防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构技术

本发明专利技术提供了一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构，包括如下步骤：在第一金属部件中预制一个带有限位功能的连接孔；加工一个与连接孔相匹配的第二金属部件，并将第二金属部件镶嵌入连接孔中；第二金属部件的电极电位高于第一金属部件的电极电位；启动搅拌摩擦焊机，将旋转中的搅拌摩擦焊机搅拌头插入第二金属部件中，并停留设定时间，利用搅拌针高速旋转时产生的热量以及剧烈的塑性变形效果，保证第二金属部件与第一金属部件实现冶金结合。本发明专利技术制备的螺孔结构能够避免镁合金材料与钢制紧固件直接接触，缩小材料与紧固件之间的电位差，有效防止镁合金在连接时与钢制紧固件产生电偶腐蚀。本发明专利技术具有操作方便、质量稳定等特点。

Preparation and structure of spiral hole structure to prevent galvanic corrosion

The invention provides a screw structure to prevent galvanic corrosion of the preparation method and structure, which comprises the following steps: in the first part of a prefabricated metal connecting hole with a limiting function; processing a match with the connecting hole second and second metal parts, metal parts embedded into the connecting hole; the second electrode potential of metal parts is higher than the first electrode potential of metal parts; starting friction stir welding, friction stir welding machine in the rotary stirring head is inserted into the second metal parts, and residence time setting using the pin high speed rotating heat generation and severe plastic deformation, guarantee second metal parts with the first metal parts metallurgical bonding. The screw hole structure prepared by the invention can avoid direct contact between magnesium alloy material and steel fasteners, reduce potential difference between the material and fasteners, and effectively prevent galvanic corrosion of magnesium alloy when connecting with steel fasteners. The invention has the advantages of convenient operation, stable quality, and so on.

