CN1186190C

CN1186190C - 镁合金表面热压敷膜防腐处理的方法

Info

Publication number: CN1186190C
Application number: CNB031344097A
Authority: CN
Inventors: 方亮; 岑启宏; 许云华; 孙琨
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: CN1481989A

Abstract

本发明提供了一种镁合金表面热压敷膜的防腐处理方法，在连铸镁合金型材表面进行热压敷铝膜的防腐处理。该方法可对所有牌号成分的镁合金材料进行表面处理，如采用Mg-Al、Mg-Zn和Mg-RE(稀土)等合金系列中任何成分的合金。铝或铝合金膜的厚度可根据镁合金使用工况不同、抗腐要求不同，在0.05～1mm之间自由选择，成分可以是L1～L6、LG1～LG5、LF21(3003)等。铝或铝合金膜卷成筒状置于连铸结晶器出口处，在结晶器出口到压辊对范围内，采用氩气保护。在连铸过程中，连铸轧辊导出的镁合金型材温度处于固共晶点以下，约300℃～430℃，由压辊对引导铝或铝合金膜并压敷在镁合金表面上，构成表面防腐层。

Description

镁合金表面热压敷膜防腐处理的方法

一、技术领域

本发明涉及镁合金表面防腐技术，涉及一种合金表面的防腐处理方法，特别涉及一种镁合金表面热压敷膜防腐处理的方法。

二、背景技术

镁合金具有比重小，比强度、比刚度高，阻尼性、切削加工性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定，资源丰富，可回收，无污染等优点，在一些应用领域有其他合金不能比拟的优越性。汽车工业上为减重节能、减少废气排放，使用镁合金铸件生产变速箱壳、离合器壳、坐椅骨架、仪表盘等零部件。在家用电器、通讯、光学仪器、运动器械和医疗器材行业也是镁合金应用快速增长的领域，镁合金已逐步取代工程塑料，用作笔记本电脑、数码相机、数码摄像机、移动电话等产品的壳体部件。镁合金在国防军事领域的应用更能体现其优越性，可减轻武器重量，提高飞行器的航行速度、续航能力和机动能力，提高尖端武器和军事通讯器材的抗干扰能力，目前主要在航空发动机部件、飞机框架、起落架和导弹部件等方面得到了应用。

虽然镁合金具有许多优点，但镁是一种非常活泼的金属，具有很低的电极电位，在潮湿的空气、酸性气氛和含盐环境中均会遭受严重的电化学腐蚀，所形成的腐蚀产物稳定性差且结构疏松，不能起到钝化保护作用阻止腐蚀的进一步进行，这限制了镁合金的应用范围，阻碍了其产品的广泛应用。

目前常用的镁合金的腐蚀防护方法有：镁合金的精炼和合金化、化学溶液处理、阳极氧化、有机涂层等。上述方法虽然可在不同程度上减缓镁合金的腐蚀，但仍存在诸多不足，如，精炼和合金化受熔炼工艺条件的限制，且在腐蚀环境下耐蚀性尚不理想；常用的化学处理液成分具有毒性，易造成污染环境，且废液的处理成本高；有些耐腐蚀表面膜与镁合金基底之间存在明显的界面，形成的表层组织疏松多孔，常因应力造成表层开裂或剥落；有机涂层方法不能顾及镁合金表面的耐磨性和阻燃要求。

最新研究开发的镁合金防腐工艺，如，无毒化学液处理、离子注入、激光表面处理、表面化学或物理气相沉积、微弧氧化、表面合金化等，在技术上还不很成熟，有些甚至仍处于探索阶段，有些方法不适合规模化生产，或工艺和成本难以让生产企业接受。

