CN1425793A - 一种镁合金制品表面改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁合金制品表面改生方法，包括在镁合金制品基体上喷涂金属陶瓷层，在镁合金制品基体和金属陶瓷层之间有中间梯度层；所述的金属陶瓷层由Al2O3、Cr2O3、TiC、Si3N4、ZrO2、SiC、TiO2、Cr3C2、MgO中的二种或以上组成。经过本发明的方法处理后的产品具有高硬度、高耐磨性及高耐腐蚀性和耐高温性能，适合在摩托车的发动机以及配件上使用。
Description
一、技术领域
本发明是关于一种金属制品的表面改性方法，更特别的，是关于一种在镁合金制品表面采用金属陶瓷改性的新方法。
二、背景技术
镁是最轻的金属结构材料，密度为1.74g/cm3，我国是世界上镁储量最丰富的国家。
镁合金具有高热传导性，优异的电磁屏蔽性，良好的机械加工性能等，为此在汽车、计算机、家电和军事工业具有巨大的潜在应用价值，但最大的缺点是耐腐蚀性差，表面不耐磨，不能在高温工况下使用。针对上述情况，世界各国都在投入巨资研究解决这一问题，并有不少新的工艺方法及专利出现，但到目前为止，尚未见到有与本申请类似的内容，其原因是镁的熔点值(650℃)易于在空气中燃烧；而采用火焰等离子热喷涂具有一定的危险性。
三、发明内容
本发明的目的之一是克服现有技术存在的问题，提供一种在镁合金制品表面采用金属陶瓷改性的新方法。
本发明的目的之二是提供一种具有高硬度、高耐磨性及高耐腐蚀性和耐高温性能的镁合金制品。
本发明的这些以及其他目的将通过下列详细说明和描述来进一步体现和阐述。
本发明的镁合金制品表面改性方法，在镁合金制品基体上喷涂金属陶瓷层，在镁合金制品基体和金属陶瓷层之间有中间梯度层。
进一步的，本发明的镁合金制品表面改性方法，其中金属陶瓷层由Al2O3、Cr2O3、TiC、Si3N4、ZrO2、SiC、TiO2、Cr3C2、MgO中的二种或以上组成。
可以选择的是，本发明的镁合金制品表面改性方法，其中金属陶瓷层至少含有5～20重量份TiO2和60～95重量份Al2O3；或至少含有10～30重量份Al2O3和60～80％Cr3C2；或至少含有10～30重量份MgO和70～90重量份Al2O3；或至少含有5～20重量份Cr2O3和60～95重量份ZrO2；或至少含有5～10重量份MgO和70～90重量份SiC。
在本发明的镁合金制品表面改性方法中，中间夹芯梯度层含有10～20重量份MgO和80～90重量份Al2O3。
本发明的镁合金制品表面改性方法，包括如下步骤：
A、按上述的比例在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层或二层中间梯度层；
B、按上述的比例在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层；
C、上述喷涂时用惰性气体对涂层进行保护。
本发明的镁合金制品表面改性方法，也可以采取以下方法，包括如下步骤：
A、将镁合金部件放到导热板工作平台上，所述的导热板工作平台是中空型的，表面为紫铜板，内部通过循环冷却水；
B、按上述的比例在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层或二层中间梯度层；
C、按上述的比例在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层。
D、上述的喷涂时用惰性气体对涂层进行保护。
本发明是采用在火焰喷涂的过程中用保护气体和/或导热平台，以保证工艺过程中不发生镁燃烧，并能有效的把各种金属陶瓷材料通过中间的夹芯梯度层复合在镁及合金制品的表面，获得耐高温、耐腐蚀、高硬度和耐腐蚀的改性涂层，而且该涂层和基体为半冶金结合，结合牢固，使用过程中不会剥落。用本发明的方法处理后的产品适合在摩托车的发动机以及配件上和整机上使用。
四、附图说明
图1是本发明的产品结构局部示意图。
图2是本发明使用的导热板工作平台示意图。
图3是本发明使用的导热板工作平台剖视图。
在图1至图3中，符号1代表金属陶瓷层，符号2代表中间夹芯梯度层，符号3代表镁合金部件，符号4代表导热板工作平台，符号5代表通孔。
在本发明中，镁合金部件表面获得如图1所示的表面改性等离子喷涂层，必须通过事先设计喷涂一层或二层中间夹芯梯度层(2)，以保证金属陶瓷涂层(1)和镁合金部件之间有较好的物理化学相容性；然后，按设计要求配比不同成份的金属陶瓷粉用于火焰喷涂金属陶瓷涂层，同时在火焰等离子喷涂时，用惰性气体对中间夹芯梯度层和金属陶瓷层进行保护。
或者，在本发明中，按设计要求配比不同陶瓷粉的成份，在火焰等离子喷涂时，必须把镁合金部件放到特殊设计的导热板工作平台(4)上并不断在热喷涂过程中，用惰性气体对涂层进行保护，导热板工作平台的表面使用紫铜板，中间开有一排通孔，通孔内流通循环冷却水(左进右出)，以在镁合金表面获得结合牢固，能满足工况使用要求的金属结合层。
五、具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明，但实施例仅用于说明，并不能限制本发明的范围。
在本发明中，所有的原料及添加剂均可以从市场购得，火焰等离子喷涂的设备也是公知的。
在本发明中，如非特指，所有的量、份均为重量单位。
例1、
按下列方法对镁合金部件进行表面改性，包括如下步骤：
A、按10％MgO和90％Al2O3的比例将二者混合均匀，在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层中间夹芯梯度层；
B、按7％TiO2和93％Al2O3的比例将二者混合均匀，在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层；
C、上述喷涂时用充足惰性气体(氖气)对涂层进行保护。
例2
按下列方法对镁合金部件进行表面改性，包括如下步骤：
A、按20％MgO和80％Al2O3的比例将二者混合均匀，在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层中间夹芯梯度层。
B、按18％TiO2和82％Al2O3的比例将二者混合均匀，在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层。
C、上述喷涂时用充足惰性气体(氩气)对涂层进行保护。
例3
按下列方法对镁合金部件进行表面改性，包括如下步骤：
A、按15％MgO和95％Al2O3的比例将二者混合均匀，在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层中间夹芯梯度层。
