CN110846654A - 一种镁合金轮毂的表面处理方法 - Google Patents

一种镁合金轮毂的表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种镁合金轮毂的表面处理方法，所述工艺包括：清洁镁合金轮毂的待处理表面；在清洁后的待处理表面做黑化处理；对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，激光熔覆的方式为同步送粉式，涂层材料为铬。本发明提供的镁合金轮毂的表面处理方法，能避免出现气孔。

Description

一种镁合金轮毂的表面处理方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理，具体涉及一种镁合金轮毂的表面处理方法。
背景技术
激光熔覆(Laser Cladding)亦称激光包覆或激光熔覆，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。与涂装、电镀、化学镀、真空镀膜和气相沉积相比，激光熔覆具有更高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，且还具有成本低、更环保的优点
因此，在车辆镁合金轮毂的表面处理中，也开始采用激光熔覆技术，但是，现有车辆镁合金轮毂的激光熔覆技术还不够成熟，表面处理后的轮毂容易出现气孔。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种镁合金轮毂的表面处理方法，避免出现气孔。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种镁合金轮毂的表面处理方法，所述方法包括如下步骤：
清洁镁合金轮毂的待处理表面；
在清洁后的待处理表面做黑化处理；
对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，激光熔覆的方式为同步送粉式，涂层材料为铬。
上述方案中，所述清洁镁合金轮毂的待处理表面，包括：
用水清洗所述待处理表面；
用超声波清洗所述待处理表面；
沙粒打磨待处理表面，将待处理表面的氧化皮除去。
上述方案中，所述用水清洗所述待处理表面，包括：
用碱水浸洗所述待处理表面，浸洗时间：6～8分钟；
用纯水清洗所述待处理表面。
上述方案中，所述用超声波清洗所述待处理表面，包括：
将镁合金轮毂置于酒精中，然后再放入超声波清洗机，清洗所述待处理表面，清洗时间：5分钟；
用热风吹干所述待处理表面。
上述方案中，所述沙粒打磨待处理表面，将待处理表面的氧化皮除去，包括：
通过水喷砂设备，喷出水和沙粒，通过沙粒打磨待处理表面。
上述方案中，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
在氦气的保护下，对所述待处理表面进行激光熔覆。
上述方案中，所述在氦气的保护下，对所述待处理表面进行激光熔覆，包括：
将镁合金轮毂至于充满氦气的保护箱内；
在激光扫描待处理表面的同时，通过吹气装置对所述待处理表面喷吹氦气，气流与待处理表面的夹角为55～62度，气体流量：12L/Min。
上述方案中，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
用光纤激光器进行激光熔覆，激光功率：2kW-4kW，光斑直径为4mm，激光扫描的线速度为：18-25mm/min。
上述方案中，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
激光熔覆的过程中，涂层材料的送粉量：5-15g/s。
上述方案中，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
激光熔覆的搭接率为：80％。
本发明实施例提供了一种镁合金轮毂的表面处理方法，所述方法包括清洁镁合金轮毂的待处理表面；在清洁后的待处理表面做黑化处理；对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，激光熔覆的方式为同步送粉式，涂层材料为铬；可见，本发明实施例提供的镁合金轮毂的表面处理方法，根据镁合金的材质，选择铬作为涂层材料，而且通过同步送粉方式，能避免出现气孔。
本发明实施例的其他有益效果将在具体实施方式中结合具体技术方案进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例镁合金轮毂的表面处理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例镁合金轮毂的表面处理方法的更具体的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种镁合金轮毂的表面处理方法，所述方法可以包括如下步骤：
清洁镁合金轮毂的待处理表面；
在清洁后的待处理表面做黑化处理；
对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，激光熔覆的方式为同步送粉式，涂层材料为铬。
本发明实施例提供的镁合金轮毂的表面处理方法，根据镁合金的材质，选择铬作为涂层材料，而且通过同步送粉方式，能避免出现气孔。
在本发明的另一些实施例中，所述清洁镁合金轮毂的待处理表面，可以包括：
用水清洗所述待处理表面；
用超声波清洗所述待处理表面；
沙粒打磨待处理表面，将待处理表面的氧化皮除去。这样，清洗的更干净，且使待处理表面更光滑，使激光熔覆效果更好，是更佳的方式。
在本发明的另一些实施例中，所述用水清洗所述待处理表面，可以包括：
用碱水浸洗所述待处理表面，浸洗时间：6～8分钟；
用纯水清洗所述待处理表面。这样，能更好的去除油污，使激光熔覆效果更好，是更佳的方式。
在本发明的另一些实施例中，用超声波清洗所述待处理表面，可以包括：
将镁合金轮毂置于酒精中，然后再放入超声波清洗机，清洗所述待处理表面，清洗时间：5分钟；
用热风吹干所述待处理表面。这样，能进一步除去待处理表面的油污，也能将刚才的碱水残留去除。
在本发明的另一些实施例中，所述沙粒打磨待处理表面，将待处理表面的氧化皮除去，可以包括：
通过水喷砂设备，喷出水和沙粒，通过沙粒打磨待处理表面。这样，可以去除待处理表面的氧化皮，使激光熔覆效果更好，通过喷水的方式，可以边除氧化皮，边清洁，效率更高。
