CN1118345C - 镁合金凝固过程表面合金化工艺 - Google Patents
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Abstract
一种镁合金凝固过程表面合金化工艺，通过冶金凝固技术形成镁铸件表层合金浓度梯度化，其要点是将不同规格的金属粉(如铝、锌、锡)用粘结剂涂于模样表面，在镁合金浇注过程中同步形成合金化，该合金层在使用环境下(如盐雾腐蚀)能形成致密复杂化合物层。该复杂化合物层具有自生自医功能且连续致密，有很好的盐雾腐蚀抗力和抗磨能力。
Description
一、技术领域
本发明涉及镁合金凝固成型过程内生表面合金化改性的工艺方法。
二、背景技术
镁的比重轻，只有1.8g/cm3，相当于铝的2/3，钢的1/4。且镁合金比强度和比刚度高、导热导电性好、兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能；同时镁合金易于加工成型，废料易回收，环境污染少，若做电子装置的壳体及结构件，以代替塑料，便可满足产品的轻、薄、小型化，高集成度等要求。亦可代替交通运输行业的钢铁和铝合金结构件，减轻重量，提高能源利用效益。但镁的化学性质活泼，不耐腐蚀，这也极大地限制了它的应用范围。目前，镁合金防腐蚀传统方法有：阳极化，树酯密封，油漆，电镀等，正在探索的前沿性技术有：气相沉积、微弧氧化、离子注入、激光熔覆等，以上技术不同程度地改善镁合金的耐蚀性，但由于改性层与镁合金表面结合强度差或厚度薄，在随后的使用过程造成剥落或磨损掉，不能象铝和钛等金属不断形成具有自医功能的氧化物保护层，使用中易失去其保护作用。
三、发明内容
本发明的目的在于克服目前镁合金表面改性工艺的缺陷，提供了一种镁合金凝固过程表面合金化工艺。通过铸造成型工艺形成镁合金表层区域合金化，该合金层不仅与镁合金基体保持冶金结合，而且成分和厚度可控，在盐雾腐蚀过程中，该合金层形成复杂化合物，该复杂化合物具有自生自医功能且连续致密，有很好的盐雾腐蚀抗力和抗磨能力，即该复杂化合物一旦被机械磨掉，即可形成新的保护层，故从根本上改变了镁合金表面物理化学性质，也简化了镁合金现有的表面改性工艺，适用于凝固成型条件下镁合金零部件的制造。
本发明通过冶金凝固技术形成镁铸件表层合金浓度梯度化，其要点是将不同规格的金属粉(如铝、锌、锡)用粘结剂涂于模样表面，在镁合金浇注过程中同步形成合金化，该合金层在使用环境下(如盐雾腐蚀)能形成致密复杂化合物层。表1给出了负压实型消失模成型工艺条件铸件表层合金化形成的配比实例与耐蚀性(中性盐雾腐蚀试验出现明显腐蚀坑时间)对比。表2给出了压铸成型工艺条件铸件表层合金化形成的配比实例与耐蚀性(中性盐雾腐蚀试验出现明显腐蚀坑时间)对比。表1配比实例与耐蚀性对比
表2配比实例与耐蚀性对比
本发明的工艺步骤是：
| 序号 | 配比材料 | 重量比(％) | 与ZMgAl8Zn耐蚀性对比 |
| 1 | 铝粉 | 100 | 2.3 |
| 2 | 锌粉 | 100 | 3.6 |
| 3 | 锡粉 | 100 | 2.7 |
| 4 | 铝粉/锌粉 | 27 | 4.8 |
| 5 | 铝粉/锌粉 | 50 | 12.7 |
| 序号 | 配比材料 | 重量比(％) | 与ZMgAl8Zn耐蚀性对比 |
| 1 | 铝粉 | 100 | 1.6 |
| 2 | 锌粉 | 100 | 2.8 |
| 3 | 锡粉 | 100 | 2.1 |
| 4 | 铝粉/锌粉 | 27 | 3.8 |
| 5 | 铝粉/锌粉 | 50 | 8.7 |
a.先将金属按不同重量比例配制，混匀，将其粒度控制在70-400目，制成混制粉料；
b.在混制粉料中添加粘结剂和酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；
c.将混合的粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为0.05～3.0mm，干燥后形成粉料涂层，用涂料涂于粉料涂层上，在20～50℃烘干；或将粉料液喷涂在压铸模具上，厚度为0.02～0.3mm，利用干燥技术形成合金粉涂层；
e.在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却；或在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
本发明的金属为铝粉、锌粉、锡粉或铝粉与锌粉的混合物；粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，重量比为0.006～0.01％；酒精的重量比为45％～80％；涂料为醇基涂料；按不同重量比例配制的金属混合物中铝粉的重量比为27％～50％，锌粉的重量比为50％～73％。
四、具体实施方式
实施例1：
取粒度为70目的铝粉；在铝粉中添加重量比为0.006％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为0.05mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在20℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例2：
取粒度为70目的铝粉；在铝粉中添加重量比为0.008％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.02mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
实施例3：
取粒度为250目的铝粉；在铝粉中添加重量比为0.009％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为60％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为1.5mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在35℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例4：
取粒度为270目的铝粉；在铝粉中添加重量比为0.01％聚乙烯醇缩丁醛和重量比为68％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.2mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
实施例5：
取粒度为400目的铝粉；在铝粉中添加重量比为0.007％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为80％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为3.0mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在50℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例6：
取粒度为400目的铝粉；在铝粉中添加重量比为0.009％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为80％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.3mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
实施例7：
取粒度为70目的锌粉；在锌粉中添加重量比为0.01％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为80％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为0.05mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在50℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例8：
