一种镁合金表面减震耐磨复合结构层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镁合金表面减震耐磨复合结构层的制备方法，属于合金表面处理技术领域。本发明专利技术制备方法包括镁合金基材脱脂、阳极氧化、表面活化预处理，金刚石粉预处理，复合光固化树脂制备，光固化打印，锰铜合金粉预处理，复合减震胶制备，空间网格灌封密封胶。本发明专利技术基于阳极氧化和光固化3D打印工艺在已压铸成型的镁合金表面建立一种基于新型复合光固化树脂的耐磨减震空间网格结构，并在该空间结构布设特定功能复合材料，进而在镁合金表面形成具有良好耐磨和减震性能的复合层，完全符合新能源车辆等具有较多复杂机械振动的服役条件下的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金表面减震耐磨复合结构层的制备方法
本专利技术涉及一种镁合金表面减震耐磨复合结构层的制备方法，属于合金表面处理

技术介绍
镁合金做为一种常用的金属材料，通过压铸等工艺制备的镁合金零件在新能源汽车（例如新能源汽车电池盒、壳体类零件等）等行业有很大的应用潜力。目前压铸镁合金零件表面（尤其是底面）的耐磨性和减震性仍需进一步提高才能实现其在新能源车辆等具有较多复杂机械振动的服役条件下的应用。现有技术一般通过激光熔覆、喷丸强化等表面处理技术来提高镁合金的表面硬度和耐磨性能，亦或通过额外装配减震结构或铺设减震垫来提高减震效果。但这样的处理方法仅能实现某单一的性能提升。另外，现有中国专利（CN2016110773857）（CN2016107023963）等多采用加入其他合金元素的方法调节镁合金的成分并影响镁合金微观组织的方法来提高镁合金基体的耐磨和减震性能，然而该类方法在改变合金成分的同时在很大程度上影响了镁合金的加工工艺（例如压铸时的镁合金流动性和充型能力），虽然在一定程度改善了镁合金的减震耐磨性能但很难兼顾零件加工工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，基于阳极氧化和光固化3D打印工艺在已压铸成型的镁合金表面建立一种基于新型复合光固化树脂的耐磨减震空间网格结构，并在该空间结构布设特定功能复合材料，进而在镁合金表面形成具有良好耐磨和减震性能的复合层。本专利技术的上述目的可以通过下列技术方案来实现：一种镁合金表面减震耐磨复合结构层的制备方法，包括以下步骤：S1、镁合金基材预处理：第一步预处理：将镁合金基材进行打磨，抛光，除油，清洗，烘干；第二步预处理：通过阳极氧化在第一步预处理后的镁合金基材表面制备一层多孔阳极氧化层；阳极氧化完毕，取出基材进行清洗，脱水，烘干；第三步预处理：将经过第二步预处理的镁合金基材浸入氨基硅烷偶联剂丙酮溶液浸泡，烘干；S2、金刚石粉预处理：取金刚石粉放置于硅十六烷基三甲氧基硅烷的丙酮溶液中浸泡，之后经离心、烘干、研磨得金刚石粉功能颗粒；S3、复合光固化树脂制备：将步骤S2中制得的金刚石粉功能颗粒加入到光敏树脂中，在遮光的真空负压条件下搅拌，得复合光固化树脂；S4、光固化打印：将步骤S3中制得的复合光固化树脂通过光固化打印机在预处理后的镁合金基材表面进行逐层打印，打印完成，清洗多余树脂并置于紫外线固化箱中进行固化，得表面具有打印空间网格结构的镁合金基材；S5、锰铜合金粉预处理：取锰铜合金粉放置于硅烷偶联剂丙酮溶液中浸泡，之后经离心、烘干、研磨得锰铜合金粉功能颗粒；S6、复合载体物减震胶制备：加热条件下将载体物熔化，然后将步骤S5中制得的锰铜合金粉功能颗粒加入载体物熔体，真空负压条件下搅拌，得到复合载体物减震胶；S7、空间网格灌封密封胶：在150-180℃下将复合载体物减震胶淋涂到镁合金基材表面的打印空间网格结构上，同时施加超声震动；第一遍涂装完毕后，于烘干箱保温固化；待第一遍涂装完全固化后进行第二遍表面凹陷处补涂，然后再次烘干固化，完全固化后最终得基于镁合金表面的复合结构层。本专利技术对镁合金基材进行三步预处理目的是最大限度的提高后期光固化树脂与合金基材的结合强度；将金刚石粉与光敏树脂在一定条件下混合制备复合光固化树脂，主要在于光固化树脂作为载体，金刚石粉作为透光性较好的耐磨颗粒，经过表面处理的金刚石粉能够在树脂中较好分散且在固化时能与树脂之间形成较为牢固的结合面，而且金刚石粉的高透光性不会显著影响光固化树脂的固化效果，可很好地适用于光固化3D打印。