[發(fā)明專利]一種制備鎂合金的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110362814.6
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102443756A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田大水
• 申請（專利權(quán)）人: 布雷爾利（北京）金屬家居用品股份有限公司
• 主分類號: C23C8/10
• 分類號: C23C8/10;C23C8/12;C22C23/00
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 馮夢洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料表面改性領(lǐng)域，具體地涉及一種制備鎂合金的方法。

背景技術(shù)

鎂合金板材是航空、航天工業(yè)不可缺少的材料。航空材料減重帶來的經(jīng)濟(jì)效益和性能改善十分顯著，商用飛機(jī)與汽車減重相同質(zhì)量帶來燃油費(fèi)用節(jié)省，前者是后者的近100倍，而戰(zhàn)斗機(jī)的燃油費(fèi)節(jié)省又是商用飛機(jī)的近10倍，更重要的是其機(jī)動性能改善可以極大提高其戰(zhàn)斗力和生存能力。正因?yàn)槿绱耍娇展I(yè)才會采取各種措施增加鎂合金應(yīng)用。現(xiàn)在飛機(jī)所用的鋁材料約占飛機(jī)總重量的85％，高強(qiáng)度、耐腐蝕的鎂合金板比鋁板性能更好，在飛機(jī)上應(yīng)用更有優(yōu)勢。

鎂合金是減輕武器裝備質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)武器裝備輕量化，提高武器裝備各項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)性能的理想結(jié)構(gòu)材料。軍工上應(yīng)用，如直升機(jī)、殲擊機(jī)都要大量使用；坦克、裝甲車、軍用吉普車、槍械武器等等，可使單兵綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)降到6.37Kg。用鎂板制造子彈殼、炮彈殼，使單兵子彈負(fù)載增加一倍。

交通工具上應(yīng)用，如汽車、火車、船舶等，減輕重量、節(jié)省能源、減少污染，國家正大力發(fā)展。在3C產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用。在電源上應(yīng)用，鎂電源類產(chǎn)品都是高能無污染電源，如制造鎂錳干電池、鎂空氣電池、鎂海水電池、魚雷電源以及動力電池。高電位鎂合金犧牲陽極板用在金屬保護(hù)上。

民用也很廣。如環(huán)保建筑裝飾板材、體育、醫(yī)療器械、工具、高級眼鏡架、手表殼、高級旅行用品等。

國內(nèi)的彩色鎂合金生產(chǎn)目前處于起步階段，據(jù)國內(nèi)期刊的有關(guān)報(bào)道，不少技術(shù)問題尚處于探討研究階段，在著色方法上大多采用鎂合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，按溶液可分為：鉻酸鹽系、有機(jī)酸系、磷酸鹽系、KMnO4系、稀土元素系和錫酸鹽系等。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜較薄、軟，防護(hù)能力弱，一般只用作裝飾或防護(hù)層中間層。

陽極氧化可得到比化學(xué)轉(zhuǎn)化更好的耐磨損、耐腐蝕的涂料基底涂層，并兼有良好的結(jié)合力、電絕緣性和耐熱沖擊等性能，是鎂合金常用的表面處理技術(shù)之一。而且溶膠成分會使成膜速度出現(xiàn)階段性快速和緩慢增長，但基本上不影響膜層的X射線衍射相結(jié)構(gòu)。但陽極氧化膜的脆性較大、多孔，在復(fù)雜工件上難以得到均勻的氧化膜層。金屬涂層處理，鎂及鎂合金是最難鍍的金屬，其原因如下：(1)鎂合金表面極易形成的氧化鎂，不易清除干凈，嚴(yán)重影響鍍層結(jié)合力；(2)鎂的電化學(xué)活性太高，所有酸性鍍液都會造成鎂基體的迅速腐蝕，或與其它金屬離子的置換反應(yīng)十分強(qiáng)烈，置換后的鍍層結(jié)合十分松散；(3)電鍍或化學(xué)鍍是同時(shí)獲得優(yōu)越耐蝕性和電學(xué)、電磁學(xué)和裝飾性能的表面處理方法，缺點(diǎn)是前處理中的Cr、F及鍍液對環(huán)境污染嚴(yán)重，鍍層中多數(shù)含有重金屬元素，增加了回收的難度與成本。由于鎂基體的特性，對結(jié)合力還需要改善。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種易于操作、綠色無污染、成本低、適于批量生產(chǎn)、基本不改變鎂合金的形狀和尺寸的制備鎂合金的方法，通過該方法制得的鎂合金涂層穩(wěn)定、色彩豐富、重現(xiàn)性好、與基體結(jié)合牢固、表面硬度高、耐磨耐腐蝕。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：這種制備鎂合金的方法，利用激光的光-熱-化學(xué)效應(yīng)在鎂合金表面氧化生成氧化物薄膜，通過氧化物本身的顏色與薄膜的干涉作用共同使鎂合金表面著色，同時(shí)通過連續(xù)激光工藝參數(shù)的改變與光斑能量的調(diào)制，采用旋轉(zhuǎn)激光頭制備大面積的曲面或平面的彩色鎂合金。

由于采用以上方法，所以易于操作、綠色無污染、成本低、適于批量生產(chǎn)、基本不改變鎂合金的形狀和尺寸，并且通過該方法制得的鎂合金涂層穩(wěn)定、色彩豐富、重現(xiàn)性好、與基體結(jié)合牢固、表面硬度高、耐磨耐腐蝕。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

這種制備鎂合金的方法，利用激光的光-熱-化學(xué)效應(yīng)在鎂合金表面氧化生成氧化物薄膜，通過氧化物本身的顏色與薄膜的干涉作用共同使鎂合金表面著色，同時(shí)通過連續(xù)激光工藝參數(shù)的改變與光斑能量的調(diào)制，采用旋轉(zhuǎn)激光頭制備大面積的曲面或平面的彩色鎂合金。

優(yōu)選地，這種制備鎂合金的方法包括以下步驟：

(1)將切割后的鎂合金采用40℃硝酸進(jìn)行酸洗1min，然后用清水清洗3min-5min，取出后在熱空氣中快速干燥；

(2)將經(jīng)步驟(1)處理后的鎂合金放置在由計(jì)算機(jī)控制線性二次磁懸浮的工作臺上，采用各種激光工藝參數(shù)及工作臺速度進(jìn)行激光氧化著色大面積處理，通過激光的光-熱-化學(xué)作用獲得帶有不同顏色的鎂合金表面氧化物薄膜；

(3)將步驟(2)處理后的彩色鎂合金在15℃-75℃的超聲波中用酒精清洗5min-10min，制得大面積彩色鎂合金。