放入感应炉内进行熔炼，并采用氧化镁或者氧化铝坩埚进行氩气保护下的熔炼；在500-600度保温10分钟利用电磁搅拌充分将合金熔体搅拌均匀后，导入铸铁模具内进行浇铸；（b）将所得铸锭在室温下进行挤压，采用200-250MPa的压力挤压成直径2-5mm的棒状；（c）修补前准备：先用干净的棉纱蘸酒精将要修复的部位擦洗干净。用可以清理表面层的工具（例如砂纸，刮刀和钻头等）沿要修复处来回划动，把沟槽清理出现金属的光泽。（d）修补操作：使用150-180度的电烙铁或者能加热到150-180度的紫铜烙铁。利用烙铁的工作面压住切下本专利申请保护的修补材料，同时迅速地在修补处来回拖动烙铁使得处于半固态的修补材料能够完全的填充修补的空间。此外，还可以同时利用烙铁的平面将半固态的修补材料烫平。修补完成后，利用刮刀等工具将表面修刮到理想的表面要求。将修补位置的温度彻底降低到室温后，就可以利用市面上常见的修补漆进行最后的修补工作。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）传统的修补材料，对于大的缺陷可以首先采用树脂或者其它有机物的方式进行填充，然后在最后的表面上用修补漆进行修饰。这种修补方式由于使用了有机物，和基体的接触不够紧密。在极端环境下使用一段时间后，容易出现脱落和氧化的现象，导致修补层脱落。本专利申请保护的修补材料，由于是液态金属类型的合金材料，在修补后能与基体产生很强的结合能力（发生了原子级别的扩散和作用），因而在长时间使用后能经受极端环境的作用而没有显示出失效的结果。

（2）由于发动机周围的汽车外壳温度比其它地方的要高几十度，因而使用本专利申请保护的合金材料完全可以满足熔点的需求，在较高的工作温度下保持固态而不会熔化。该材料的熔点范围为200-250度，在修补的使用温度下（150-180度），该材料处于固-液的半固态状况下。且在该条件下，固相体积比占60-70%。因而，该材料在工作温度下有非常优异的填充性能和在烙铁工作平面下的变形协调能力。从而避免了在工作温度下由于液相含量过多而引起的四处流动现象。同时，该材料的固液态具有非常好的浸润性，可以充分填充待修复的汽车表面。

（3）该材料具有非常优异的冷胀特性，也就是熔体在凝固后体积增大2-4%左右。因此用这种液态金属修复汽车表面熔融凝结后，能牢固地与基体面结合。同时，由于该合金熔化后的流动性较好，对于极细的划伤（深0.1毫米，宽0.3毫米左右）也能修复。且修补材料与基体结合牢固，不易脱落。

（4）待修复表面不需预热，烙铁温度一般低于180度，因而不会引起汽车表面变形。操作简便，工艺装备简单，操作技术容易掌握。修理费用低，特别是在大型车辆的修复中效果优为显著。硬度比环氧树脂修复和氧化铜粘接修复都高。此外，该产品实用性广，加工冶炼方法简单，生产成本低，便于工业化的大规模生产和实际应用。

（5）该材料具有优异的高硬度，可以达到70-82HBS。此外，该材料具有优异的耐摩擦性能。在充分润滑条件下，摩擦系数为0.02-0.04，不润滑条件下为0.08-0.10。采用该合金做修补材料，即使指甲在上边划过也不会留下划痕，因而在最大程度上保证了合金使用时的表面观感和用户体验。此外，还具备优异的耐腐蚀性能。在海水中,该材料的腐蚀速度为5.0-6.0×10^-4mm/年。因而，可以在海洋性气氛下安全工作10年以上。可以预见，该材料的实施和产业化必将取得极大的社会效益和经济效益。

具体实施方式

实施例1

一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺。按重量百分比计,该合金组成为: Ta:0.3wt.%,Hf:0.1wt.%,Si:0.5wt.%,Sb:4.0wt.%,Bi:1.0wt.%,Cu:4.0wt.%,Sn:60.0wt.%,余量为铟。