在本发明的另一些实施例中，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，可以包括：
在氦气的保护下，对所述待处理表面进行激光熔覆。这样，可以防止激光扫描过程中，可能产生的镁合金的氧化和燃烧，是更佳的方式。
在本发明的另一些实施例中，所述在氦气的保护下，对所述待处理表面进行激光熔覆，可以包括：
将镁合金轮毂至于充满氦气的保护箱内；
在激光扫描待处理表面的同时，通过吹气装置对所述待处理表面喷吹氦气，气流与待处理表面的夹角为55～62度，气体流量：12L/Min。这样，保护更全面，且对激光熔覆没有什么影响，是更佳的方式。
在本发明的另一些实施例中，对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，可以包括：
用光纤激光器进行激光熔覆，激光功率：2kW-4kW，光斑直径为4mm，激光扫描的线速度为：18-25mm/min。这样，能充分熔化涂层材料，但又不会使基材产生过多的残余应力，稀释率低，避免出现裂纹，是更佳的方式。
在本发明的另一些实施例中，对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，可以包括：
激光熔覆的过程中，涂层材料的送粉量：5-15g/s。同上所述，这样也能起到：充分熔化涂层材料，但又不会使基材产生过多的残余应力，稀释率低，避免出现裂纹。涂层材料的送粉量和激光功率、光斑直径、激光扫描的线速度均有一定的对应关系，但是，经过多次试验，上述工艺参数，只要在上述范围内，其激光熔覆的效果均是符合要求的。
在本发明的另一些实施例中，对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，可以包括：
激光熔覆的搭接率为：80％。这样，激光熔覆后的表面粗糙度更好，是更佳的方式。
有关本发明的详细技术方案，下面将结合附图和具体实施例进行说明，应该理解，所附附图及实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
实施例一
本实施例提供了一种镁合金轮毂的激光熔覆方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
步骤101：清洁镁合金轮毂的待处理表面；
步骤102：在清洁后的待处理表面做黑化处理；
步骤103：对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，激光熔覆的方式为同步送粉式，涂层材料为铬。
所述方法在具体实施时，会有更具体的流程，如图2所示:
步骤201：碱水浸洗。用碱水浸洗所述待处理表面，浸洗时间：6分钟。
步骤202：纯水清洗。用纯水多次清洗所述待处理表面，这里的纯水是普通的水，区别于上面的碱水。
步骤203：超声波清洗。将镁合金轮毂置于酒精中，然后再放入超声波清洗机，清洗所述待处理表面，清洗时间：5分钟。
步骤204：热风吹干。用热风吹干所述待处理表面，一般通过热风机吹干。
步骤205：去除氧化皮。通过水喷砂设备，喷出水和沙粒，通过沙粒打磨待处理表面，去除氧化皮，进一步清洁。
步骤206：黑化处理。在清洁后的待处理表面做黑化处理，黑化处理有助于提高对激光的吸收率，使激光熔覆的效率更高，也更节能。黑化处理的原材料为碳素墨汁或胶体石墨溶液，黑化的方式是通过涂刷或喷涂的方法使其附着在待处理表面。
步骤207：激光熔覆。先将黑化处理后的镁合金轮毂置于充满氦气的保护箱内，然后对待处理表面进行激光扫描并同步送粉，即在激光扫描的同时，同时对待处理表面喷送铬粉。激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：2KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：20mm/min，送粉量：9g/s，搭接率：80％。
为了进一步阻止可能产生的镁合金的氧化和燃烧，除了保护箱充满氦气，还需要对激光扫描处喷吹氦气，气流与待处理表面的夹角为58度，气体流量：12L/Min。
经过上述步骤处理后的镁合金轮毂，可以达到如下性能：
1)结合强度：激光熔覆层与基体结合强度可高达450MPa以上。
2)孔隙率：孔隙率0.5％。
3)稀释率：1.5％以下；
4)耐腐蚀性能：铜盐加速醋酸盐雾(CASS)试验，超过168h。
实施例二
本实施例的工艺流程内容除了一部分不同于实施例一外，其余内容均同实施例一，下面只介绍这一部分不同的内容，流程示意图不再另行示出。
本实施例中，在步骤207中，激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：2KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：22mm/min，送粉量：8g/s，搭接率：80％。气流与待处理表面的夹角为60度，气体流量：12L/Min。
实施例三
本实施例的工艺流程内容除了一部分不同于实施例一外，其余内容均同实施例一，下面只介绍这一部分不同的内容，流程示意图不再另行示出。
本实施例中，在步骤201中，浸洗时间：8分钟。
在步骤207中，激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：3KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：25mm/min，送粉量：12g/s，搭接率：80％。气流与待处理表面的夹角为58度，气体流量：12L/Min。
实施例四
本实施例的工艺流程内容除了一部分不同于实施例一外，其余内容均同实施例一，下面只介绍这一部分不同的内容，流程示意图不再另行示出。
本实施例中，在步骤201中，浸洗时间：8分钟。
在步骤207中，激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：4KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：19mm/min，送粉量：10g/s，搭接率：80％。气流与待处理表面的夹角为60度，气体流量：12L/Min。
实施例五
本实施例的工艺流程内容除了一部分不同于实施例一外，其余内容均同实施例一，下面只介绍这一部分不同的内容，流程示意图不再另行示出。
