一种铝镁合金及其表面改性方法技术

本发明专利技术涉及金属合金技术领域，具体涉及一种铝镁合金及其表面改性方法，本发明专利技术合金由铝、锰、钛、铬、镁、铁、稀土金属组成，其表面改性方法是将铝镁合金打磨、丙酮清洗至表面洁净后；采用电弧喷涂法在基体上形成硅基涂层、铬‑铝基涂层；采用磁控溅射镀膜法形成钛金属层，再采用电弧喷涂法在形成无机硅层，最后刷涂防护层，采用本发明专利技术的表面改性方法所得的铝镁合金具有良好防爆、电磁屏蔽的效果，还具有耐腐蚀、耐高温性能、综合力学性能高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种铝镁合金及其表面改性方法
本专利技术涉及金属合金
，具体涉及一种铝镁合金及其表面改性方法。
技术介绍
铝镁合金是一种在铝合金中加入镁金属的合金，其具有较高的强度和刚度，质量轻，易加工，易回收等一系列优点，被广泛地应用于航空航天、交通运输、石油化工、轨道交通、消费电子等领域，尽管如此，我国铝镁合金产品仍然很难满足高端设备的制造，并且我国高端设备的零部件多数是从国外进口而来，而这些进口的零部件则是以我国低价出口的铝镁合金产品作为初级原材料，经过高端技术处理制成高附加值产品，因此，研究高性能铝镁合金成为亟待解决的问题。众所周知，铝镁合金构件的表面状态能直接影响其性能，比如使用时限、耐腐蚀和耐高温等性能，因此，必须对成型的铝镁合金进行表面改性处理，赋予其某一特性，使其成为功能型材料，进而实现其更高的应用价值。目前，常用的铝镁合金的表面改性技术主要有：化学转化膜处理、金属涂层处理及离子注入等方法，但由于镁属于活泼金属，因此，只使得化学转化膜处理的效果不佳；金属涂层处理主要是采用电镀、化学镀或热喷涂将Zn、Cr等金属涂层包裹在表面，若只使用其方法，那么消耗的能力和造成的污染均较大；离子注入及激光处理技术是近年来的热门课题，但其技术尚不太成熟，并且成本较大。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供一种铝镁合金及其表面改性方法。具体通过以下方案得以实现：一种铝镁合金，它由以下重量百分比的原料组成：锰0.01-0.30％，钛0.1-0.2％，铬0.03-0.42％，镁5-8％，铁0.1-0.25％，稀土金属0.07-0.15％，余量为铝。进一步地优选，它由以下重量百分比的原料组成：锰0.18％，钛0.15％，铬0.3％，镁7％，铁0.2％，稀土金属0.1％，余量为铝。所述稀土金属由以下组分按质量比组成：Y∶Ce∶La∶Sc＝(1-2)∶(1-2)∶(2-5)∶1。其表面改性方法，包括以下步骤：(1)基材预处理：将铝镁合金打磨至表面光亮，并用丙酮清洗至铝镁合金表面洁净；(2)电弧喷涂：采用电弧喷涂法在步骤(1)所得基体上形成硅基涂层、铬-铝基涂层，所述电弧喷涂的电压为30-32V，电流100-110A，喷涂距离为150±5mm，雾化气体压力0.6-0.75MPa；(3)磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜法在步骤(2)所得基体上形成钛金属层，采用钛靶为靶材，设置钛靶电源功率为25-30Kw，雾化气体流量为100-200sccm，镀膜温度为150-200℃，镀膜时间为10-15min，施加于基体上的偏压为-(150-200)V；(4)电弧喷涂：采用电弧喷涂法在步骤(3)所得基体上形成无机硅层，所述电弧喷涂的电压为30-32V，电流100-110A，喷涂距离为150±5mm，雾化气体压力0.6-0.75MPa，喷丸大小为粒径为20～50μm；(5)刷涂：采用刷涂法在步骤(3)所得基体上形成防护层。所述硅基涂层，其厚度为3-5mm。所述硅基涂层，由以下组分按质量比为正硅酸乙酯∶甲基三甲氧基硅烷∶甲基三乙氧基硅烷＝3∶(1-5)∶(1-5)的比例组成。所述硅基涂层的制备方法为：将质量为正硅酸乙酯1.3-1.7的乙醇溶液加入正硅酸乙酯中进行搅拌1-5min，所述乙醇溶液的体积浓度为50-70％，然后加入正硅酸乙酯10-15％的酒石酸，搅拌5-10min后，依次加入甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷，置于温度为50-68℃条件下加热1-2h，即得硅基涂层。所述铬-铝基涂层，其厚度为6-8mm。所述铬-铝基涂层是在浓盐酸中，加入铬酸丁酯和氯化铝进行搅拌至溶液呈透明澄清状态，所述铬酸丁酯和氯化铝的质量比为1∶(0.1-0.2)，然后加入硬脂酸钠、木质素磺酸盐、石蜡、聚乙烯，置于温度为45℃条件下搅拌10-20min。所述雾化气体为氩气。所述钛金属层，其厚度为2-3mm。所述无机硅层，其厚度为3-5mm。所述无机硅层由碳化硅与氮化硅按质量比为(1-3)∶1的比例组成。所述无机硅层由碳化硅与氮化硅按质量比为2∶1的比例组成。所述防护层为环氧树脂涂层。本专利技术的有益效果本专利技术的铝镁合金具有强度高，韧性好的特性，通过引入稀土金属，进一步提升了铝镁合金的耐腐蚀，抗热裂能力。本专利技术采用电弧喷涂硅基涂层、铬-铝基涂层，提高了铝镁合金的耐蚀性，也提高了本专利技术的铝镁合金的防爆能力，进一步采用磁控溅射镀膜法于铝镁合金基体上形成钛金属层，提高了铝镁合金基体的电磁屏蔽效果，再次采用电弧喷涂无机硅涂层，提高了铝镁合金的疏水性能，同时使得铝镁合金表面光洁度高，最后刷涂防护层，不仅可提高铝镁合金基体的耐腐蚀性，同时还可避免划伤。