将光固化树脂通过3D打印技术在镁合金基材表面构建空间网格结构。将锰铜合金粉与载体物混合制备减震胶，主要在于采用的载体物材料具有相对较高的弹性和强度，具有良好的减震效果及加工性能，可以作为锰铜合金粉载体，而锰铜合金是一种良好的阻尼材料，经过预处理的锰铜合金粉能够与载体物之间形成较好的界面结合强度，实现良好的复合减震效果。将制备的减震胶涂装于上述构建的空间网格结构中，最终在镁合金基材表面形成具有良好减震耐磨效果的复合结构层。作为优选，所述步骤S1的第二步预处理中阳极氧化的具体方法为：以镁合金基材为反应阳极，不锈钢板为阴极，电流密度为0.01-0.02A/cm2，反应温度20-25℃，反应时间25-40min；阳极氧化电解液组成为NaOH：36-40g/L、Na2SiO3：24-28g/L、NaHPO4：8-10g/L、Al（OH）3：1.8-2.6g/L，Na2CO3：8-12g/L、C10H14N2Na2O8：1.5-1.8g/L、Na5P3O10：0.4-0.6g/L、KF：2.2-2.6g/L；进行阳极氧化时，电解液需进行20-30min磁力搅拌。作为优选，所述步骤S1的第三步预处理中氨基硅烷偶联剂丙酮溶液中氨基硅烷偶联剂的质量百分比为1-1.5%，采用的浸泡温度为60-70℃，浸泡时间为2-3h，烘干温度为45-55℃，烘干时间为2-3h。作为优选，所述步骤S2中金刚石粉的粒径为20-50μm，硅十六烷基三甲氧基硅烷的丙酮溶液中硅十六烷基三甲氧基硅烷的质量百分比为1-2%，浸泡时间为2-4h，烘干温度为45-55℃，烘干时间为18-24h。作为优选，所述步骤S3中光敏树脂组分包括：二官能度纯丙烯酸酯（2-AE）、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（6-PUA）、活性稀释剂三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、分散剂丙二醇甲醚醋酸酯（PEMEA）、光引发剂二苯基氧化膦（TPO）、稳定剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）。作为优选，所述步骤S3中制得的复合光固化树脂包括以下质量百分比的组分：11-12%的二官能度纯丙烯酸酯、22-24%的六官能度聚氨酯丙烯酸酯、51-53%的三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、3.5-4.0%的丙二醇甲醚醋酸酯、0.1-0.5%的二苯基氧化膦、0.1-0.5%的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、8-9%的金刚石粉功能颗粒。本专利技术制备的复合光固化树脂具有更强的耐磨强度，较高的固化效率，较短的后固化处理时间。作为优选，所述步骤S3中在遮光的真空负压条件下搅拌时间为2-4h。作为优选，所述步骤S4中逐层打印的厚度为0.02-0.05mm，曝光时间为15-20s，紫外线固化箱固化温度为30-50℃，固化时间为1.5-3h。作为优选，所述步骤S5中锰铜合金粉中由如下质量百分比的成分组成38%Cu、4.5%Al、3.2%Fe、1.5%Ni、余量为Mn；合金粉粒径为50-100μm，硅烷偶联剂丙酮溶液中硅烷偶联剂的质量百分比为1-2%，浸泡时间为1-3h，烘干温度为40-50℃，烘干时间为22-26h。作为优选，所述步骤S6中载体物为高弹性低熔点的弹性体、树脂或聚合物，其熔点低于180℃。进一步优选，所述在载体物为乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯、改性聚苯乙烯、ABS树脂的一种或多种。