根据发明人所进行的资料检索，相关专利引述如下：

1.中国专利CN 1397664A，公开了把Al、Zn等金属粉用粘结剂涂敷于镁合金表面，通过感应加热获得表面耐蚀层的方法；

2.中国专利CN 1294203A和日本JP 2001123274，公开了用KmnO₄、Na₃PO₄等混合盐溶液处理获得表面附着层的方法；

3.中国专利CN 1300878A，公开了用铬酸、重铬酸处理液获得耐蚀层的方法；

4.中国专利CN 1288073A和CN 1317598A公开了用含磷酸化合物的水溶液处理获得镁合金表面磷酸镁覆盖层的方法；

5.中国专利CN 1388270A公开了用锰、钼、钨、钒盐溶液处理获得表面氧化物膜的方法；

6.中国专利CN 2523522Y公开了用喷吵工艺粗糙化镁合金表面后覆盖涂料层的方法；

7.美国专利US 4978432公开了镁合金表面阳极氧化获得耐蚀层的方法；

8.中国专利CN 1369577A公开了镁合金经过碱性电解液处理后再进行微弧氧化处理的工艺；

9.专利CN 1388272A公开了用微弧氧化处理获得多层表面耐蚀陶瓷膜的工艺；

10.日本专利JP2001009555公开了把SiO₂等陶瓷粉末涂于压铸模具型腔表面，压铸后获得镁合金表面陶瓷耐蚀层的工艺。

三、发明内容

针对上述现有技术镁合金表面防腐技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种镁合金表面热压敷铝膜防腐处理的方法，该方法工艺简单，成本低，易于规模化商业生产，使镁合金表面具有良好抗腐蚀能力和较高的耐磨性。

本发明的基本原理如下：

1)由于铝合金的抗腐蚀能力、抗氧化能力较强，如在镁合金铸件或零件表面形成一层较薄的铝合金防腐层，能大大提高整个镁合金铸件或零件的抗氧化性能和防腐蚀性能；

2)由于铝合金的固相线温度超过镁合金，在连铸结晶器出口外部，镁合金温度在300℃～430℃，处在固相线温度以下，铝合金膜不会过度软化以至破碎；

3)采用氩气保护气氛对镁合金和铝合金界面不会产生污染，保证结合界面的洁净；

4)由于铝合金和镁合金相容性很好，在较高的温度和一定的接触时间下，铝和镁原子在界面上会相互扩散，形成冶金结合层，而且由于温度的限制，铝原子不能形成长程扩散而大量进入镁合金改变镁合金的机械性能；

