一种镁合金表面处理方法_2

文档序号:8484168阅读:来源:国知局
酮再次清洗表面,确保喷涂面的绝对洁净。
[0011]在预处理阶段最后对镁合金板块进行加热,可以消除试样表面的水分和湿气,提高喷涂粒子与镁合金板块表面接触时的界面温度,减少因镁合金板块与涂层材料的热膨胀差异造成的应力导致的涂层开裂,从而提高涂层与镁合金板块基体的结合强度。
[0012]Zr02具有优异的隔热和耐热性能,且Zr02具有熔点高、导热系数低的特点,是一种理想的绝热材料,但是纯的Zr02有不同的相结构,在不同温度下将发生相结构转变,在相结构转变的过程中,伴随有4-6%的体积增大,这种体积增加引起高压应力,易导致裂纹的形成和材料的损坏,因此,使用纯的氧化锆制备的热喷涂涂层性能较差,加入了离子半径与氧化锆相近的氧化铈作为稳定剂,控制氧化锆在温度下体积不变且增强了抗热疲劳性,添加的Ti02具有较低的弹性模量和剪切强度,加入到Zr02涂层中可以提高其耐磨性能。
[0013]本发明制备NiCrAH粘结底层进行打底,由于在制备涂层和涂层使用过程中均会产生较大的热应力,从而导致涂层性能降低,影响使用寿命,在制备的涂层与镁合金板块表面之间增加一层粘结底层进行打底,来缓解制备涂层与镁合金板块表面之间热膨胀系数的差异,改善镁合金板块的抗高温腐蚀和氧化性能,合金中的Al是生成氧化膜保护层所必须的,Cr可促成生成A1203和提高抗腐蚀能力,而Y可提高A1203与NiCrAH间的结合强度。
[0014]采用电弧热喷涂,在镁合金的表面形成一层致密的铝层,再在保温处理l_3h,得到了镁合金板块基体中的镁向涂层扩散的扩散层,进行封孔处理后可得到完整的保护层,涂层与镁合金板块基体的结合牢固,并大大提高了合金的耐腐蚀性能。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
本实施例提供一种镁合金表面处理方法,该表面处理方法包括三个阶段,即预处理阶段、喷涂阶段和喷后处理阶段,其中:
(1)预处理阶段:
对选用的镁合金板块用砂纸进行打磨,然后用丙酮对打磨后的表面进行清洗,然后自然晾干,晾干后对镁合金板块的表面进行喷砂粗化处理,喷砂粗化处理具体为:用喷砂机将棕刚玉砂均匀喷涂在镁合金板块的表面,其中:喷砂机的压力为1.4MPa,压缩空气干燥、无油;棕刚玉砂粒度为10号,并棕刚玉砂清洁干燥无油污,喷砂后用压缩空气对镁合金板块进行喷吹处理,然后再次用丙酮清洗镁合金板块的表面,自然晾干后对镁合金板块加热至80 °C,保温Smin待用;
镁合金板块材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素组成,其各组分的百分含量为:
Al: 18%,Mn:5%,Zn: 13%,N1:2%,Cu: 1%,Sc:2%,P:0.6%,Zr:3%,Ca: 10%,B:4%,Sr:2%,Co:2%,稀土元素0.5%,其余为Mg ;
稀土元素按重量百分比计包括以下组分:Ce:8%, Nd:18%, Gd:10%,Pr:12%,Yb:5%,La:12%,Sm:13%,其余为镧系元素;
(2)喷涂阶段:
a.先在镁合金板块表面上火焰喷涂上喷涂NiCrAH粘结底层打底,控制喷涂的距离为100mm,喷涂的角度为60°,送粉气流量为0.7m3/h,喷涂后粘结底层的厚度为85 ym ;
b.在粘结底层上用等离子焰流预热8min,等离子焰流轴线与被喷涂镁合金板块表面的角度为50°,然后等离子喷涂工作层Zr02/Ti02/Y203涂层,喷涂距离为110mm,喷涂角度为60°,送粉气流量为0.6m3/h,喷涂的涂层厚度为200 ym ;
工作层Zr02/Ti02/Y203涂层中各组分的百分含量为,ZrO2:80%, T1 2:12%,Y 203:8% ;
c.在工作层Zr02/Ti02/Y203陶瓷涂层上采用电弧喷涂工艺制得NiCrAl金属耐腐耐蚀涂层,使用直径为3mm的纯铝丝材,喷涂的涂层为320 μ m,电弧喷涂的工艺参数为:电压29V,空气压力0.6MPa,喷涂距离为130mm,喷涂角度为85° ;
