板镁合金制品的耐腐蚀性可通过在至少选择的表面和切边或剪切边上向制品施加基本上无裂纹无孔的延性金属层来提高。示例的延性金属可以为铝或其合金。记述了施加这种延性金属层的两种方法。在一种方法中，其适合于镁合金表面的延伸区域且在冲压所述制品之前施加，通过冷金属喷涂沉积涂层并通过使用旋转工具机械加工使其变得基本上无裂纹无孔。在第二种方法中，其适合于切边或剪切边且预定在所述制品完全成形之后施加，通过与旋转的延性金属主体在压力下接触以使涂层材料从所述延性金属主体转移到所述切边上来涂覆制品的板边。通过使用旋转工具机械加工可以再次使涂层变得基本上无裂纹无孔。还记述了将两种实施方案都引入常规的板金属冲压工艺以形成耐腐蚀的冲压镁制品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过在镁合金制品，特别是镁合金板和冲压制品，的至少一个表面上，对于板和冲压制品，还在所述制品的边缘上，施加耐腐蚀的延性金属涂层来提高所述制品的耐腐蚀性的方法。对所述延性金属涂层进行机械加工以使其变得光滑且基本上无裂纹和气孔，从而其可以充当有效的阻挡涂层并防止电解质接近所述镁制品。
技术介绍
镁含量大于85%重量的镁基合金可成形为用于汽车应用的有用的成型制品。如此形成的镁制品的低密度为降低车重和显著改善车辆燃料经济性提供了机会。然而，Mg合金对常规腐蚀和与异种金属接触时的电偶腐蚀的耐腐蚀性都很差。这种很差的耐腐蚀性(特别是对电偶腐蚀)严重限制了它们的更广应用，例如作为冲压零件用于通常包含钢和铝的汽车车身。在很多情况下，制品的耐腐蚀性可通过施加一或多个阻拦涂层来提高，其中所述阻挡涂层用于拒绝腐蚀性环境与制品接触从而更好地确保产品在腐蚀性环境中的寿命。在汽车车身制造中，常常将所述涂层(其可以包括涂料和其他有机涂层)施加到组装好的汽车车身上。原则上，所述方法同样适用于镁合金，但是镁合金与许多常用的汽车车身涂覆工艺并不是特别相容。因此需要一种有效且容易操作的技术来对镁合金零件的表面组成进行改性，特别是使所述零件更耐腐蚀。
技术实现思路
在冲压板金属制品的制造中，从连续长度的板上切下且大于预期冲压制品尺寸的预定尺寸的板或坯料被通过一系列操作处理成冲压板金属制品。所述坯料首先在成形压力机中于成形模之间“拉伸”或成形或成型以获得成品的形状。由于只对一部分坯料区域成型，所以通常通过使用安装在另一压力机上的冲切模或切边模剪切而从超出尺寸的部分切去多余的板金属。往往还会对制品进行另外的操作，如弯曲以形成凸缘，或穿孔以引入一个或多个孔或开口，每个操作都在又进一步的压力机中进行，且每个操作都使用与该操作相称的模具组。如果担心所述冲压制品的腐蚀，可以向所述坯料表面施加保护性连续阻挡涂层以拒绝电解质接近所述制品。当然，为了在制品使用寿命内的持久保护，任何所述涂层必须本身在预期的腐蚀性环境中是基本上不可腐蚀的。但是这种表面涂层在防止从所述成型的坯料上切去多余的板金属时产生的切边或剪切边处的腐蚀上不会有效。而且，冷加工的边缘，象剪切产生的那些，往往比板表面腐蚀得更厉害，加剧了所述剪切边上的涂层的缺失。因此为完全保护制品免受腐蚀，可能必须先涂覆坯料表面，冲压制品，切边和穿孔制品，然后涂覆制品的任何暴露边缘。冲压坯料的需要连同保持连续阻挡层的需要限制了阻挡层材料只能选择具有至少与制品材料一样大的拉伸伸长的材料和在与模具表面接触变形时不会剥落或磨损的材料。很多金属，特别是铝合金和钢，的冲压在约20°C和30°C之间的环境温度或室温下进行。