上述一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺，包括如下的加工和使用步骤：（a）将合金按照所需的成分配置后，放入感应炉内进行熔炼，并采用氧化镁或者氧化铝坩埚进行氩气保护下的熔炼；在500度保温10分钟利用电磁搅拌充分将合金熔体搅拌均匀后，导入铸铁模具内进行浇铸；（b）将所得铸锭在室温下进行挤压，采用200MPa的压力挤压成直径2mm的棒状；（c）修补前准备：先用干净的棉纱蘸酒精将要修复的部位擦洗干净。用可以清理表面层的工具（例如砂纸，刮刀和钻头等）沿要修复处来回划动，把沟槽清理出现金属的光泽。（d）修补操作：使用160度的电烙铁或者能加热到160度的紫铜烙铁。利用烙铁的工作面压住切下本专利申请保护的修补材料，同时迅速地在修补处来回拖动烙铁使得处于半固态的修补材料能够完全的填充修补的空间。此外，还可以同时利用烙铁的平面将半固态的修补材料烫平。修补完成后，利用刮刀等工具将表面修刮到理想的表面要求。将修补位置的温度彻底降低到室温后，就可以利用市面上常见的修补漆进行最后的修补工作。

该材料的熔点为240度，在修补的使用温度下（160度），该材料处于固-液的半固态状况下。且在该条件下，固相体积比占65%。因而，该材料在工作温度下有非常优异的填充性能和在烙铁工作平面下的变形协调能力。该材料具有非常优异的冷胀特性，也就是熔体在凝固后体积增大2.5%左右。因此用这种液态金属修复汽车表面熔融凝结后，能牢固地与基体面结合。该材料具有优异的高硬度和耐摩擦性能，可以达到74HBS。此外，该材料具有优异的耐摩擦性能。在充分润滑条件下，摩擦系数为0.02，不润滑条件下为0.08。采用该合金做修补材料，即使指甲在上边划过也不会留下划痕，因而在最大程度上保证了合金使用时的表面观感和用户体验。此外，还具备优异的耐腐蚀性能。在海水中,该材料的腐蚀速度为5.2×10^-4mm/年。因而，可以在海洋性气氛下安全工作10年以上。

实施例2

一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺。按重量百分比计,该合金组成为: Ta: 0.5wt.%,Hf: 0.2wt.%,Si: 0.8wt.%,Sb: 6.0wt.%,Bi:3.0wt.%,Cu:6.0wt.%,Sn:70.0wt.%,余量为铟。

上述一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺，包括如下的加工和使用步骤：（a）将合金按照所需的成分配置后，放入感应炉内进行熔炼，并采用氧化镁或者氧化铝坩埚进行氩气保护下的熔炼；在600度保温10分钟利用电磁搅拌充分将合金熔体搅拌均匀后，导入铸铁模具内进行浇铸；（b）将所得铸锭在室温下进行挤压，采用250MPa的压力挤压成直径2mm的棒状；（c）修补前准备：先用干净的棉纱蘸酒精将要修复的部位擦洗干净。用可以清理表面层的工具（例如砂纸，刮刀和钻头等）沿要修复处来回划动，把沟槽清理出现金属的光泽。（d）修补操作：使用170度的电烙铁或者能加热到170度的紫铜烙铁。利用烙铁的工作面压住切下本专利申请保护的修补材料，同时迅速地在修补处来回拖动烙铁使得处于半固态的修补材料能够完全的填充修补的空间。此外，还可以同时利用烙铁的平面将半固态的修补材料烫平。修补完成后，利用刮刀等工具将表面修刮到理想的表面要求。将修补位置的温度彻底降低到室温后，就可以利用市面上常见的修补漆进行最后的修补工作。

该材料的熔点为230度，在修补的使用温度下（170度），该材料处于固-液的半固态状况下。且在该条件下，固相体积比占65%。因而，该材料在工作温度下有非常优异的填充性能和在烙铁工作平面下的变形协调能力。该材料具有非常优异的冷胀特性，也就是熔体在凝固后体积增大3.0%左右。因此用这种液态金属修复汽车表面熔融凝结后，能牢固地与基体面结合。该材料具有优异的高硬度和耐摩擦性能，可以达到75HBS。此外，该材料具有优异的耐摩擦性能。在充分润滑条件下，摩擦系数为0.03，不润滑条件下为0.09。采用该合金做修补材料，即使指甲在上边划过也不会留下划痕，因而在最大程度上保证了合金使用时的表面观感和用户体验。此外，还具备优异的耐腐蚀性能。在海水中,该材料的腐蚀速度为5.8×10^-4mm/年。因而，可以在海洋性气氛下安全工作10年以上。

