石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法技术

本发明专利技术属于镁合金结构件的制备方法技术领域，具体涉及石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法。本发明专利技术所述的石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：制备石墨烯改性镁合金熔液；低压铸造，制得镁合金轮毂毛坯；热处理：将镁合金轮毂毛坯进行时效处理，冷却至室温；机械加工：对热处理完的镁合金轮毂进行机加工、抛光、打磨，得到镁合金轮毂；涂装，得到成品。本发明专利技术提供的石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，工艺简单，成本低，制备的镁合金轮毂满足汽车轻量化和环保的要求。轻量化和环保的要求。轻量化和环保的要求。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法


[0001]本专利技术属于镁合金结构件的制备方法
，具体涉及石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，汽车保有量越来越多，给人们出行带来方便快捷。目前，节能、环保、安全和智能都成为汽车发展的新动向。与此同时，能源和环境是当今世界面临的两大问题，两者都与汽车产业发展息息相关，制造出“低能耗”、“低排放”甚至“零排放”的汽车是汽车行业需要思考的问题。
[0003]汽车轮毂单元作为精确引导汽车轮毂转动以及承重的部分，既能够承受轴向载荷同时也可以对径向载荷起到承载作用，是汽车当中非常重要的零部件。汽车轻量化一直是汽车制造技术发展的方向，其中汽车轮毂的轻量化更是重点，现在市面上较为广泛运用的是铝合金轮毂。
[0004]镁合金作为最轻的工程金属材料，其密度为1.74g/c3，是铝的2/3，镁合金轮毂可使汽车整体重量减轻1.5～2.5%，能有效提升燃油效率，降低环境污染，同时镁合金轮毂还可以做到外观个性化以及简洁化，符合现今人们的时尚观念。
[0005]目前，传统铸造镁合金的力学性能无法满足汽车轮毂的使用要求，因此镁合金轮毂主要采用挤压铸造、锻造或锻造
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旋压工艺，成本高，制造工艺繁杂，导致镁合金轮毂无法大面积推广。
[0006]石墨烯具有优异的力学性能和良好的物理性能，是镁基复合材料理想的增强体。目前，石墨烯增强镁基复合材料的研究尚处于初级阶段，多采用液态冶金的制备方法，但是石墨烯极易团聚，在镁合金基体中分布不均匀。目前的研究大多采用化学分散、电磁搅拌、超声分散以及半固态铸造等方法来实现均匀分散，但是这些方法设备成本高、工艺复杂。
[0007]CN114921699A公开了一种抗高温轮毂用复合材料及汽车轮，在镁合金基体中，添加了Re强化基体，熔覆层通过激光熔覆形成于镁合金基体表面熔覆，熔覆层以石墨烯
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Cu
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Al
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Mg中间合金的形式引入石墨烯，克服石墨烯不易分散的缺陷；并通过激光熔覆工艺能够在熔覆涂层中原位合成均匀的细粒TaC，且能在熔覆层中均匀分散，充分发挥TaC的功效。从而提升轮毂材料的机械性能和抗高温性能，但激光熔覆技术不适合大面积涂层的制备，因为加热快、冷却快的技术特点，造成组织不均匀，应力分配不均，易形成气孔夹杂。
[0008]CN112095031A公开了一种轮毂用高强高韧A356.2铝基复合材料的制备方法，制备工艺步骤为：（石墨烯+HfB2）
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铝中间合金丝的制备；A356.2合金熔炼，中间合金添加，精炼，低压铸造；固溶时效处理；喷丸，精整，碱洗酸洗，阳极氧化，将石墨烯以特定的形式加入石墨烯和HfB2两种非均匀形核的纳米相协同作用，共同细化、球化硅相，提升强度和韧性，所采用的石墨烯和硅第二相都是微米级，难以起到晶粒细化的作用。
[0009]CN108251679A公开了一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法，以镁合金为基体、石墨稀为增强体，经在真空熔炼搅拌气氛炉熔炼、电磁搅拌、浇铸、固溶、时效，制成石墨
烯增强镁基复合材料，解决的是石墨烯与金属的界面润湿性较差，在金属熔体中极易产生漂浮且石墨烯易产生团聚的问题。虽然一定程度上减轻了团聚的问题，但是采用的球磨技术不适用于纳米级的石墨烯，纳米级石墨烯在球磨中会发生软团聚现象，并且球磨成本高，能耗大。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，工艺简单，成本低，制备的镁合金轮毂满足汽车轻量化和环保的要求。
[0011]本专利技术所述的石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：（1）制备石墨烯改性镁合金熔液；（2）低压铸造，制得镁合金轮毂毛坯；（3）热处理：将镁合金轮毂毛坯进行时效处理，时效处理的温度为170～180℃，保温时间为16～20h，冷却至室温；（4）机械加工：进行机加工、抛光、打磨，得到镁合金轮毂；（5）涂装，得到成品。
[0012]进一步的，制备石墨烯改性镁合金熔液，包括以下步骤：a、根据镁合金牌号AM50A、AM60B或AZ91D进行配料，将原料镁锭、铝锭、锌块、中间合金、石墨烯