众所周知大多数金属的延性随着温度的升高而增大，因此对于更加复杂、高度应变的板金属制品，可以实行温成型或温冲压。温成形可以在200°C和400°C之间的温度下进行，具体的温度根据板的组成和微结构以及制品的复杂度来选择。在环境温度下镁的延性有限，因此即使是中度应变的镁制品可能也需要温成形。这对适合的阻挡涂层的选择施加了进一步的要求。镁和含85%重量或更多镁的镁基合金是最易腐蚀的结构金属，最经常通过施加阻挡涂层来保护。只有很少几类阻挡层满足本身耐腐蚀、耐典型的冲压操作、至少与镁延性相同和适合温成形操作的要求。一种适合的选择为金属铝，通常为非合金化的铝，不过精选的铝合金也是可接受的。非合金化的铝是其中没有有意加入合金元素但和铝合金一样可能包含杂质的铝金属。示例性的典型组成可归类为美国铝业协会1000系列合金且包含至少99%的铝。优选地，杂质含量，特别是铜和铁的含量，保持尽可能低。也可以使用锌基涂层。除腐蚀特性方面的优点之外，这种导电涂层还有利地在接触的零件之间提供导电通路，而这在某些车身涂漆工艺中可能是必需的。在一个实施方案中可以通过冷喷涂施加涂层，冷喷涂法非常适于施加延性金属，比如铝及其合金。冷喷涂采用压力在2. 5和4. 5 MPa之间的压缩热空气，将干燥、微细、5-200微米的粉末颗粒的射流以极高的速度(500-1500m/s)从喷嘴中驱出并打在离喷嘴6毫米和25毫米之间的基材上。在与基材和/或先前沉积的颗粒撞击时，颗粒将在高应变速度下变形并横向延展以采取更扁平的外貌，因此并不能简单地将初始颗粒尺寸与沉积层厚度相关联。尽管可以使用空气作为气体推进剂(propellant gas),但优选使用惰气体来抑制氧化，通常使用氦气、氮气和氦气-氮气混合物。沉积物的宽度，取决于喷嘴的设计，可以在2和12毫米之间。仅中度加热所述粉末颗粒。在与基材撞击时，所述粉末颗粒变形并结合到它们自己和镁基材上以形成多孔、粗糙、有时带裂纹的固态涂层。在涂覆过程中所述颗粒保持固态且相对较冷，从而基材的温度保持较低，只略大于200°C，因此在涂覆过程中基材几乎不或不经历冶金变化。使用惰气体推进剂时，几乎不发生颗粒氧化因此将得到基本上不含氧化物的沉积物。通过相对于喷嘴移动基材，可以在基材的整个表面上或只在其表面的一部分上涂覆基材。可以采用高至100毫米/秒的移动(traverse)速度。如果要将镁附着于异种金属(其可能导致电偶腐蚀)，则可以有利地利用此能力。通过有选择地只涂覆和加工镁板上那些可能与其它金属接触的部分，不用过多处理就可以最小化任何电偶腐蚀。对于常规腐蚀，可能适合的是涂覆整个表面。喷涂态(as-sprayed)层一般是粗糙和多孔的，且适合地平均至少40微米厚。所述层可以施加至任何期望的厚度，但通常约400微米的最大涂层厚度能提供令人满意地腐蚀特性，进一步增大涂层厚度只能为腐蚀特性提供极小的额外改善。典型的喷涂施加的涂层可以适合地为至少几个粉末颗粒厚，不过通过减小颗粒尺寸以在期望的涂层厚度内容纳更多的颗粒可以获得更均匀的覆盖厚度。可使用旋转耐用工具对喷涂态层进行加工以形成通常等厚的、光滑的、基本上无孔的层。由例如工具钢制造的所述工具可在压力下置于板表面并在该表面上移动，当其这样作时产生摩擦热。根据工艺条件只有涂层可被变形，但在某些工艺条件下，所述摩擦热和所述工具的搅拌作用的结合可能会促进镁合金基材与铝基涂层的机械混合。如果只发生镁对铝的适度稀释或合金化，则该混合在进一步提高基材与涂层之间的机械联锁方面通常是可取的。