(3)喷后处理阶段:
对镁合金板块进行封孔处理,封孔处理具体为: a.溶妝的制备:
在反应瓶中管加入无水乙醇和太酸丁酯进行混合,然后在在催化剂Ti02的作用下搅拌18min,得到淡黄色的Ti02溶胶;
将正硅酸乙酯和无水乙醇混合搅拌5min,然后加入Si02,在室温下搅拌Smin密封静置,陈化2h后得到Si02溶胶;
将制备得到的Ti02溶胶和Si02溶胶按1:2的体积比混合搅拌20min,将所得的混合溶胶在室温下密封静置,自然陈化3h后对镁合金板块上的涂层进行封孔;
b.将步骤(2)喷涂后的镁合金板块在室温下放入混合溶胶中浸渍5min,然后将浸渍过后的镁合金板块提拉出混合溶胶的液面,在空中垂直放置6min ;
c.将浸渍有混合溶胶后的镁合金板块在室温下放置40min至成为稳定的凝胶膜后,放入电阻炉中加热,升温速度为2°C /min,升温至425°C时保温2h,最后空冷到室温,镁合金板块的表面得到致密光滑的耐腐耐蚀涂层。
[0016]实施例2
本实施例提供一种镁合金表面处理方法,该表面处理方法包括三个阶段,即预处理阶段、喷涂阶段和喷后处理阶段,其中:
(1)预处理阶段:
对选用的镁合金板块用砂纸进行打磨,然后用丙酮对打磨后的表面进行清洗,然后自然晾干,晾干后对镁合金板块的表面进行喷砂粗化处理,喷砂粗化处理具体为:用喷砂机将棕刚玉砂均匀喷涂在镁合金板块的表面,其中:喷砂机的压力为1.2MPa,压缩空气干燥、无油;棕刚玉砂粒度为10号,并棕刚玉砂清洁干燥无油污,喷砂后用压缩空气对镁合金板块进行喷吹处理,然后再次用丙酮清洗镁合金板块的表面,自然晾干后对镁合金板块加热至95°C,保温5min待用;
镁合金板块材料由Mg、Al、Mn、Zn、Cu、N1、Sc、P、Zr、Y、Ca、Sr、B、Co、稀土元素组成,其各组分的百分含量为:
Al:20%, Mn:3%,Zn: 10%,Ni: 1%,Cu:2%,Sc:3%,P:0.5%,Zr:5%,Ca: 12%,B:2%,Sr:5%,Co:3%,稀土元素0.8%,其余为Mg ;
稀土元素按重量百分比计包括以下组分:Ce:10%, Nd:17%, Gd:15%,Pr:11%,Yb -A0Z0,La:15%, Sm: 10%,其余为镧系元素;
(2)喷涂阶段:
a.先在镁合金板块表面上火焰喷涂上喷涂NiCrAH粘结底层打底,控制喷涂的距离为90mm,喷涂的角度为70°,送粉气流量为0.5m3/h,喷涂后粘结底层的厚度为95 ym ;
b.在粘结底层上用等离子焰流预热5min,等离子焰流轴线与被喷涂镁合金板块表面的角度为45°,然后等离子喷涂工作层Zr02/Ti02/Y203涂层,喷涂距离为100mm,喷涂角度为55°,送粉气流量为0.7 m3/h,喷涂的涂层厚度为300 μπι;
工作层Zr02/Ti02/Y203涂层中各组分的百分含量为,ZrO2:80%, T1 2:13%,Y 203:7% ;
c.在工作层Zr02/Ti02/Y203陶瓷涂层上采用电弧喷涂工艺制得NiCrAl金属耐腐耐蚀涂层,使用直径为4mm的纯铝丝材,喷涂的涂层为250 μ m,电弧喷涂的工艺参数为:电压28V,空气压力0.5MPa,喷涂距离为110mm,喷涂角度为80° ;
(3)喷后处理阶段:
对镁合金板块进行封孔处理,封孔处理具体为:
a.溶妝的制备:
在反应瓶中管加入无水乙醇和太酸丁酯进行混合,然后在在催化剂Ti02的作用下搅拌15min,得到淡黄色的Ti02溶胶;
将正硅酸乙酯和无水乙醇混合搅拌lOmin,然后加入Si02,在室温下搅拌6min密封静置,陈化Ih后得到Si02溶胶; 将制备得到的Ti02溶胶和Si02溶胶按1:2的体积比混合搅拌22min,将所得的混合溶胶在室温下密封静置,自然陈化2h后对镁合金板块上的涂层进行封孔;
b.将步骤(2)喷涂后的镁合金板块在室温下放入混合溶胶中浸渍8min,然后将浸渍过后的镁合金板块提拉出混合溶胶的液面,在空中垂直放置5min ;
c.将浸渍有混合溶胶后的镁合金板块在室温下
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