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铝合金在180～200℃下预热1～2h；b、开启熔炼炉，将熔炼炉升至500～600℃的预热温度，除空气；先加入镁锭，升温至650～700℃，通入保护气体，熔化得到纯镁熔液；再依次加入中间合金、铝锭、锌块，升温至700～750℃，保温30～0min，搅拌10～30min，除掉浮渣，得到镁合金熔液；c、将镁合金熔液降温至650～700℃，加入石墨烯
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铝合金，保温15～30min，搅拌30～60min，得到石墨烯改性镁合金混合熔液；d、加入精炼剂，除掉浮渣，得到石墨烯改性镁合金熔液。所述的精炼剂为RJ
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6。
[0013]进一步的，步骤a中的中间合金为Al
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Be、Mg
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Mn、Al
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Mn中的一种或几种。
[0014]进一步的，步骤b中的除空气和通入保护气体采用的均是CO2和SF6混合气体，其中SF6的体积分数为0.05～0.2%。
[0015]进一步的，步骤a中石墨烯
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铝合金的制备步骤为：采用射频磁控溅射纯铜靶材，将纳米铜溅射到纳米氧化石墨烯单片上，然后与铝锭进行熔炼，得到石墨烯
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铝合金。
[0016]进一步的，氧化石墨烯的质量为石墨烯
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铝合金的5～10%。
[0017]进一步的，射频磁控溅射的工艺参数为：射频功率150～300W，工作气压0.3～0.8Pa，极间距15～30mm，时间5～15min。
[0018]进一步的，低压铸造，包括以下步骤：a）将轮毂铸造模具预热至400～450℃；b）将石墨烯改性镁合金熔液进行浇注，浇注完成泄压凝固，脱模后冷却。
[0019]步骤b）的浇注工艺参数：升液压力为0.3～0.35MPa，升液速度为30～60mm/s，充型压力为0.45～0.5MPa，充型速度为30～60mm/s，增压压力为0.80～0.90MPa，增压速度为60～100KPa/s，保压时间为30～50s。
[0020]进一步的，冷却采用水冷，水温为20~40℃，冷却至室温。
[0021]具体的，所述的石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：（1）石墨烯
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铝合金的制备：采用射频磁控溅射纯铜靶材，将纳米铜溅射到纳米氧化石墨烯单片上，然后与铝锭进行熔炼，得到石墨烯
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铝合金。纳米氧化石墨烯质量百分比为5～10%。射频磁控溅射的工艺参数为：射频功率150～300W，工作气压0.3～0.8Pa，极间距15～30mm，时间5～15min。
[0022]（2）制备石墨烯改性镁合金熔液：a、根据镁合金牌号AZ91D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）制备石墨烯改性镁合金熔液；（2）低压铸造，制得镁合金轮毂毛坯；（3）热处理：将镁合金轮毂毛坯进行时效处理，时效处理的温度为170～180℃，保温时间为16～20h，冷却至室温；（4）机械加工：进行机加工、抛光、打磨，得到镁合金轮毂；（5）涂装，得到成品。2.根据权利要求1所述的石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，其特征在于：制备石墨烯改性镁合金熔液，包括以下步骤：a、根据镁合金牌号AM50A、AM60B或AZ91D进行配料，将原料镁锭、铝锭、锌块、中间合金、石墨烯
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铝合金在180～200℃下预热1～2h；b、开启熔炼炉，将熔炼炉升至500～600℃的预热温度，除空气；先加入镁锭，升温至650～700℃，通入保护气体，熔化得到纯镁熔液；再依次加入中间合金、铝锭、锌块，升温至700～750℃，保温30～60min，搅拌10～30min，除掉浮渣，得到镁合金熔液；c、将镁合金熔液降温至650～700℃，加入石墨烯
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铝合金，保温15～30min，搅拌30～60min，得到石墨烯改性镁合金混合熔液；d、加入精炼剂，除掉浮渣，得到石墨烯改性镁合金熔液。3.根据权利要求2所述的石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，其特征在于：步骤a中的中间合金为Al
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Be、Mg
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Mn、Al
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Mn中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的石墨烯改性镁合金轮毂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：于修水，张振翀，杜会军，郭兴龙，
申请(专利权)人：淄博国创中心先进车用材料技术创新中心，
类型：发明
国别省市：