[發明專利]一種基于超聲波滾焊的鎂合金表面改性方法

在審

• 申請號: 201810407414.4
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108714737A
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 李玉龍;董陽平;李學文;胡小武
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/22;B23K20/24
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種基于超聲波滾焊的鎂合金表面改性方法，將鎂合金板制作成鎂合金板+鐵基非晶粉+304不銹鋼箔結構體，通過超聲波滾焊產生的機械振動和壓力對鎂合金表面滾壓鐵基非晶粉進行表面改性。本發明能在鎂合金表面形成一層非晶涂層，從而改善鎂合金耐摩擦磨損性能差的缺點，并且能最大限度的保留非晶效果，其工藝簡單，成本低，易于在相關工業領域推廣應用。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，涉及金屬材料的表面改性。

背景技術

鎂合金是實際應用中最輕的金屬結構材料。由于鎂合金具有比強度和比剛度高，電磁屏蔽性、減震性、切削加工性能好等優點，在航空航天、汽車工業和電子通訊等領域中得到了廣泛應用。但鎂屬于活潑金屬，在空氣中極易氧化，易生成疏松的氧化膜，這層氧化膜不能對基體起到保護作用; 另一方面，鎂合金的硬度低，耐磨性差。這兩方面缺點嚴重制約了鎂合金的大量使用。

為了改善鎂合金的以上缺陷，對鎂合金進行表面處理是目前研究的熱點。目前鎂合金表面處理方法很多，如陽極氧化技術、化學轉化膜技術、有機涂層技術、表面鍍膜技術等。但是這些傳統技術在對鎂合金表面改性時，都在不同程度上存在一些問題。比如陽極氧化技術氧化膜層存在空隙，空隙大小分布不均勻的缺點；化學轉化膜技術膜層的柔韌性、抗摩擦性和耐蝕性較差，材料得不到有效的防護；有機涂層技術的有機膜層薄，有孔隙，力學性能與耐磨性較差，與基體的結合力也比較差，在高溫下容易鼓泡，在強酸、強堿介質中以及沖刷、沖擊等情況下易發生剝落現象；表面鍍膜技術包括電鍍和化學鍍等，由于鎂合金的電極電位太低，表面活性很高，形成優良的鍍層比較困難，而且都是陰極鍍層，不能對鎂合金起到電化學保護作用。

發明內容

本發明的目的是根據鎂合金表面強度低、耐磨性和耐蝕性差的狀況，對鎂合金表面采用超聲波滾焊在鎂合金表面形成非晶涂層的方法，此方法可以避免非晶晶化，在鎂合金表面形成一層硬度高，耐磨性和耐蝕性好，與鎂合金基體結合良好的非晶涂層。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的一種基于超聲波滾焊的鎂合金表面改性方法，包括以下步驟。

（1）選取表面平整的鎂合金板，切割制作成試樣，將鎂合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面潔凈。

（2）用選樣篩把鐵基非晶粉篩選為200~300目，放入干燥爐干燥。

（3）把厚度為50~60μm的304不銹鋼箔片剪成鎂合金板大小，用丙酮清洗至表面潔凈。

（4）將鐵基非晶粉均勻地涂覆在步驟（1）處理后的鎂合金表面，預涂鐵基非晶粉厚度為0.5~1mm。

（5）將步驟（3）處理后的304不銹鋼箔片覆蓋在步驟（4）處理后的鎂合金表面；

（6）采用超聲波滾焊設備對步驟（5）所得鎂合金板+鐵基非晶粉+304不銹鋼箔結構體進行處理，在鎂合金表面形成非晶涂層。

本發明步驟（3）所述的304不銹鋼箔片的作用主要：一是防止非晶粉粘附在超聲波滾焊焊頭上；二是不銹鋼中的鐵元素與鎂合金中的鋁元素形成高硬度的鐵鋁相。

超聲波焊是通過電能轉化為焊接接頭間的高頻振動，使焊件之間發生相互摩擦，在接觸界面產生塑性變形從而實現原子間的擴散，使焊件快速、安全地連接在一起，而不會產生大量熱量的一種連接方法，特別適用于焊接高導熱性和導電性的輕合金。

鐵基非晶合金以其成本低、高強度、高硬度和優異的耐磨耐蝕性能等優點受到廣泛關注，具有廣闊的應用前景。利用超聲波滾焊在鎂合金表面形成非晶涂層，能最大限度的保留非晶效果。

本發明采用超聲波滾焊設備對鎂合金進行表面改性，利用超聲波滾焊焊頭產生的機械振動和壓力在鎂合金表面形成非晶涂層，提高了鎂合金的耐摩擦磨損性能和耐腐蝕性。本發明與強束流表面改性技術相比，成本較低，非晶粉不會因高溫而晶化，最大限度的保留了非晶效果。