专利名称：：一种镁合金车轮表面处理方法及镁合金车轮的制作方法
技术领域：
：本发明一种镁合金车轮表面处理方法，特别是一种镁合金车轮表面喷涂铝后热变形的方法，主要用于镁合金车轮的加工制造。二
背景技术：
：镁合金密度小，比强度高，阻尼性能好，被誉为〃21世纪的绿色工程材料〃。随着汽车轻量化的日益迫切，镁合金在汽车上显示出巨大的优越性，车轮是新一代汽车产品领域应用镁合金作为替代新材料的典型部件。然而，对于镁合金车轮，低的性能和差的耐蚀性一直制约其难以推广应用。在提高镁合金车轮性能方面，中国专利ZL03100893.3:公开了镁合金汽车轮毂铸-挤复合成形方法，中国专利200610012829.9:公开了一种汽车轮毂省力成形方法及装置，中国专利200810054600.0:公开了一种镁合金汽车车轮挤压成形方法与模具，解决了塑性成形镁合金车轮的难题。镁合金化学性质活泼，易受到侵蚀，作为结构材料必须采取可靠的表面防护措施。尤其作为汽车车轮中经受环境条件最恶劣部件的车轮，不仅受户外气候环境的影响，还需经受地面的泥、砂、碎石冲击和水溅射的影响，存在表面涂层划伤后腐蚀，与螺栓、轴连接部位电化学腐蚀等问题。因此，提高抗腐蚀性成为促进镁合金车轮应用的关键。目前，镁合金采用的表面处理方法，主要有化学转化处理、化学氧化及电化学氧化、有机涂层处理、表面改性处理、金属镀层处理等。化学转化处理主要用于为后续的有机涂层处理打底，化学氧化及电化学氧化只作装饰和中间工序防护，而有机涂层质软易剥落，表面改性处理技术尚不成熟，都难以满足镁合金车轮对抗腐蚀性的要求。铝是理想的涂层材料，防护性能优异，导电导热性能及机械性能好，而且涂镀层还可以进行各种阳极氧化、电解着色等不同的后处理，满足诸如耐腐蚀、装饰、耐磨损、电绝缘等性能要求。比较成熟的铝涂层工艺有物理气相沉积、热侵、电镀和喷涂，如中国专利200510017804.3:公开了一种镁合金表面处理的方法，将镁合金作为阴极，工业纯铝作为阳极放入电镀液中，在镁合金表面电镀铝，以提高镁合金的防护性能。然而现有的铝涂层工艺，铝涂层与镁基体结合力低，在受外力作用时，镀层很容易从镁合金表面脱落，也难以满足车轮使用要求。
发明内容本发明的目的是克服现有镁合金制品表面处理技术的不足，提供一种将铝稳固地涂覆在镁合金件表面，用来提高镁合金抗腐蚀性的表面处理方法，以及由此方法所制得的镁合金车轮。实现本发明的技术方案是一种镁合金车轮表面处理方法，其特征是其工序包括预成形一机加一表面喷涂铝一加热扩散一终成形一热处理一表面涂装处理；即首先，通过塑性成形制备镁合金车轮毛坯，机加后获得镁合金车轮半成品；其次，对镁合金车轮半成品表面喷涂铝，并进行加热扩散，依靠热作用使表面铝涂层扩散；第三，对表面带有铝涂层的镁合金车轮终成形，通过塑性变形，使镁合金基体和铝涂层同时变形，获得最终形状与尺寸的镁合金车轮；第四，根据镁合金车轮所选用的镁合金基体材料，采用相应的热处理工艺规范对镁合金车轮进行热处理；最后，为表面涂装处理，由于镁合金车轮表面包覆了铝涂层，按照目前铝合金车轮的涂装技术进行。本发明镁合金车轮表面处理方法，与现有技术比较，具有实质性的技术特点和显著的效果是(1)该工艺制造的镁合金车轮，提高了镁合金的抗腐蚀性，解决了连接部位电化学腐蚀问题，为镁合金车轮的推广应用奠定了基础；(2)加热扩散过程中的热作用、变形过程中的机械作用，提高了铝涂层与镁合金基体的结合力，克服了常规处理涂覆层易脱落的问题；(3)车轮表面喷涂铝+热扩散+热变形工艺，不降低镁合金基体材料的力学性能，无环境污染，生产成本低。