[发明专利]一种镁合金表面合金化改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金表面合金化改性的方法。该方法是通过采用磁控溅射镀膜和强流脉冲电子束辐射加热的方法在镁合金的表面形成高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性的合金化层，属于材料表面改性技术领域。

 

背景技术

镁及其合金以其低密度，高的比强度，比刚度，以及绿色环保，易于回收等特点，近年来在航空、航天、汽车、通讯、电子和机械、等领域中的应用越来越广泛。然而由于镁的化学活性较高，在大气、酸性物质和盐中有高的溶解度和腐蚀速度，而且形成的腐蚀产物稳定性差并且比较疏松，因此耐腐蚀性是严重影响镁合金应用的最大问题之一。 为了提高镁合金的耐腐蚀性能，一般在镁合金表面采用化学转化、扩渗合金化、激光处理、阳极氧化、物理气相沉积涂层等表面改性处理方法，可以起到一定的效果，但是耐磨性、耐蚀性仍不够理想。设计人为许并社等，公开号为CN 101532134 A的发明发明，公开了一种镁铝合金表面的激光重熔增强方法，通过先对镁铝合金表面进行洁净处理，用氧-乙炔火焰喷涂铝镍合金粉，然后在激光机上进行重熔固化，形成表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性大幅度提高的合金层。设计人为谢冬柏等，授权公告号为CN1242096A的发明发明，公开了一种在镁合金表面涂多层Al或Al/TiN涂层提高镁合金耐腐蚀涂层及制备方法。设计人为王福会等，授权公告号为CN1242096A和CN 1219110 A的发明专利，通过化学转化处理和化学镀镍相结合的方法在镁及其合金构件表面形成了具有良好防蚀、耐磨效果良好的镀层。设计人为张永君，授权公告号为：CN 101161866 A的发明专利，公开了一种镁及镁合金表面镀层的制备方法，该发明基于利用镀膜技术及微弧氧化技术优势，尤其是微弧氧化陶瓷膜兼具耐蚀性和多孔性的特征，将表面陶瓷化和表面合金化技术有机结合起来，获得均匀光滑、结构致密、性能优良的镀层。设计人为袁晓光等，授权公告号为CN 100406625 A的发明专利，通过快速冷凝锌铝合金粉在镁合金表面喷涂了结构致密、颗粒均匀的涂层。设计人为董选普，授权公告号为CN 101590517 A的发明专利，通过将复合改性材料涂覆在泡沫模样的表面，在镁合金浇注过程中在表面同步形成了抗腐蚀和抗磨性好的合金化层和陶瓷层。设计人为马幼平等，授权公告号为CN 1236105A的发明专利，公开了一种感应加热镁合金表面合金化的改性方法，该发明的合金层具有良好的盐雾腐蚀抗力和抗磨能力，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。设计人为徐可为等，授权公告号为CN 1118345A，通过将不同规格的金属粉用粘结剂涂于模样表面，利用镁合金凝固过程形成致密复杂合金化层。崔泽琴等（崔泽琴，吴宏亮、王文先等. AZ31B镁合金表面熔覆Cu-Ni合金层. 中国有色金属学报，2010，20（9）：1665-1669）发现激光熔覆Cu-Ni合金层的AZ31B镁合金耐蚀性得到较大改善。张颖等（张颖, 王晓轩,陶珍东等. 镁合金表面化学镀Ni-Co-P合金的研究. 材料保护，2008，41（6）：23-25）等发现镁合金表面化学镀Ni-Co-P合金后具有较好的耐蚀性。付丽英等（付丽英,闫志杰,周莹等. AZ91D镁合金表面转化膜腐蚀及防护涂层性能研究. 中国铸造装备及技术，2012，1：1-5）发现高锰酸盐和钼酸盐化学转化AZ91D镁合金膜表面具有大量微细裂纹，锡酸盐转化AZ91D镁合金膜表面的耐蚀性最好，高锰酸盐转化转化AZ91D镁合金膜表面的附着力和耐蚀性能最好。

强流脉冲电子束( HCPEB )是近年来发展起来的一种新型高效表面处理技术，是以加速电子为能量载体的新型高能密度荷电粒子束流。强流脉冲电子束比脉冲离子束易于引出和控制，装置简单可靠；在相同加速电压下，电子束射程远，有利于形成较厚的改性层。强流脉冲电子束照射金属材料时不存在脉冲激光束的能量反射问题，能量吸收率受材料成份和表面形态的影响小。强流脉冲电子束是在真空环境中完成，可有效抑制材料的高温氧化和污染等问题。因此，强流脉冲电子束表面处理能得到传统的表面处理技术所不能达到的改性效果，在材料表面改性、表面合金化等方面都有很好的应用前景。况军等（况军，李刚，相珺等. 强流脉冲电子束表面改性AZ31镁合金的耐磨耐蚀性能. 金属热处理, 2009,34(9):25-28）发现强流脉冲电子束表面改性AZ31镁合金的耐磨性和耐蚀性都得到提高。李旻才等（李旻才, 郝胜智,董闯. 强流脉冲电子束处理AZ91镁合金的显微结构及磨损性能变化. 材料研究与应用， 2009，3（1）：5-8）研究发现挤压态AZ91镁合金经过强流脉冲电子束处理后耐磨损性能提高。