[发明专利]镁合金表面无机熔盐扩散防护方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属表面防腐技术领域的方法，特别是一种镁合金表面无机熔盐扩散防护方法。

背景技术

镁合金虽有诸多优异的性能，但因其化学性质活泼，易受到侵蚀，其在空气中自然钝化形成的碱式碳酸盐膜薄而酥松，耐腐蚀性很差，限制了镁及其合金的进一步应用。因此镁合金作为结构材料必须采用可靠的表面防护措施。目前，镁合金表面防护的方法，主要有化学转化涂层、阳极氧化膜层、表面金属镀层(化学镀、电镀等)、扩散涂层、激光表面改性、气相沉积层、有机物涂层等。化学转化处理主要有铬酸盐处理、锡酸盐处理和磷化处理等，其一方面面临环保的压力，另一方面所得膜层的耐蚀和耐摩擦性能都不足以使其在恶劣条件下单独使用，一般被作为有机涂层的前处理。阳极氧化膜层很脆，不导电，因此，不适合于负载或需要导电的应用场合。镁合金的金属镀层有一些应用，但因镁的活性使得镁合金表面电镀或化学镀都比较困难，而且存在环境污染、耐腐蚀性能不高等问题。激光表面改性、气相沉积成本较高，且耐蚀性提高不多。有机涂层质软且易剥落，防护性能一般。从许多方面来看，铝都是理想的涂层材料，铝的导电导热性能及机械性能很好，铝因其表面氧化生成一层致密的氧化膜层，所以其防护性能非常优异。而且铝涂层可以进行各种不同的后处理以满足诸如耐腐蚀、装饰、耐磨损等性能的要求。比较成熟的铝涂层工艺有热浸涂铝、喷涂、物理气相沉积、电镀。前几种方法需要较高温度下进行，会对镁合金的组织性能产生影响，而电镀铝法在镁合金表面实施比较困难，因为镁合金十分活泼MgO会在合金表面迅速形成，妨碍沉积金属与基层形成金属-金属键。虽然熔盐扩散铝的工艺研究起步较晚，但在一些发达国家发展相对较快，我国在这方面的研究报道非常少。熔盐扩散铝的熔盐包括两类：无机熔盐和有机熔盐。熔盐扩散铝是从无机熔盐开始研究的。而且现有熔盐扩散铝均采用的是电镀工艺，已经研究过的常见的无机熔盐体系有AlCl₃-NaCl和AlCl₃-NaCl-KCl体系。目前熔盐扩散铝的基材主要有铜、镍和钢铁等，在镁合金表面熔盐扩散铝还未见报道，因为熔盐扩散铝能在熔盐体系的熔融温度范围内进行，所以只要熔盐体系的熔融温度不高，不会因为高温而使镁合金燃烧或材料的性能发生改变，因而在镁合金表面熔盐扩散铝是完全可行的。

经过对现有技术文献的检索发明，马幼平发表了名为“固态扩渗锌处理对纯镁表面组织和性能的影响”(《有色金属》，2005，57(2)：29-31)中介绍：固态扩散在纯镁表面形成了Mg-Zn层，该合金层的形成也提高了纯镁表面的硬度和耐蚀性。但该方法制备温度高，易造成熔点低的镁及镁合金部件的变形和组织结构变化，扩散层薄，镀层缺陷导致防护功能丧失。基于此，在镁合金表面熔盐扩散铝的方法也就应运而生了。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种镁合金表面无机熔盐扩散防护方法，从而提高镁合金表面防腐蚀的能力。通过在镁合金表面熔盐扩散铝，利用铝在镁合金表面的沉积，与镁合金形成具有高效防腐性能的镁铝金属间化合物，在镁合金表面形成了一层防腐蚀的保护屏障。通过该方法，将使镁合金表面处理的成本降低，防护性能得到大的提高，并最终推动镁合金在多领域中的广泛使用。

本发明是通过以下的方案来实现的，本发明将镁合金表面清洁处理后，放入无机熔盐体系，无机熔盐体系选用AlCl₃-NaCl或AlCl₃-NaCl-KCl无机熔盐，对无机熔盐体系进行感应加热，在镁合金表面形成金属间化合物。

所述的无机熔盐体系为AlCl₃-NaCl时，AlCl₃和NaCl摩尔分数比为2：3～4：1，熔盐扩散温度为230℃～320℃，保温时间为5小时～8小时；

所述的无机熔盐体系为AlCl₃-NaCl-KCl时，AlCl₃摩尔分数占60％～75％，NaCl摩尔分数占20％—30％，KCl占摩尔分数10％～15％，熔盐扩散温度为230℃～280℃，保温时间为6小时～8小时。

所述无机熔盐体系为AlCl₃-NaCl时，依下列步骤进行：

1)对镁合金表面进行机械除污(喷砂、砂纸打磨)，去除表面污染物，再用丙酮除油，酒精冲洗，然后在空气中干燥；

2)选取无水AlCl₃和无水NaCl按比例配制AlCl₃-NaCl无机混合熔盐，装入干燥的陶瓷坩埚内；