四图1是镁合金车轮表面处理工艺流程图2是镁合金车轮成品结构示意图3是预成形机加后镁合金车轮半成品结构示意图4是使用本发明方法获得的镁合金车轮制品示意图。五具体实施例方式以下结合附图就具体实施方式进行详细说明(本实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明作出的任何限定)。如图1所示，本发明镁合金车轮表面处理方法的工艺流程图。一种镁合金车轮表面处理方法包括预成形一机加一表面喷涂铝一加热扩散一终成形一热处理一表面涂装处理。使用本发明的方法可制成表面敷设有一层铝或铝合金的镁合金车轮。所述的预成形工序，通过塑性变形制备车轮毛坯，经机加后获得车轮半成品，为终成形留有合适的变形量；预成形根据车轮规格和形状确定，可以采用不同的成形工艺；预留的变形量根据各部位使用要求和后续终成形工艺确定，不同的部位预留不同的变形量，各部位变形量控制在1050%之间；车轮半成品主要尺寸确定方法轮辋厚度t'=(l+0.1~0.2>轮辐厚度t,'-(l+0.10.3X轮毂厚度t,'-(l+0.10.3)t,中心孔直径d'=(1+0.1~0.3)d螺栓孑L直径d,'"l+0.卜0.3)d,其余尺寸根据塑性变形体积不变条件确定，即车轮半成品体积与车轮成品体积相等。其中t、t,、t,分别为车轮成品轮辋、轮辐、轮毂的厚度，d、d,分别为车轮成品中心孔、螺栓孔直径；所述的表面喷涂铝工序，首先，对镁合金车轮半成品进行表面脱脂、酸洗及水洗等前处理；然后，以铝丝材或铝粉末为喷涂材料，采用普通火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等方法，在经前处理的车轮表面喷涂铝涂层；铝涂层厚度控制在0.10.2mm;所述的加热扩散工序，将表面喷涂铝后的车轮加热到350410°C，保温24小时，依靠热作用使表面铝涂层扩散；所述的终成形工序，通过塑性变形，使镁合金基体和铝涂层同时变形，根据预留的变形量控制各部位的变形，获得车轮最终的形状尺寸，终成形可以采用不同的成形工艺；所述的热处理工序，根据所选用的镁合金基体材料，确定相应的热处理工艺规范；所述的表面涂装处理工序，由于镁合金车轮表面包覆了铝涂层，按照目前铝合金车轮的涂装技术进行，根据使用要求确定涂层材料和相应的涂装工艺，如全涂漆、全喷粉末涂料、喷漆加喷粉末涂料、喷粉末涂料加喷漆和电镀等。应用示例选取如图2所示的汽车车轮，其主要尺寸如表1所示，材料选用Mg-Al-Zn系AZ80镁合金。表l汽车车轮主要尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根据上述发明，该车轮的加工制造工艺如下:预成形——机加——表面喷涂铝——加热扩散——终成形——热处理——表面涂装处理。1、预成形及机加预成形采用了中国专利200810054600.0公开的一种镁合金汽车车轮挤压成形方法，即下料一镦粗一反挤压一机加一正向挤压一扩口的成形工艺。选择AZ80镁合金铸锭，车削外皮后锯切成所需的棒料，均匀化处理后，经镦粗、反挤压、机加、正向挤压、扩口制得车轮毛坯。预成形的车轮毛坯经机加后，制得车轮半成品，如图3所示为经预成形机加后的镁合金车轮半成品结构示意图。主要尺寸如下轮辋厚度t'-(l+0.1)t-8.8mm，轮辐厚度t,'"l+0.l)t,=23.1mm，轮毂厚度t,'=(1+0.1)1'=38.5mm，中心孔直径d'=(1+0.2)d=60mm，螺栓孑L直径d,'"l+0.2乂=14.4mm2、表面喷涂铝先对镁合金车轮半成品进行表面脱脂、酸洗及水洗处理，然后以铝丝材为喷涂材料，采用电弧喷涂方法，在经前处理的车轮表面喷涂铝涂层，铝涂层厚度为0.12mm。