作为优选，所述步骤S6制备的复合载体物减震胶包括以下质量百分比的组分：25%-45本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁合金表面减震耐磨复合结构层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/nS1、镁合金基材预处理：/n第一步预处理：将镁合金基材进行打磨，抛光，除油，清洗，烘干；/n第二步预处理：通过阳极氧化在第一步预处理后的镁合金基材表面制备一层多孔阳极氧化层；阳极氧化完毕，取出基材进行清洗，脱水，烘干；/n第三步预处理：将经过第二步预处理的镁合金基材浸入氨基硅烷偶联剂丙酮溶液浸泡，烘干；/nS2、金刚石粉预处理：取金刚石粉放置于硅十六烷基三甲氧基硅烷的丙酮溶液中浸泡，之后经离心、烘干、研磨得金刚石粉功能颗粒；/nS3、复合光固化树脂制备：将步骤S2中制得的金刚石粉功能颗粒加入到光敏树脂中，在遮光的真空负压条件下搅拌，得复合光固化树脂；/nS4、光固化打印：将步骤S3中制得的复合光固化树脂通过光固化打印机在预处理后的镁合金基材表面进行逐层打印，打印完成，清洗多余树脂并置于紫外线固化箱中进行固化，得表面具有打印空间网格结构的镁合金基材；/nS5、锰铜合金粉预处理：取锰铜合金粉放置于硅烷偶联剂丙酮溶液中浸泡，之后经离心、烘干、研磨得锰铜合金粉功能颗粒；/nS6、复合载体物减震胶制备：加热条件下将载体物熔化，然后将步骤S5中制得的锰铜合金粉功能颗粒加入载体物熔体，真空负压条件下搅拌，得到复合载体物减震胶；/nS7、空间网格灌封密封胶：在150-180℃下将复合载体物减震胶淋涂到镁合金基材表面的打印空间网格结构上，同时施加超声震动；第一遍涂装完毕后，于烘干箱保温固化；待第一遍涂装完全固化后进行第二遍表面凹陷处补涂，然后再次烘干固化，完全固化后最终得基于镁合金表面的复合结构层。/n...

【技术特征摘要】
1.一种镁合金表面减震耐磨复合结构层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1、镁合金基材预处理：
第一步预处理：将镁合金基材进行打磨，抛光，除油，清洗，烘干；
第二步预处理：通过阳极氧化在第一步预处理后的镁合金基材表面制备一层多孔阳极氧化层；阳极氧化完毕，取出基材进行清洗，脱水，烘干；
第三步预处理：将经过第二步预处理的镁合金基材浸入氨基硅烷偶联剂丙酮溶液浸泡，烘干；
S2、金刚石粉预处理：取金刚石粉放置于硅十六烷基三甲氧基硅烷的丙酮溶液中浸泡，之后经离心、烘干、研磨得金刚石粉功能颗粒；
S3、复合光固化树脂制备：将步骤S2中制得的金刚石粉功能颗粒加入到光敏树脂中，在遮光的真空负压条件下搅拌，得复合光固化树脂；
S4、光固化打印：将步骤S3中制得的复合光固化树脂通过光固化打印机在预处理后的镁合金基材表面进行逐层打印，打印完成，清洗多余树脂并置于紫外线固化箱中进行固化，得表面具有打印空间网格结构的镁合金基材；
S5、锰铜合金粉预处理：取锰铜合金粉放置于硅烷偶联剂丙酮溶液中浸泡，之后经离心、烘干、研磨得锰铜合金粉功能颗粒；
S6、复合载体物减震胶制备：加热条件下将载体物熔化，然后将步骤S5中制得的锰铜合金粉功能颗粒加入载体物熔体，真空负压条件下搅拌，得到复合载体物减震胶；
S7、空间网格灌封密封胶：在150-180℃下将复合载体物减震胶淋涂到镁合金基材表面的打印空间网格结构上，同时施加超声震动；第一遍涂装完毕后，于烘干箱保温固化；待第一遍涂装完全固化后进行第二遍表面凹陷处补涂，然后再次烘干固化，完全固化后最终得基于镁合金表面的复合结构层。


2.根据权利要求1所述的复合结构层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的第二步预处理中阳极氧化的具体方法为：以镁合金基材为反应阳极，不锈钢板为阴极，电流密度为0.01-0.02A/cm2，反应温度20-25℃，反应时间25-40min；阳极氧化电解液组成为NaOH：36-40g/L、Na2SiO3：24-28g/L、NaHPO4：8-10g/L、Al（OH）3：1.8-2.6g/L，Na2CO3：8-12g/L、C10H14N2Na2O8：1.5-1.8g/L、Na5P3O10：0.4-0.6g/L、KF：2.2-2.6g/L；进行阳极氧化时，电解液需进行20-30min磁力搅拌。


3.根据权利要求1所述的复合结构层的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光，王洪彪，旷鑫文，陆轶奇，傅兆波，蔡朝新，韩建军，张军，张鹏，杨军，
申请(专利权)人：浙江华朔科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33