【技术实现步骤摘要】
防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构
本专利技术涉及镁合金结构件的连接技术，具体地，涉及一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构。
技术介绍
镁合金由于具有密度低，比强度和比刚度高，切削加工性能良好，易于回收利用等优点，在急需减轻重量的交通运输和航天航空等领域具有很大的应用潜力。但是，由于镁具有较高的化学活性，其电极电位较低(-2.37v)，而且镁表面形成的氧化镁薄膜比较疏松，不能起到很好的腐蚀防护作用。当与其他金属接触时，往往作为阳极而发生电偶腐蚀。在实际应用时，镁构件往往需要通过紧固件(例如螺纹连接)进行固定。在这种情况下，钢制紧固件与镁部件之间将不可避免的直接接触。由于钢与镁两者之间的电位差较大，容易在接触部位产生电偶腐蚀，造成连接接头的松动和失效，从而为构件的安全使用带来一定的风险。因此，如何降低由于电偶腐蚀造成的异种金属间连接强度低的风险，是本领域技术人员需要解决的技术问题。目前主要采用单独或者组合使用表面处理、添加隔离垫或者在铸造过程中通过冶金结合实现隔离等方法来解决上述问题，其根本思路就是避免镁合金与钢制件之间的直接接触。如授权公告号为CN204801153U，名称为一种钢制零件和镁合金零件间的防腐蚀结构的专利、授权公告号为CN201461703U，名称为防止螺纹紧固接触腐蚀的紧固装置的专利、授权公告号CN201666431U，名称为异种金属防腐组件的专利。而在申请号为200710161317.3，名称为使用现场浇铸的隔离器获得的改进的镁部件电偶腐蚀保护的专利中则提出了在浇铸的过程中，直接将镁或镁合金部件浇铸在预制的电偶腐蚀隔离器的适当位置处的解决思路，隔离器与镁部件之间的结合为冶金结合，从而实现对镁合金电偶腐蚀的保护。采用表面处理的方法不仅会产生环境污染等问题，而且由于表面处理的膜层厚度薄，对镁部件保护的效果有限。而添加隔离垫只是一种物理的隔离，难免存在隔离不充分，隔离垫由于受到较大压力变形、老化等问题。虽然在浇注过程直接通过冶金结合形成隔离，但使得铸造工艺更为复杂，在一定程度上增加了制造成本。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法及其结构。本专利技术在镁合金与钢制紧固件之间镶套一层铝合金，避免镁合金材料与钢制紧固件的直接接触，缩小材料与紧固件之间的电位差，从而改善电偶腐蚀。根据本专利技术提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：在第一金属部件中预制一个带有限位功能的连接孔；步骤S2：加工一个与所述连接孔相匹配的第二金属部件，并将第二金属部件镶嵌入连接孔中；第二金属部件的电极电位高于第一金属部件的电极电位；步骤S3：启动搅拌摩擦焊机，将旋转中的搅拌摩擦焊机搅拌头插入第二金属部件中，并停留设定时间，以保证第二金属部件与第一金属部件实现冶金结合；步骤S4：提起搅拌头，搅拌头上的搅拌针退出而留下的匙孔作为紧固件穿过的紧固孔。优选地，所述连接孔的直径大于紧固件和搅拌针的直径；所述连接孔的直径与搅拌针的直径差小于等于5mm。优选地，所述连接孔的两侧增加圆形或方形的凸台，以实现连接孔的限位功能。优选地，所述搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，其高度小于第一金属部件中所要紧固部位的厚度；加工时搅拌针的旋转速度为600-2200rpm；搅拌针插入第二金属部件的速度为5-20mm/min，停留时间为10-30s，轴肩下压量为0.2-0.5mm，搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。优选地，所述紧固孔用于通过以下两种方式实现连接：将所述紧固孔加工成通孔，螺栓穿过紧固孔后在第一金属部件两侧用螺母进行连接；将所述紧固孔内攻螺纹，形成螺栓安装孔，从而实现连接。优选地，所述第一金属部件采用镁合金制成；所述第二金属部件采用铝合金制成。本专利技术提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构，采用所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法制成。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术制备的螺孔结构能够避免镁合金材料与钢制紧固件的直接接触，缩小材料与紧固件之间的电位差，有效防止镁合金在连接时与钢制紧固件产生电偶腐蚀，具有操作方便、质量稳定、效果明显、效率高等特点；2、本专利技术制备的螺孔结构腐蚀失重试验证明，经镶套铝合金后，腐蚀性能有所改善。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术中防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法的示意图，其中1为搅拌头，2为搅拌针，3为第一金属部件，4为第二金属部件；图2所示为本专利技术实施例1所得镁合金部件的宏观形貌以及螺栓连接简易图；(a)为试样的宏观形貌；(b)为螺栓连接俯视图；(c)为螺栓连接主视图；图3为本专利技术中制成的镁合金部件的上表面和横截面低倍放大图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1在本实施例中，本专利技术提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，镁合金材料中需要进行连接的位置厚度为8mm，首先预制一个直径为的圆孔，同时，在圆孔两侧分别加工的半圆的限位孔；步骤S2，加工一个与圆孔以及限位孔尺寸配合的铝块，并将铝块镶嵌入镁合金中；步骤S3，启动搅拌摩擦焊机，以一定的速度将旋转中的搅拌头插入铝块中，并停留一段时间，以保证铝合金与镁合金实现冶金结合；所用搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，搅拌针直径为长度为7.5mm。加工时采用的旋转速度为1000rpm，搅拌头插入铝块的速度为5mm/min，停留时间为30s，轴肩下压量为0.3mm。搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。步骤S4，提起搅拌头，将由于搅拌针退出而留下的匙孔用钻头打通，则可作为紧固件穿过的螺丝孔，对镁合金部件进行连接。实施例2在本实施例中，本专利技术提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，具体包括如下步骤：步骤S1，镁合金材料中需要进行连接的位置厚度为10mm，首先预制一个直径为的圆孔，同时，在圆孔两侧分别加工2×5mm的方形限位孔；步骤S2，加工一个与圆孔以及限位孔尺寸配合的铝块，并将铝块镶嵌入镁合金中；步骤S3，启动搅拌摩擦焊机，以一定的速度将旋转中的搅拌头插入铝块中，并停留一段时间，以保证铝合金与镁合金实现冶金结合；所用搅拌针为带螺纹的圆柱形搅拌针，搅拌针直径为长度为8.0mm。加工时采用的旋转速度为2200rpm，搅拌头插入铝块的速度为20mm/min，停留时间为10s，轴肩下压量为0.2mm。搅拌头与焊机主轴之间的倾角为0°。步骤S4，提起搅拌头，将由于搅拌针退出而留下的紧固孔进行攻内螺纹，直接进行螺纹连接。实施例3在本实施例中，本专利技术提供的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，具体包括如下步骤：步骤S1，镁合金材料中需要进行连接的位置厚度为6mm，首先预制一个直径为的圆孔，同时，在圆孔两侧分别加工的半圆的限位孔；；步骤S2，加工一个与圆孔以及限位孔尺寸配合的铝块，并将铝块镶嵌入镁合金中；步骤S3，启动搅拌摩擦焊机，以一定的速度将旋转中的搅拌头插入铝块中，并停留一段时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在第一金属部件中预制一个带有限位功能的连接孔；步骤S2：加工一个与所述连接孔相匹配的第二金属部件，并将第二金属部件镶嵌入连接孔中；第二金属部件的电极电位高于第一金属部件的电极电位；步骤S3：启动搅拌摩擦焊机，将旋转中的搅拌摩擦焊机搅拌头插入第二金属部件中，并停留设定时间，以保证第二金属部件与第一金属部件实现冶金结合；步骤S4：提起搅拌头，搅拌头上的搅拌针退出而留下的匙孔作为紧固孔。

【技术特征摘要】
1.一种防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在第一金属部件中预制一个带有限位功能的连接孔；步骤S2：加工一个与所述连接孔相匹配的第二金属部件，并将第二金属部件镶嵌入连接孔中；第二金属部件的电极电位高于第一金属部件的电极电位；步骤S3：启动搅拌摩擦焊机，将旋转中的搅拌摩擦焊机搅拌头插入第二金属部件中，并停留设定时间，以保证第二金属部件与第一金属部件实现冶金结合；步骤S4：提起搅拌头，搅拌头上的搅拌针退出而留下的匙孔作为紧固孔。2.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，所述连接孔的直径大于紧固件和搅拌针的直径；所述连接孔的直径与搅拌针的直径差小于等于5mm。3.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的螺孔结构的制备方法，其特征在于，所述连接孔的两侧增加圆形或方形的凸台，以实现连接孔的限位功能。4.根据权利要求1所述的防止电偶腐蚀的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑飞燕，彭立明，林旺腾，谭帅，陈娟，吴玉娟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31