[發明專利]一種鎂鋁合金板的涂層熱壓增強方法

無效

• 申請號: 201110350738.7
• 申請日: 2011-11-05
• 公開（公告）號: CN102400135A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 衛英慧;李永剛;侯利鋒;杜華云
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C23C24/08
• 分類號: C23C24/08;C22C23/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

1.一種鎂鋁合金板的涂層熱壓增強方法，其特征在于：

本發明使用的化學物質材料為：鎂鋁合金板、鎂粉、鋁粉、鉺粉、石墨紙、丙酮、氬氣，其組合準備用量如下：以毫米、克、厘米₃為計量單位

鎂鋁合金板：AZ61????????100×100×10mm

鎂粉：Mg????????????????220.23g±0.01g

鋁粉：Al????????????????174.89g±0.01g

鉺粉：Er????????????????4.88g±0.01g

石墨紙：C???????????????1000×500×1mm

丙酮：C₃H₆O?????????????200ml±5ml

氬氣：Ar????????????????10000cm³±50cm³

鎂鋁合金板的涂層熱壓增強方法

(1)精選化學物質材料

對使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度控制：

鎂鋁合金板：固態固體??????99.9％

鎂粉：固態固體????????????99.9％

鋁粉：固態固體????????????99.9％

鉺粉：固態固體????????????99.9％

石墨紙：固態固體??????????99.5％

氬氣：氣態氣體????????????99.5％

(2)涂層的合金化鑄造

①制備開合式模具

用不銹鋼材料制備開合式模具，型腔為矩形，尺寸為200×150×10mm，并在澆注口加濾網；

②合金化鑄造

稱取鎂粉220.23g±0.01g、鋁粉174.89g±0.01g，置于熔煉坩堝中；

開啟熔煉爐，加熱升溫至780℃±5℃，使其熔化，在此溫度恒溫保溫15min±1min，成鎂鋁溶液；

開啟氬氣瓶，對準熔煉坩堝輸入氬氣，氬氣輸入速度100cm³；

稱取鉺粉4.88g±0.01g，快速加入鎂鋁熔液的液面下，并攪拌使其熔化，成：鎂鋁鉺混合溶液，恒溫保溫20min±1min，待溫度降至720℃±5℃時，開始澆鑄；

③澆鑄成錠

將盛有鎂鋁鉺混合熔液的坩堝對準開合式模具進行澆鑄，澆滿為止；

④冷卻

將澆鑄后的開合式模具置于自然空氣環境中進行冷卻，至25℃；

⑤開模取錠

打開開合式模具，取出鑄錠；

(3)球磨成粉

將鑄錠打碎成10mm×10mm塊狀，然后置于球磨機中進行球磨，球磨滾丸材料為GCr15鋼；球磨滾丸與塊狀材料之比為10∶1，球磨轉速為300r/min，球磨時間60min；

過篩，塊狀材料球磨后用200目篩網過篩，球磨、過篩反復進行，球磨后成：鎂鋁鉺混合細粉，細粉顆粒直徑≤0.075mm；

(4)燒結熱壓鎂鋁鉺合金膜層

在鎂鋁合金板上熱壓燒結鎂鋁鉺合金膜層是在熱壓燒結爐上進行的，是在抽真空、輸氬氣、外水循環冷卻、加熱、加壓下完成的；

①制備開合式模具，模具為矩形，用不銹鋼材料制作，由開合架組裝；

②拋光、清洗鎂鋁合金板；

將100×100×10mm鎂鋁合金板分別用200#、400#、600#、800#、1000#砂紙打磨、拋光，打磨拋光后鎂鋁合金板表面粗糙度為Ra0.16-0.32μm；

將拋光后的鎂鋁合金板用丙酮200ml進行清洗，清洗后晾干；

③置放開合式模具、鎂鋁合金板、鎂鋁鉺合金粉

打開熱壓燒結爐，將開合式模具置于爐內底座上；將下墊塊置于模具底部，在下墊塊上部置放兩層石墨紙，在石墨紙上置放鎂鋁合金板，在鎂鋁合金板上均勻置放鎂鋁鉺合金粉10g±0.1g，鎂鋁鉺合金粉厚度為0.5mm，在鎂鋁鉺合金粉上部置放兩層石墨紙，在石墨紙上置放上壓塊。

④將裝有試件的模具安裝于熱壓燒結爐的中心位置，壓力機的壓力桿壓住模具的上壓塊；

⑤關閉熱壓燒結爐，并使之密封；

開啟真空泵，抽取爐內空氣，使爐內壓強到6×10^-3Pa；

開啟氬氣瓶、氬氣閥，向爐內輸入氬氣，氬氣輸入速度100cm³/min，使爐內壓強恒定在1×10^-1Pa；

開啟水冷箱上的水冷泵，對熱壓燒結爐進行外水循環冷卻；

⑥加熱、加壓、成型

開啟熱壓燒結爐內的電阻加熱器，爐內開始加熱，溫度由25℃升至400℃±5℃，在此溫度恒溫、保溫60min±5min；

然后，開啟壓力電機開關，對成型模具內的鎂鋁鉺合金粉、鎂鋁合金板進行熱壓粘合成型，壓力機壓力50MPa，熱壓時間60min±5min；

鎂鋁合金板+鎂鋁鉺合金粉在加熱、加壓、氬氣保護、外水循環冷卻下燒結成型，在鎂鋁合金板上形成鎂鋁鉺合金涂層；

⑦冷卻

關閉熱壓燒結爐的電阻加熱器，停止加熱，使爐內模具及鎂鋁合金板+鎂鋁鉺涂層隨爐自然冷卻至25℃；

⑧開爐取出鎂鋁合金板+鎂鋁鉺涂層產物

關閉外水循環冷卻；

關閉氬氣閥，停止輸氬氣；

打開熱壓燒結爐，取出模具；

⑨開模

打開模具開合架，去除壓塊，去除石墨紙，成鎂鋁鉺合金涂層板，即產物；

(5)低溫回火處理

將鎂鋁鉺合金涂層板置于真空干燥箱中，進行低溫回火處理，回火溫度100℃±5℃，真空度18Pa，回火時間120min；然后停止加熱，使其自然冷卻至25℃；取出產物，即為終產物：鎂鋁鉺合金涂層板；

(6)檢測、化驗、分析、表征

對制備的鎂鋁鉺合金涂層板的形貌、成分、金相結構、化學物理性能、力學性能進行檢測、化驗、分析、表征；

用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡進行涂層形貌和結合界面分析；

用X射線衍射分析儀進行產物成分分析；

用電化學工作站進行電化學性能分析；

用顯微維氏硬度計進行硬度分析；

結論：鎂鋁鉺合金涂層板其基板為鎂鋁合金板，涂層為鎂鋁鉺合金層，為灰白色，合金板與涂層之間結合緊密，融為一體，涂層硬度達270HV，提高3.55倍，耐蝕性比鎂鋁合金基板提高519％。

(7)產物儲存

對制備的鎂鋁鉺合金涂層板用軟質材料包裝，置于干燥、陰涼、潔凈環境，要防水、防潮、防氧化、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度為20℃±2℃，相對溫度≤10％。