CN1651605A - 一种镁合金表面防护层的喷涂的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镁合金表面防护层的喷涂工艺，其特征在于用快速冷凝锌铝合金微粉作原料并以冷喷涂工艺成型。锌铝合金微粉的成分以重量百分数计算为铝：5～30；锌95～70，微粉粒度为25～75微米，以超音速气雾法或激光蒸发法制成。本发明的防护层冷喷涂工艺包括：(1)基材清洗、喷丸和预热；(2)微粉制备、筛分和干燥；(3)在温度150～400℃、压力1.5～2.5MPa下喷涂三道工序。用本发明的工艺制造的涂层，结构致密，颗粒均匀，厚度可在大范围内调节，性能优异。而且操作安全，对环境无污染，故具有很好的社会效益和经济效益。

Description

一种镁合金表面防护层的喷涂的工艺
技术领域
本发明属于金属材料涂覆工艺的技术领域，即提供一种镁合金防护层新型表面喷涂技术。
背景技术
目前，镁合金表面防护处理技术多用等离子体微弧阳极氧化法，这种方法在起到防腐作用的同时，也可以起到耐磨作用。但是用此方法形成的表面氧化膜较薄，其耐磨效果极为有限。此外，镁合金也可用电镀、电化学镀的方法加以保护，电镀液中有Mg(OH)2和Cr(OH)3的Cr溶液能提高涂层质量和提供中性腐蚀保护，但含Cr的复合物有剧毒，往往会给环境造成污染。近期有研究报道，可在镁合金表面进行热喷涂，如热喷涂铝等防护层。但镁本身是一种非常活泼的金属，热喷涂容易引发镁合金产生强烈的反应，发生剧烈氧化；甚至迸发出强烈的火花，对操作人员的安全会造成威胁，不仅如此，热喷涂还可以引起镁合金的相变、合金中部分元素分解和挥发以致氧化等现象的出现，存在诸多问题。
另一方面，在金属材料涂覆工艺的技术领域中，近年来发展出一种采用快速凝固技术制成的粉末进行热喷涂和等离子喷涂的新工艺。快速凝固技术所制成的微粉在热喷涂的过程中重新熔化再凝固，故它所形成的涂层已不完全具备快速凝固微粉的组织结构和性能特征，这样，人们所期望的快凝合金的性能优势在表面防护层中仍无法发挥作用。
发明内容
本发明人对镁合金表面性能和金属材料涂覆工艺进行了综合研究，针对已有技术存在的问题，提出了一种适用于镁合金表面防护的快凝喷涂层的新工艺。本发明的工艺综合地解决了快凝涂层制备技术的上述缺点和镁合金表面腐蚀、磨损等问题，同时也避免了微氧化法氧化膜薄、电镀法环境污染和等离子喷涂法引起镁合金表面氧化等现有镁合金表面防护层制造工艺中存在的诸多问题。
本发明所提供的镁合金表面防护层的喷涂工艺，其特征在于以快速凝固锌铝合金微粉作原料而以冷喷涂工艺成型。
本发明所采用的涂层材料是用快速冷凝的方法制造的锌铝合金微粉。合金的成分以重量百分数计算为铝(Al)：5～30；锌(Zn)95～70，粉末粒度为25～75微米。
本发明采用的冷喷涂工艺是这样实施的：
(A)将镁合金基材用丙酮或酒精浸泡除油、喷丸、预热；
(B)用快速冷凝方法制备锌铝合金微粉、筛分、干燥装瓶备用；
(C)在温度为150～400℃，压力为1.5～2.5MPa的条件下用锌铝合金微粉对镁合金基材进行喷涂。
本发明所采用的快速冷凝方法可以是超音速气体雾化法；也可以是激光蒸发快速冷凝法。
同现有技术相比较，本发明的优点是：
(1)由于涂层采用快凝锌铝合金微粉，且喷涂温度远低于微粉的熔点和相变点，涂层材料组织结构和性能未予改变，故其防腐耐磨性能都极为优异；
(2)由于喷涂温度低，镁合金基材也不会发生相变和氧化，使基材原有性能也能保持不变；
(3)涂层颗粒均匀，无成分偏析现象，且结构致密，不产生裂纹，故其厚度容许在较大范围内调节，克服了镁合金已有涂层技术涂层过薄的缺点；