取粒度为70目的锌粉；在锌粉中添加重量比为0.006％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为65％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料液喷涂在压铸模具上，厚度为0.3mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
实施例9：
取粒度为250目的锌粉；在铝粉中添加重量比为0.008％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为1.5mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在20℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例10：
取粒度为400目的锌粉；在锌粉中添加重量比为0.01％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.02mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
实施例11：
取粒度为250目的锡粉；在锡粉中添加重量比为0.008％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为1.5mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在20℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例12：
取粒度为400目的锡粉；在锌粉中添加重量比为0.009％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为80％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.3mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
实施例13：
取27％的铝粉和73％的锌粉混合，将其粒度控制在70目；在铝粉和锌粉中添加重量比为0.009％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为0.05mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在20℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例14：
取50％的铝粉和50％的锌粉混合，将其粒度控制在400目；在铝粉和锌粉中添加重量比为0.008％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为80％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.02mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
实施例15：
取40％的铝粉和60％的锌粉混合，将其粒度控制在320目；在铝粉和锌粉中添加重量比为0.01％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为73％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为3.0mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在35℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
实施例16：
取27％的铝粉和73％的锌粉混合，将其粒度控制在280目；在铝粉和锌粉中添加重量比为0.009％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.3mm，利用干燥技术形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
Claims (9)
1、一种镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：
a.先将金属按不同重量比例配制，混匀，将其粒度控制在70-400目，制成混制粉料；
b.在混制粉料中添加粘结剂和酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；
c.将充分混合的粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为0.05～3.0mm，干燥后形成粉料涂层，用涂料涂于粉料涂层上，在20～50℃烘干；或将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.02～0.3mm，利用干燥技术形成合金粉涂层；
e.在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却；或在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
2、根据权利要求1所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：所说的金属为铝粉、锌粉、锡粉或铝粉与锌粉的混合物。
3、根据权利要求1所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：所说的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，重量比为0.006～0.01％。
4、根据权利要求1所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：所说的酒精的重量比为45％～80％。
5、根据权利要求1所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：所说的涂料为醇基涂料。
6、根据权利要求1或2所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：所说的按不同重量比例配制的金属混合物中铝粉的重量比为27％～50％，锌粉的重量比为50％～73％。
7、根据权利要求1所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：取粒度为70目的铝粉；在铝粉中添加重量比为0.006％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为0.05mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在20℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
8、根据权利要求1所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：取粒度为250目的锡粉；在锡粉中添加重量比为0.01％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为45％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液涂在泡沫塑料模样上，厚度为1.5mm，干燥后形成粉料涂层，用醇基涂料涂于粉料涂层上，在20℃烘干；在抽真空干砂造型条件下，将液体镁合金浇注于泡沫塑料模样中冷却即成。
9、根据权利要求1所述的镁合金凝固过程表面合金化工艺，其特征在于：取50％的铝粉和50％的锌粉混合，将其粒度控制在400目；在铝粉和锌粉中添加重量比为0.008％的聚乙烯醇缩丁醛和重量比为80％的酒精，搅拌混匀制成粉料涂液；将粉料涂液喷涂在压铸模具上，厚度为0.02mm，将其干燥形成合金粉涂层；在压铸条件下，将液体镁合金浇注于金属铸型中压铸冷却即成。
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