[发明专利]纯镁或镁合金表面热扩散渗锌合金化方法

说明书

技术领域

本发明属于镁或镁合金表面腐蚀与防护技术领域，涉及一种纯镁或镁合金表面热扩散渗锌合金化方法。

背景技术

镁及其合金具有良好的减震性能，可以承受较大的冲击振动负荷，具有优良的切削加工和抛光性能，易于铸造。另外，镁及其合金导电性和导热性好，屏蔽性能优良。近年来，随着人们对资源和环境问题的更多关注，镁及其合金已成为一种十分重要的现代工业结构材料应用于汽车、机械、航空航天、通讯、光学仪器和计算机等领域。然而，镁是活泼金属之一，镁及其合金的自然氧化膜不致密，不能适应大多数的使用环境，即使在室温下，也会在空气中发生氧化，氧化膜pH值为10.5左右，不利于涂装。因此镁及其合金在使用前，必须进行表面处理。由于镁及其合金化学性能比较活泼，表面极易被氧化，因而镁合金的表面防护是国内外学者研究的热点问题之一。

镁及其合金表面改性技术主要有化学热处理，气相沉积技术，离子注入技术，热浸镀技术，激光熔覆及激光表面合金化技术等。其中，化学热处理是通过在镁及其合金表面渗入不同的元素，有效地改变工件表面的化学成分和组织，以获得各种不同的表面性能；渗层厚度一般可根据工件的技术要求来调节，而且渗层的成分、组织和性能由表及里是逐渐变化的，渗层与基体属于冶金结合，表层不易剥落；该方法不仅不受工件几何形状的限制，而且具有工件变形小、精度高、尺寸稳定性好等特点。另外，该方法在提高表面力学性能的同时，还能提高工件表面硬度及耐腐蚀性能。

中国发明专利《感应加热镁合金表面合金化改性方法》（申请号：02114635.7，公开号：1397664，公开日：2003-02-19）公开了一种感应加热镁合金表面合金化改性方法；《炉内加热固态扩散镁或镁合金制品表面合金化方法》（申请号：02114651.9，公开号：1396298，公开日：2003-02-12）公开了一种炉内加热固态扩散镁或镁合金制品表面合金化方法。这些专利表面改性或合金化方法的加热温度高（500～600℃），且使镁及镁合金工件6～42h长时间处于高温状态，不仅会促使基体组织长大、基体的力学性能降低，而且有可能使镁合金表面发生点蚀或烧损或使某些合金出现过烧现象。另外，这些方法通常采用真空或在惰性气体保护条件下进行，这样不仅对加热设备要求高而且成本高、能耗大，不利于工业实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯镁或镁合金表面热扩散渗锌合金化方法，解决了现有合金化方法的加热温度高、时间长导致基体组织长大、基体力学性能降低的问题。

本发明所采用的技术方案是，纯镁或镁合金表面热扩散渗锌合金化方法，将经过表面处理的纯镁或镁合金工件埋入盛有纯锌粉的铁罐中震实，然后将铁罐放进加热炉内进行加热，即可。

本发明的特点还在于，

加热温度为400～470℃，加热时间为4～20h。

纯镁或镁合金表面处理过程为：首先采用160～1200#金相砂纸对纯镁或镁合金工件打磨或抛光，去除表面的污渍和蚀斑，使其表面平整，无明显划痕，然后在超声波酒精中清洗3～8min，去除表面污垢，随后在超声波丙酮中清洗3～8min，去除表面的有机物，最后用流动的去离子水清洗并采用热风烘干纯镁或镁合金工件。

纯锌粉的粒度为10～100μm，使用前对纯锌粉进行烘干。

本发明的有益效果是，

本发明纯镁或镁合金表面热扩散渗锌合金化方法，将经过表面处理的纯镁或镁合金工件埋入盛有纯锌粉的铁罐中震实，确保工件与锌粉接触紧密，在大气下实现对纯镁或镁合金工件表面的热扩散渗锌，摆脱了只有在真空或在惰性气体保护条件下进行的问题，并缩短了扩渗时间，降低了温度，避免了基体组织长大、工件的力学性能降低及工件表面点蚀或烧损的现象；本发明对设备要求低，操作容易，成本低，有利于应用于工业生产。

本发明纯镁或镁合金表面热扩散渗锌合金化方法，所得渗层组织均匀致密，渗层与纯镁或镁合金工件为冶金结合，表面光亮，有较好的装饰效果；其渗层厚度为10～200μm，显微硬度达到80～150HV_0.2，相对纯镁可提高2～4倍；渗层腐蚀电位为-1.1～-1.4V，明显高于纯镁及镁合金的腐蚀电位-1.5～-1.6V，渗层可以对纯镁及镁合金起到保护的作用。

附图说明

图1是本发明实施例1纯镁表面热扩散渗锌渗层的光镜显微组织图；

图2是本发明实施例1纯镁表面热扩散渗锌渗层的显微硬度压痕图；

图3是本发明实施例1纯镁表面热扩散渗锌渗层在3.5%NaCl溶液中的电位极化曲线；