[发明专利]镁合金表面施压工装及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种合金制造技术领域的方法及装置，具体是一种镁合金表面施压工装及其处理方法。

背景技术

镁合金具有比重小，比强度、比刚度高，导热性能好，电磁屏蔽能力强，可回收，无污染等优点，广泛应用于航空、电子、汽车和家用电子产品中。但是镁的化学稳定性低，电极电位很负(-2.34V)，耐蚀性差，此外镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差，在某种程度上制约了镁合金材料的广泛应用。因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当今材料发展的重要课题。目前普遍采用的表面处理方法有化学转化处理、阳极氧化处理、化学镀、电镀、有机涂层等。上述方法虽然可在一定程度上改善镁合金表面性能，但仍存在很多不足。如化学转化处理，目前大多数化学转化膜是采用铬酐或重铬酸盐为主要成分的水溶液处理(铬化处理)。由于使用铬酸盐，势必造成很大的环境压力，且化学转化膜层防护性能有限，一般只作为后续处理的底层使用。阳极氧化层则往往是多孔的陶瓷状涂层，这种涂层往往是脆性的和绝缘的，在需要导电或加有载荷的条件下应用受限。电镀、化学镀工艺步骤繁琐，可控性差，同时存在严重的废水处理问题，且不同牌号的镁合金表面的不同性质也对能否都能形成均匀、无孔的镀层提出挑战。有机涂层在改善腐蚀性能的同时不能兼顾镁合金表面的耐磨性能和阻燃性能。最新研究开发的镁合金表面处理技术，如无毒化学转化处理，离子注入，喷涂，磁控溅射等，在技术上还很不成熟，有些甚至处于探索阶段，有些方法成本高，操作性不强。从许多方面考虑，铝都是镁合金表面膜层的理想材料。铝具有良好的腐蚀性能，镁合金表面涂铝后可以保持其轻质、导热导电性好，电磁屏蔽性好等优点。而且，成熟的铝表面处理技术可以直接用于具有铝涂层的镁合金表面。由于受镁合金低熔点的限制，目前镁合金表面涂铝技术主要有：铝粉埋覆热扩散法，喷涂法，磁控溅射法等。这些方法处理温度高，得到的镀层往往存在裂纹甚至有溶化现象，同时高温处理也会使镁合金基体的组织性能受到影响。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1397664，公开了一种把Al、Zn等金属粉用粘结剂涂覆于镁合金表面，通过感应加热获得表面耐蚀层的方法；该技术虽在镁合金表面制备了富Al合金涂层，但是制备的涂层为两相结构：镁合金基体相α-Mg相+β-Mg_nAl_R相，并未获得连续的β相涂层，耐腐蚀性能受到限制；且处理温度高达450-650℃，势必影响镁合金基体性能及实际应用。

进一步检索发现，中国专利文献号CN101161853A，公开了一种结合表面纳米化技术和热喷涂方法在镁合金表面制备富Al涂层的方法，该技术结合表面纳米化技术和热喷涂方法也在镁合金表面制备了富Al涂层，镁合金表面的纳米层使Al的扩散温度降至200-400℃，但获得的合金层也为两相结构；此外，热喷涂处理技术的高成本限制了此方法的推广。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种镁合金表面施压工装及其处理方法，形成厚度可控、连续均匀、结合力强的镁铝金属间化合物的表面改性方法，从而提高镁合金表面的腐蚀性能和耐磨性能。通过持续施加外压力和提供真空条件，在较低温度下在镁合金表面形成致密、均匀的镁铝金属间化合物。该方法工艺步骤简单，成本低，环保，得到的膜层质量稳定，使镁合金表面腐蚀性能和耐磨性能均得到提高，并最终推动镁合金在相关领域的广泛使用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种镁合金表面处理方法，通过将镁合金和纯铝薄板进行抛光处理后，将镁合金和纯铝薄板置于施压工装中并施加10-20MPa压力后置于真空热处理炉中在200-300℃下保温热处理6-18小时后随炉冷却，在镁合金上获得光亮表面的金属间化合物膜层。

所述的镁合金为AZ31或AZ91D。

本发明上述方法所采用的施压工装采用不锈钢板提供固定作用，增加不锈钢板的数量可实现批量处理；采用高温弹簧(550℃)提供热处理过程中的持续压力，并通过旋紧装置来控制弹簧压缩量，安装压力计，压力值可直接从压力计上读取，从而控制压力大小。