本专利技术通过合理的成分选择，提高了自身综合力学性能；通过合理的工艺设置，提高了铝镁合金的表面性能，尤其在耐腐蚀、耐高温性能；再通过合理的工艺参数配置，节约了成本，因此，采用本专利技术的表面改性方法所得的铝镁合金具有良好防爆、电磁屏蔽的效果。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。实施例1一种铝镁合金，它由以下重量百分比的原料组成：锰0.01％，钛0.12％，铬0.3％，镁6％，铁0.25％，稀土金属0.07％，余量为铝。所述稀土金属由以下组分按质量比组成：Y∶Ce∶La∶Sc＝1∶2∶2∶1。材料准备：硅基涂层，由以下组分按质量比为正硅酸乙酯∶甲基三甲氧基硅烷∶甲基三乙氧基硅烷＝3∶1∶5的比例组成。硅基涂层的制备方法为：将质量为正硅酸乙酯1.5的乙醇溶液加入正硅酸乙酯中进行搅拌5min，所述乙醇溶液的体积浓度为60％，然后加入正硅酸乙酯13％的酒石酸，搅拌8min后，依次加入甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷，置于温度为68℃条件下加热1h，即得硅基涂层。铬-铝基涂层的制备方法为：在浓盐酸中，加入铬酸丁酯和氯化铝进行搅拌至溶液呈透明澄清状态，所述铬酸丁酯和氯化铝的质量比为1∶0.15，然后加入硬脂酸钠、木质素磺酸盐、石蜡、聚乙烯，置于温度为45℃条件下搅拌15min。其表面改性方法，包括以下步骤：(1)基材预处理：将铝镁合金打磨至表面光亮，并用丙酮清洗至铝镁合金表面洁净；(2)电弧喷涂：采用电弧喷涂法在步骤(1)所得基体上依次形成厚度为3mm的硅基涂层和厚度为7mm的铬-铝基涂层，所述电弧喷涂的电压为30V，电流108A，喷涂距离为150mm，氩气压力0.63MPa；(3)磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜法在步骤(2)所得基体上形成厚度为3mm的钛金属层，采用钛靶为靶材，设置钛靶电源功率为27Kw，氩气流量为150sccm，镀膜温度为190℃，镀膜时间为13min，施加于基体上的偏压为-160V；(4)电弧喷涂：采用电弧喷涂法在步骤(3)所得基体上形成厚度为4mm的无机硅层，所述电弧喷涂的电压为30V，电流108A，喷涂距离为150mm，氩气压力0.63MPa，喷丸大小为粒径为20μm；所述无机硅层由碳化硅与氮化硅按质量比为2∶1的比例组成；(5)刷涂：采用刷涂法在步骤(3)所得基体上形成环氧树脂涂层。实施例2一种铝镁合金，它由以下重量百分比的原料组成：锰0.15％，钛0.2％，铬0.42％，镁8％，铁0.1％，稀土金属0.1％，余量为铝。所述稀土金属由以下组分按质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝镁合金，其特征在于，它由以下重量百分比的原料组成：锰0.01‑0.30％，钛0.1‑0.2％，铬0.03‑0.42％，镁5‑8％，铁0.1‑0.25％，稀土金属0.07‑0.15％，余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种铝镁合金的表面改性方法，其特征在于，所述铝镁合金由以下重量百分比的原料组成：锰0.01-0.30％，钛0.1-0.2％，铬0.03-0.42％，镁5-8％，铁0.1-0.25％，稀土金属0.07-0.15％，余量为铝；其表面改性方法，包括以下步骤：(1)基材预处理：将铝镁合金打磨至表面光亮，并用丙酮清洗至铝镁合金表面洁净；(2)电弧喷涂：采用电弧喷涂法在步骤(1)所得基体上形成硅基涂层、铬-铝基涂层，所述电弧喷涂的电压为30-32V，电流100-110A，喷涂距离为150±5mm，雾化气体压力0.6-0.75MPa；(3)磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜法在步骤(2)所得基体上形成钛金属层，采用钛靶为靶材，设置钛靶电源功率为25-30kW，雾化气体流量为100-200sccm，镀膜温度为150-200℃，镀膜时间为10-15min，施加于基体上的偏压为-(150-200)V；(4)电弧喷涂：采用电弧喷涂法在步骤(3)所得基体上形成无机硅层，所述电弧喷涂的电压为30-32V，电流100-110A，喷涂距离为150±5mm，雾化气体压力0.6-0.75MPa，喷丸大小为粒径为20～50μm；(5)刷涂：采用刷涂法在步骤(4)所得基体上形成防护层。2.如权利要求1所述的铝镁合金的表面改性方法，其特征在于，它由以下重量百分比的原料组成：锰0.18％，钛0.15％，铬0.3％，镁7％，铁0.2％，稀土金属0.1％，余量为铝。3.如权利要求1或2所述的铝镁合金的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔光，于丹，敖四海，王昌明，俞开升，
申请(专利权)人：贵州航天风华精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52