适合地如果要保持其在抑制腐蚀方面的有效性则所述涂层应包含不超过约20%重量的镁。所述工具可以呈直径为约50毫米或更小的实心圆柱的形式且在一个圆柱端与基材接触的情况下绕其圆柱轴旋转，从而将产生一些摩擦热以使该表面更可锻。通过以例如1000-1500rpm的转速旋转所述工具并使所述工具在200和400磅之间的法向压力(normalpressure)下以每分钟500毫米和2000毫米之间的速度移动，可以使涂层变光滑和变得基本上无孔。优选使与涂层接触的圆柱端略微凸起和相对镁板的表面法线倾斜所述工具的旋转轴。用于这里及随后部分的操作参数值代表适合的作法但既不意在限制也不是最优的。喷涂态层可通过与绕圆柱轴旋转但圆柱面与所述涂层接触的耐磨圆柱形工具接触而被修平(smoothed)。通过使所述圆柱形工具在压力下以略低于圆柱表面速度的速度在喷涂态层的表面移动，可以加工和修平所述喷涂态层。适合地，圆柱的移动速度可以在圆柱表本文档来自技高网...
【技术保护点】
耐腐蚀的镁基合金冲压板制品，其包括具有在制品使用时预期会暴露于腐蚀性介质的表面，至少一部分所述表面具有延性金属颗粒的喷涂涂层，所述喷涂涂层经过机械加工和修平以使其对于所述腐蚀性介质是不渗透性的。
【技术特征摘要】
2011.09.23 US 13/2418151.耐腐蚀的镁基合金冲压板制品，其包括具有在制品使用时预期会暴露于腐蚀性介质的表面，至少一部分所述表面具有延性金属颗粒的喷涂涂层，所述喷涂涂层经过机械加工和修平以使其对于所述腐蚀性介质是不渗透性的。2.权利要求1的耐腐蚀的镁合金制品，其中所述延性金属涂层绝大多数为铝或绝大多数为锌。3.制造在其使用时预期会暴露于腐蚀性介质的耐腐蚀的镁基合金制品的方法，包括步骤 通过以下步骤在所述镁制品的至少一个表面上形成基本上无裂纹无孔的延性金属涂层，其中所述延性金属涂层适于防止电解质接近所述镁合金制品并由此提高所述镁合金制品的耐腐蚀性 在所述镁合金制品的表面的至少一部分上喷涂延性金属颗粒以形成预定厚度的延性金属层；和 用在压力下施加于所沉积的延性金属上的旋转工具机械加工和修平所沉积的金属以形成基本上无裂纹无孔的延性金属涂层。4.权利要求3的制造耐腐蚀的镁基合金制品的方法，其中所述喷涂的延性金属绝大多数为铝或绝大多数为锌，且沉积的平均厚度为约40-400微米。5.制造在其使用时预期会暴露于腐蚀性介质的耐腐蚀的冲压板镁基合金制品的方法，包括步骤 通过以下步骤在镁基合金板的至少一个表面上形成基本上无裂纹无孔的延性金属涂层，其中所述延性金属涂层适于防止电解质接近所述镁合金板并由此提高所述镁板的耐腐蚀性 在所述镁合金板的表面的至少一部分上沉积延性金属层；和 用在压力下施加于所沉积的金属上的旋转工具机械加工和修平所沉积的延性金属以形成基本上无裂纹无孔的延性金属涂层；然后， 冲压所述涂覆的镁板以在所述镁板中形成要求的形状； 修剪所述成型的镁板以形成制品，所述制品具有至少一个剪切边；接着， 通过以下步骤在所述制品的所述边上形成基本上无裂纹无孔的延性金属涂层，其中所述延性金属涂层适于防止电解质接近所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：AK萨赫德夫，JT卡特，BE卡尔森，G宋，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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