(4)涂层工艺不产生强烈反应和引起火花，操作安全，同时也不释放有毒物质(如Cr离子)，对环境无污染。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2是实施例1的金相图，从图中可以看得见锌铝合金涂层(Zn-Al alloy Coat)和镁合金(Mg alloy)结合部位的界面形貌。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的内容作进一步的补充和说明。在实施例的叙述过程中为避免过多的重复，对相同之处作出了必要的省略。
实施例1：
本发明的涂层工艺分下述三个步骤：
(1)粉末的制备。采用超音速雾化装置将5wt％Al-95wt％Zn合金喷制成粒度为25～75微米的微粉，收集并筛分后装瓶；
(2)喷涂前处理。
A、取粒度为25～75微米的锌铝合金粉末，置于真空干燥箱内烘干，去除水分；
B、将镁合金基材经丙酮浸泡除油、表面喷丸粗化处理，再将基材预热；
(3)喷涂防护层。将干燥好的锌铝合金粉末装进粉末进给器中，并将基材部件固定在距喷嘴一定距离(通常5～40mm)处，先打开气体加热器，高压气体经加热后喷射到基材表面，预热基材。温度约150℃；然后打开粉末进给器，承载气体夹带锌铝合金粉末与加热气体汇合通过超音速喷嘴以1.5MPa的压力喷涂到基材表面，此时温度由150℃逐渐上升至400℃，在镁合金表面形成锌铝合金防护涂层，然后再使温度由400℃下调至150℃时停止操作，再缓冷至室温取出零部件。
实施例2：
(1)粉末的制备。采用激光蒸发法将30wt％Al-70wt％Zn合金制成粒度为25～75微米的微粉，收集并筛分后装瓶；
(2)喷涂前处理。
A、取粒度为25～75微米的锌铝合金粉末，置于真空干燥箱内烘干，去除水分；
B、将镁合金零部件经酒精浸泡去油，表面喷砂粗化处理，再将基材预热；
(3)、喷涂防护层。将干燥好的锌铝合金粉末装入粉末进给器中，并将零部件固定在距喷嘴10mm处，先打开气体加热器预热零部件，然后再打开粉末进给器，此时超声速喷嘴借助射流效应便会将粉末在2.5MPa的压力下高速喷涂到零部件的基材表面，在150～400℃的温度下于镁合金表面形成锌铝合金防护涂层。
实施例3：
(1)粉末的制备。采用超音速雾化装置将15wt％Al-85wt％Zn合金制成粒度为25～75微米的微粉，收集并筛分后装瓶；
(2)喷涂前处理。
A、取粒度为25～75微米锌铝合金粉末，置于真空干燥箱内烘干，去除水分；
B、将镁合金零部件用丙酮或者酒精浸泡去油，表面喷丸强化和粗化处理。
(3)喷涂防护层。将干燥好的锌铝合金微粉末装入粉末进给器中，并将基材零部件固定在距喷嘴30mm处，先打开气体加热器预热零部件至150℃，然后再打开粉末进给器和喷嘴开关，此时在2.0MPa的压力下，超音速喷嘴借助于射流效应便会将微粉喷涂到零部件的表面上，此时喷射温度为150-400-150℃，在镁合金零部件表面上便能形成分布均匀、结构致密且性能优异的锌铝合金防护层。
采用本发明的工艺不仅所制镁合金表面防护层性能优异，而且还解决了已知技术中出现的防护膜薄，镁合金表面氧化和污染环境等问题，其技术效果是值得肯定的，可产生较好的社会效益与经济效益。

Claims (4)

1、一种镁合金表面防护层的喷涂工艺，其特征在于以快速冷凝锌铝合金微粉作原料以冷喷涂工艺成型。
2、按权利要求1所述的镁合金表面防护层的喷涂工艺，其特征在于所说的锌铝合金微粉的成分按重量百分数计算为铝：5～30；锌95～70，微粉粒度为25～75微米。
3、按权利要求1所述的镁合金表面防护层的喷涂工艺，其特征在于所说的冷喷涂工艺包括：
(1)将基材用丙酮或酒精浸泡除油、喷丸、预热；
(2)用快速冷凝方法制备微粉、筛分、干燥装瓶备用；
(3)在温度为150～400℃，压力为1.5～2.5MPa的条件下进行喷涂。
4、按权利要求1、2所述的镁合金表面防护层的喷涂工艺，其特征在于所说的快速冷凝锌铝合金微粉可用超音速气体雾化法制造；也可用激光蒸发法制造。
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