实施例3

一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺。按重量百分比计,该合金组成为: Ta:0.4wt.%,Hf:0.1wt.%,Si:0.6wt.%,Sb:5.0wt.%,Bi:2.0wt.%,Cu:5.0wt.%,Sn:65.0wt.%,余量为铟。

上述一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺，包括如下的加工和使用步骤：（a）将合金按照所需的成分配置后，放入感应炉内进行熔炼，并采用氧化镁或者氧化铝坩埚进行氩气保护下的熔炼；在500度保温10分钟利用电磁搅拌充分将合金熔体搅拌均匀后，导入铸铁模具内进行浇铸；（b）将所得铸锭在室温下进行挤压，采用240MPa的压力挤压成直径3mm的棒状；（c）修补前准备：先用干净的棉纱蘸酒精将要修复的部位擦洗干净。用可以清理表面层的工具（例如砂纸，刮刀和钻头等）沿要修复处来回划动，把沟槽清理出现金属的光泽。（d）修补操作：使用180度的电烙铁或者能加热到180度的紫铜烙铁。利用烙铁的工作面压住切下本专利申请保护的修补材料，同时迅速地在修补处来回拖动烙铁使得处于半固态的修补材料能够完全的填充修补的空间。此外，还可以同时利用烙铁的平面将半固态的修补材料烫平。修补完成后，利用刮刀等工具将表面修刮到理想的表面要求。将修补位置的温度彻底降低到室温后，就可以利用市面上常见的修补漆进行最后的修补工作。

该材料的熔点为210度，在修补的使用温度下（180度），该材料处于固-液的半固态状况下。且在该条件下，固相体积比占65%。因而，该材料在工作温度下有非常优异的填充性能和在烙铁工作平面下的变形协调能力。该材料具有非常优异的冷胀特性，也就是熔体在凝固后体积增大2.0%左右。因此用这种液态金属修复汽车表面熔融凝结后，能牢固地与基体面结合。该材料具有优异的高硬度和耐摩擦性能，可以达到76HBS。此外，该材料具有优异的耐摩擦性能。在充分润滑条件下，摩擦系数为0.02，不润滑条件下为0.08。采用该合金做修补材料，即使指甲在上边划过也不会留下划痕，因而在最大程度上保证了合金使用时的表面观感和用户体验。此外，还具备优异的耐腐蚀性能。在海水中,该材料的腐蚀速度为5.8×10^-4mm/年。因而，可以在海洋性气氛下安全工作10年以上。

Claims (2)

1.一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺；按重量百分比计，该合金组成为Ta:0.3-0.5wt.%,Hf:0.1-0.2wt.%,Si:0.5-0.8wt.%,Sb:4.0-6.0wt.%,Bi:1.0-3.0wt.%,Cu:4.0-6.0wt.%,Sn:60.0-70.0wt.%,余量为铟。

2.权利要求1所述一种用于汽车发动机附近外壳修补的液态金属及其工艺，其特征在于包括如下加工和使用步骤：（a）将合金按照所需的成分配置后，放入感应炉内进行熔炼，并采用氧化镁或者氧化铝坩埚进行氩气保护下的熔炼；在500-600度保温10分钟利用电磁搅拌充分将合金熔体搅拌均匀后，导入铸铁模具内进行浇铸；（b）将所得铸锭在室温下进行挤压，采用200-250MPa的压力挤压成直径2-5mm的棒状；（c）修补前准备：先用干净的棉纱蘸酒精将要修复的部位擦洗干净；用可以清理表面层的工具（例如砂纸，刮刀和钻头等）沿要修复处来回划动，把沟槽清理出现金属的光泽；（d）修补操作：使用150-180度的电烙铁或者能加热到150-180度的紫铜烙铁；利用烙铁的工作面压住切下本专利申请保护的修补材料，同时迅速地在修补处来回拖动烙铁使得处于半固态的修补材料能够完全的填充修补的空间；此外，还可以同时利用烙铁的平面将半固态的修补材料烫平；修补完成后，利用刮刀等工具将表面修刮到理想的表面要求；将修补位置的温度彻底降低到室温后，就可以利用市面上常见的修补漆进行最后的修补工作。