3、加热扩散处理加热到380士1(TC，保温3h。4、终成形加热后的车轮半成品件，置入终成形模具中进行变形，控制车轮各部位变形，达到车轮成品的形状和尺寸。如图4所示为使用本发明方法获得的镁合金车轮制品示意图，其中1为镁合金基体，2为铝涂层。5、后续热处理对Mg-Al-Zn系合金AZ80采用单一人工时效处理，即可获得较高的综合机械性能。AZ80时效处理规范177士5。C保温16小时，可满足汽车车轮静力强度要求。6、表面涂装处理按照铝合金车轮涂装的工艺，经预处理后，采用静电喷涂方法，对外层包覆铝的镁合金车轮进行涂装。另外，由于喷涂可以实现大尺寸的沉积厚度控制、精确的成分控制及较低的制造成本，所以，上述本发明的最佳实施例中采用喷涂方法来喷涂铝。但是，如果其它镀膜方法可实现本发明相同效果时，也可采用镀膜方法，如气相沉积、热侵和电镀等。权利要求1、一种镁合金车轮表面处理方法，其特征是其工序包括预成形—机加—表面喷涂铝—加热扩散—终成形—热处理—表面涂装处理；即首先，通过塑性成形制备镁合金车轮毛坯，机加后获得镁合金车轮半成品；其次，对镁合金车轮半成品表面喷涂铝，并进行加热扩散，依靠热作用使表面铝涂层扩散；第三，对表面带有铝涂层的镁合车轮半成品终成形，通过塑性变形，使镁合金基体和铝涂层同时变形，获得最终形状与尺寸的镁合金车轮；第四，根据镁合金车轮所选用的镁合金基体材料，采用相应的热处理工艺规范对镁合金车轮进行热处理；最后，为表面涂装处理，镁合金车轮表面包覆了铝涂层，按照铝合金车轮的涂装技术进行。2、按照权利要求1所述的一种镁合金车轮表面处理方法，其特征是:所述的预成形与机加工后获得的车轮半成品，为终成形留有变形量，各部位变形量控制在1050%之间；车轮半成品主要尺寸确定方法轮辋厚度t'=(l+0.1~0.2)t轮辐厚度t,'-(l+0.10.3)t,轮毂厚度t,'=(1+0.1-0.3)1,中心孔直径d'=(1+0.10.3)d螺栓孑L直径d,'"l+0.卜0.3)d,3、按照权利要求1所述的一种镁合金车轮表面处理方法，其特征是:所述的表面喷涂铝工序，首先，对镁合金车轮半成品进行表面脱脂、酸洗及水洗等前处理；然后，对镁合金车轮半成品的表面喷涂铝涂层，以铝丝材或铝粉末为喷涂材料，采用普通火焰喷涂，或电弧喷涂，或等离子喷涂，或超音速火焰喷涂，铝涂层厚度控制在O.10.2mm。4、按照权利要求1所述的一种镁合金车轮表面处理方法，其特征是:所述的镁合金车轮毛坯表面喷涂铝后加热扩散，将表面喷涂铝后的车轮加热到350410°C,并保温24小时。5、按照权利要求1所述的一种镁合金车轮表面处理方法制成的镁合金车轮，其特征是:镁合金车轮表面敷设有一层铝或铝合金。全文摘要本发明属于一种镁合金车轮表面处理方法，其特点是包括预成形—机加—表面喷涂铝—加热扩散—终成形—热处理—表面涂装处理工序；所述的预成形与机加获得为终成形留有变形量的镁合金车轮半成品，表面喷涂铝、加热扩散后，通过终成形获得镁合金车轮成品，加热扩散过程中的热作用、变形过程中的机械作用，提高了铝涂层与镁合金基体的结合力；提高了镁合金车轮的抗腐蚀性，解决了连接部位电化学腐蚀问题，克服了常规处理涂覆层易脱落的问题；不降低镁合金基体材料的力学性能，无环境污染，生产成本低。文档编号C23C4/08GK101392380SQ200810079660公开日2009年3月25日申请日期2008年10月24日优先权日2008年10月24日发明者星张,张治民,李国俊,强王,勇薛申请人:中北大学