5)铝膜表面较大静压力的存在进一步改善铝合金膜和镁合金基体间的界面结构，最终在镁合金表面形成一层冶金结合的铝合金防腐膜。

对于连铸镁合金型材，本发明采用的技术方案如下：

1)制备超薄铝合金膜，厚度在0.05mm～1mm可调，宽度10～500mm可调；

2)根据镁合金零件的形状(板形、棒形等)，制备用于压敷铝膜的压辊对；

3)把压辊对置于连铸结晶器出口25mm～100mm处；

4)将铝合金膜卷成筒，分置于连铸结晶器出口两侧；

5)连铸结晶器出口处通氩气保护气氛；

6)在压辊的导引并辊压作用下，把铝合金膜压敷到从结晶器出来的镁合金表面。

该工艺具有以下优点：

1)该发明利用连铸余热进行热压敷，不需要后续加热过程，而且静压力可通过调节压辊的轴间距来获得，不需要另外的加压动力，大大节约能源；

2)该发明所述的在镁合金连铸过程中实现表面防腐处理方法，可实现大规模生产，生产效率很高，而且工艺极其简单，使镁合金型材的制造成本大大降低；

3)该发明采面铝合金膜热压敷到镁合金表面，其表面防腐能力与铝合金相当，为镁合金材料学科和镁合金材料产业的发展有一定的推动作用；

4)采用该工艺制备出的镁合金件既具有较高的抗腐蚀能力，又兼顾一定的表面抗磨性，并保持零件的金属外观质感；

5)工艺参数(连铸余热温度、压辊间距等)可控性强，成品率高，质量稳定；

6)采用该方法制备的表面防腐镁合金，表面铝合金膜可根据镁合金的不同用途，制备不同厚度的铝合金表面防腐层。工艺的针对性、适应性较强；

7)由于在镁合金表面处理过程中，不添加任何化学物质，所以不存在对环境的污染问题。在氩气保护气氛下进行镁合金的表面处理，对合金本身也不存在污染问题。

本发明中，镁合金可采用所有牌号成分的镁合金材料进行表面处理，如采用Mg-Al、Mg-Zn和Mg-RE(稀土)合金系列中任何成分的合金。表面处理的铝膜可根据工况采用不同成分的铝或铝合金，如L1～L6、LG1～LG5、LF21(3003)等。

四、附图说明

图1为连铸镁合金棒材表面热压敷膜的装置示意图；图中的标号表示：1.镁合金液，2、连铸结晶器，3、连铸机轧辊，4、铝膜卷筒，5、压辊对1，6、压辊对2，7、镁合金棒材。

图2为连铸镁合金板材表面热压敷膜的装置示意图；图中的标号表示：1.镁合金液，2、连铸结晶器，3、连铸机轧辊，4、铝膜卷筒，8、压辊对，9、镁合金板材。

五、具体实施方式

以下结合附图和发明人按本发明的技术方案给出的实例对本发明作进一步详细说明，但本发明不限于这些实例。

实例1：表面防腐镁合金棒材

制备2组符合棒材径向尺寸的的压辊对，把上述压辊对放置在结晶器出口处呈正交排布，压辊对间隙尺寸等于棒材截面尺寸；制备铝膜并卷成筒状，铝膜厚度0.05～1mm可调，宽度可根据生产的棒材直径10～200mm可调，材料可采用纯铝或铝合金，如L1～L6、LG1～LG5、LF21(3003)等；将铝合金膜牵引到压辊上；结晶器出口处通氩气保护气氛；在连铸牵引力作用下，压辊转动，导引铝合金膜并把它压敷到镁合金表面上。然后随镁合金冷却至室温，便形成包含表面铝合金层的防腐镁合金棒材。

实例2：表面防腐镁合金板材

制备1组符合板材尺寸的的压辊对，把上述压辊对放置于结晶器出口处，压辊对间隙尺寸等于板材厚度；制备铝膜并卷成筒状，铝膜厚度0.05～1mm可调，宽度可根据生产的板材宽度50～500mm可调，材料可采用纯铝或铝合金，如L1～L6、LG1～LG5、LF21(3003)等；将铝合金膜牵引到压辊上；结晶器出口处通氩气保护气氛；在连铸牵引力作用下，压辊转动，导引铝合金膜并把它压敷到镁合金表面上。然后随镁合金冷却至室温，便形成包含表面铝合金层的防腐镁合金板材。

Claims

1、一种镁合金表面热压敷膜防腐处理的方法，在连铸镁合金型材表面进行热压敷铝膜的防腐处理，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备超薄铝合金膜，厚度在0.05mm～1mm之间，宽度为10mm～500mm之间；

2)根据镁合金零件的不同形状，制备用于压敷铝膜的压辊对；

3)把压辊对置于连铸结晶器出口25mm～100mm处；

4)将铝合金膜卷成筒，分置于连铸结晶器出口两侧；

5)连铸结晶器出口处通氩气保护气氛；

6)在压辊导引并辊压的作用下，把铝合金膜压敷到从结晶器出来的镁合金表面，获得表面铝合金防腐膜。

2、根据权利要求1所述的镁合金表面热压敷膜的防腐处理方法，其特征在于，所述镁合金的材料选自Mg-Al、Mg-Zn和Mg-RE合金系列中的任一种；所述的表面铝合金膜的材料选自L1～L6、LG1～LG5、LF21(3003)铝或铝合金的任一种。