本实施例中，在步骤201中，浸洗时间：7分钟。
在步骤207中，激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：3.5KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：18mm/min，送粉量：15g/s，搭接率：80％。气流与待处理表面的夹角为55度，气体流量：12L/Min。
实施例六
本实施例的工艺流程内容除了一部分不同于实施例一外，其余内容均同实施例一，下面只介绍这一部分不同的内容，流程示意图不再另行示出。
本实施例中，在步骤201中，浸洗时间：8分钟。
在步骤207中，激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：2.5KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：23mm/min，送粉量：5g/s，搭接率：80％。气流与待处理表面的夹角为62度，气体流量：12L/Min。
实施例七
本实施例的工艺流程内容除了一部分不同于实施例一外，其余内容均同实施例一，下面只介绍这一部分不同的内容，流程示意图不再另行示出。
本实施例中，在步骤201中，浸洗时间：7分钟。
在步骤207中，激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：3KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：21mm/min，送粉量：11g/s，搭接率：80％。气流与待处理表面的夹角为56度，气体流量：12L/Min。
实施例八
本实施例的工艺流程内容除了一部分不同于实施例一外，其余内容均同实施例一，下面只介绍这一部分不同的内容，流程示意图不再另行示出。
在步骤207中，激光熔覆的工艺参数包括：激光功率：3.5KW，光斑直径：4mm，激光扫描速度：22mm/min，送粉量：10g/s，搭接率：80％。气流与待处理表面的夹角为58度，气体流量：12L/Min。
相比电镀处理的镁合金轮毂，激光熔覆的镁合金轮毂具有更高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，为了验证激光熔覆的镁合金轮毂，将上述实施例中的镁合金轮毂和电镀的镁合金轮毂一起进行耐腐蚀方面的试验，具体结果如下：
试验名称：铜盐加速醋酸盐雾(CASS)试验；
氯化钠含量：50±5g/l
PH值：3.1-3.3
温度：50±2℃
喷盐量：1.0-2.0ml/h
CuCl2.2H2O含量：0.26±0.02g/l
试验时间：66h/120h/168h
检测标准：GMW15774
试验结果如表1所示：
Figure BDA0002278044420000091
表1
在本发明实施例记载中，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明实施例中如有涉及的术语“第一\第二\第三”，仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。
应理解，说明书通篇中提到的“一实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例的具体说明，并非用以限定本发明的保护范围，其它任何等效变换均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镁合金轮毂的表面处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
清洁镁合金轮毂的待处理表面；
在清洁后的待处理表面做黑化处理；
对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，激光熔覆的方式为同步送粉式，涂层材料为铬。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洁镁合金轮毂的待处理表面，包括：
用水清洗所述待处理表面；
用超声波清洗所述待处理表面；
沙粒打磨待处理表面，将待处理表面的氧化皮除去。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用水清洗所述待处理表面，包括：
用碱水浸洗所述待处理表面，浸洗时间：6～8分钟；
用纯水清洗所述待处理表面。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用超声波清洗所述待处理表面，包括：
将镁合金轮毂置于酒精中，然后再放入超声波清洗机，清洗所述待处理表面，清洗时间：5分钟；
用热风吹干所述待处理表面。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述沙粒打磨待处理表面，将待处理表面的氧化皮除去，包括：
通过水喷砂设备，喷出水和沙粒，通过沙粒打磨待处理表面。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
在氦气的保护下，对所述待处理表面进行激光熔覆。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在氦气的保护下，对所述待处理表面进行激光熔覆，包括：
将镁合金轮毂至于充满氦气的保护箱内；
在激光扫描待处理表面的同时，通过吹气装置对所述待处理表面喷吹氦气，气流与待处理表面的夹角为55～62度，气体流量：12L/Min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
用光纤激光器进行激光熔覆，激光功率：2kW-4kW，光斑直径为4mm，激光扫描的线速度为：18-25mm/min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
激光熔覆的过程中，涂层材料的送粉量：5-15g/s。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对黑化处理后的待处理表面进行激光熔覆，包括：
激光熔覆的搭接率为：80％。
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