B、按20％Al2O3和80％Cr3C2的比例将二者混合均匀，在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层。
C、上述喷涂时用充足惰性气体(氩气)对涂层进行保护。
例4
按下列方法对镁合金部件进行表面改性，包括如下步骤：
A、按15％MgO和85％Al2O3的比例将二者混合均匀，在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层中间夹芯梯度层。
B、按25％Al2O3和75％Cr3C2的比例将二者混合均匀，在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层。
C、上述喷涂时用充足惰性气体(氩气)对涂层进行保护。
例5
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
10％MgO，90％Al2O3。
例6
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
30％MgO，70％Al2O3。
例7
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
20％MgO，80％Al2O3。
例8
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
5％Cr2O3，95％ZrO2。
例9
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
15％Cr2O3，85％ZrO2。
例10
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
20％Cr2O3，80％ZrO2。
例11
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
7％MgO，93％SiC。
例12
除B步骤采用如下配方外，其余同例1。
10％MgO，90％SiC。
例13
按下列方法对镁合金部件进行表面改性，包括如下步骤：
A、按10％MgO和80％Al2O3和10％ZrO2的比例将三者混合均匀，在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层中间夹芯梯度层。
B、按20％Al2O3和70％Cr3C2和10％TiO2的比例将三者混合均匀，在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层。
C、上述喷涂时用充足惰性气体(氩气)对涂层进行保护。
例14
除B步骤采用如下配方外，其余同例13。
10％MgO和85％Al2O3以及5％Cr3C2。
例15
除B步骤采用如下配方外，其余同例13。
20％MgO和65％Al2O3以及10％Cr2O3和5％ZrO2。
例16
按下列方法对镁合金部件进行表面改性，包括如下步骤：
A、将镁合金部件(如挂件)放到导热板工作平台上，所述的导热板工作平台是中空型的，有一排通孔，表面为紫铜板，内部通过循环冷却水；
B、按13公斤MgO和87公斤Al2O3的比例将二者混合均匀，在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层中间夹芯梯度层，该层厚度为0.1～0.5微米；
C、按8公斤TiO2和92公斤Al2O3的比例将二者混合均匀，在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层，该层厚度为0.1～0.5微米；
D、上述喷涂时用充足惰性气体(氖气)对涂层进行保护。
Claims (10)
1、一种镁合金制品表面改性方法，其特征在于在镁合金制品基体上喷涂金属陶瓷层，在镁合金制品基体和金属陶瓷层之间有中间梯度层。
2、如权利要求1所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于金属陶瓷层由Al2O3、Cr2O3、TiC、Si3N4、ZrO2、SiC、TiO2、Cr3C2、MgO中的二种或以上组成。
3、如权利要求2所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于金属陶瓷层至少含有5～20重量份TiO2和60～95重量份Al2O3。
4、如权利要求2所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于金属陶瓷层至少含有10～30重量份Al2O3和60～80％Cr3C2。
5、如权利要求2所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于金属陶瓷层至少含有10～30重量份MgO和70～90重量份Al2O3。
6、如权利要求2所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于金属陶瓷层至少含有5～20重量份Cr2O3和60～95重量份ZrO2。
7、如权利要求2所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于金属陶瓷层至少含有5～10重量份MgO和70～90重量份SiC。
8、如权利要求1所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于中间梯度层含有10～20重量份MgO和80～90重量份Al2O3。
9、如权利要求1～8所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于包括如下步骤：
A、按上述的比例在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层或二层中间梯度层；
B、按上述的比例在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层；
C、上述的喷涂时用惰性气体对涂层进行保护。
10、如权利要求1～8所述的镁合金制品表面改性方法，其特征在于包括如下步骤：
A、将镁合金部件放到导热板工作平台上，所述的导热板工作平台是中空型的，表面为紫铜板，内部通过循环冷却水；
B、按上述的比例在镁合金部件上用火焰等离子喷涂得一层或二层中间梯度层；
C、按上述的比例在有中间梯度层的镁合金部件上用火焰等离子喷涂得金属陶瓷层。
D、上述的喷涂时用惰性气体对涂层进行保护。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |