[发明专利]压铸镁合金表面混合改性粉体熔渗工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种压铸镁合金表面改性的工艺方法。

背景技术

镁作为最轻的工程金属材料(密度1.8g/cm³，为铝的2/3，钢的1/4)，具有 比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能 力强以及易于回收等一系列独特的性质，可满足航空、航天、现代汽车工业对 减重、节能的要求，并可替代工程塑料作电子设备的壳体及结构件，以满足产 品的轻、薄、小型化，高集成度及环保等要求，提高能源利用效益。但是目前 还存在着大量有待于解决的技术方面的难点制约着压铸镁合金部件的进一步应 用，这主要表现在镁是一种非常活泼的金属，在大气(尤其潮湿的空气)、酸性 物质和盐(尤其氯化物)中溶解度高和腐蚀速度快，且形成的腐蚀产物疏松、 稳定性差，这种致命缺点严重制约了镁合金的广泛应用。

目前镁合金表面改性主要采用的方法有阳极氧化、电镀涂敷等工艺，虽然 这些工艺可不同程度地减缓镁合金的腐蚀，但仍存在许多不足，如有些耐蚀涂 层与镁合金基体之间存在明显界面，表层组织疏松多孔，且多含有机物，容易 开裂或剥落，有些工艺环节还会对环境造成污染等。鉴于现有工艺方法存在局 限性，目前各方均积极致力于镁合金表面改性方面的前沿性研究，如气相沉积、 微弧氧化、离子注入、激光表面处理等，但以上技术尚不成熟，工艺和成本难 为企业所接受，有些技术还处于探索阶段，难以满足实际要求，无法广泛应用 在工业生产中。

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或不足，提供一种 通过熔渗技术对压铸镁合金表层及亚表层区域改性的工艺方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明通过熔渗技术形成压铸镁合金件表层及亚表层合金浓度梯度化，将 不同粒度、不同成分的改性粉体混合物由开设于模具型腔内的喷雾口直接喷于 封闭的压铸模具型腔中，使其部分悬浮于型腔内部，部分附着于型腔表面，液 态镁合金充型过程中，在浇注前沿气液界面处由于涡流等作用卷入悬浮于模具 型腔内部的纳米级改性粉体，在随后的凝固过程中会在固液界面处形成亚表面 改性层，当液态镁合金接触到模具型腔表面后，与模具型腔表面的微米级改性 粉体反应形成表面改性层，具体步骤为：

a)混合改性粉体喷雾于封闭的模具型腔内：采用自动喷射模式将雾化后的 混合改性粉体自喷雾口均匀地喷入封闭的模具型腔内，所述混合改性粉体部分 悬浮于型腔内部，部分附着于型腔表面；喷射完成后，喷雾口自动密封；

b)压铸并形成混合表面改性层：在压铸条件下，将液态或半固态镁合金压 铸成形，即获得混合表面改性层。

所述的混合改性粉体为纳米级和微米级改性粉体的混合物，其中纳米级粉 末的体积配比不小于30％。

所述纳米级和微米级改性粉体是SiC、Al₃O₂、Si、Sn、Cr、Al、Zn、Cu中 的一种或多种。

所述步骤a)中，纳米级的改性粉体大部分悬浮于模具内部，微米级的改性 粉体大部分附着于模具型腔表面。

所述的混合表面改性层包括亚表面改性层和表面改性层；所述的亚表面改 性层是在模腔中悬浮的纳米级的改性粉体优先与充型前沿的镁合金液流发生一 系列物理化学作用，包括溶渗、卷入、混合、扩散、化学反应等，从而在铸件 的皮下形成的一定厚度的合金层；所述表面改性层是模腔表面的微米级的改性 粉体与铸件表面的镁液发生作用，从而在铸件表面形成的一定厚度的合金层； 所述亚表面改性层和表面改性层无微观严格界限。

所述的亚表面改性层厚度和表面改性层厚度可根据不同要求进行调整，如 改变改性粉体喷入量、混合的比例、粒度、在型腔中的静置时间及压铸工艺参 数等。

用该方法所获得的包括亚表面改性层和表面改性层的混合表面改性层，与 镁合金基体冶金结合，结合强度高，且成份和厚度可控。所述亚表面改性层可 提高压铸件的表面力学性能，所述表面改性层可明显提高压铸件的耐腐蚀性能 及耐磨性能。可见，所述混合表面改性层，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，实现绿色、环保、无污染生产。

与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点：