[发明专利]一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法

说明书

一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法，将镁合金板制作成镁合金板+铁基非晶粉+304不锈钢箔结构体，通过超声波滚焊产生的机械振动和压力对镁合金表面滚压铁基非晶粉进行表面改性。本发明能在镁合金表面形成一层非晶涂层，从而改善镁合金耐摩擦磨损性能差的缺点，并且能最大限度的保留非晶效果，其工艺简单，成本低，易于在相关工业领域推广应用。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及金属材料的表面改性。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料。由于镁合金具有比强度和比刚度高，电磁屏蔽性、减震性、切削加工性能好等优点，在航空航天、汽车工业和电子通讯等领域中得到了广泛应用。但镁属于活泼金属，在空气中极易氧化，易生成疏松的氧化膜，这层氧化膜不能对基体起到保护作用; 另一方面，镁合金的硬度低，耐磨性差。这两方面缺点严重制约了镁合金的大量使用。

为了改善镁合金的以上缺陷，对镁合金进行表面处理是目前研究的热点。目前镁合金表面处理方法很多，如阳极氧化技术、化学转化膜技术、有机涂层技术、表面镀膜技术等。但是这些传统技术在对镁合金表面改性时，都在不同程度上存在一些问题。比如阳极氧化技术氧化膜层存在空隙，空隙大小分布不均匀的缺点；化学转化膜技术膜层的柔韧性、抗摩擦性和耐蚀性较差，材料得不到有效的防护；有机涂层技术的有机膜层薄，有孔隙，力学性能与耐磨性较差，与基体的结合力也比较差，在高温下容易鼓泡，在强酸、强碱介质中以及冲刷、冲击等情况下易发生剥落现象；表面镀膜技术包括电镀和化学镀等，由于镁合金的电极电位太低，表面活性很高，形成优良的镀层比较困难，而且都是阴极镀层，不能对镁合金起到电化学保护作用。

发明内容

本发明的目的是根据镁合金表面强度低、耐磨性和耐蚀性差的状况，对镁合金表面采用超声波滚焊在镁合金表面形成非晶涂层的方法，此方法可以避免非晶晶化，在镁合金表面形成一层硬度高，耐磨性和耐蚀性好，与镁合金基体结合良好的非晶涂层。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种基于超声波滚焊的镁合金表面改性方法，包括以下步骤。

（1）选取表面平整的镁合金板，切割制作成试样，将镁合金表面打磨至光亮，用丙酮清洗至表面洁净。

（2）用选样筛把铁基非晶粉筛选为200~300目，放入干燥炉干燥。

（3）把厚度为50~60μm的304不锈钢箔片剪成镁合金板大小，用丙酮清洗至表面洁净。

（4）将铁基非晶粉均匀地涂覆在步骤（1）处理后的镁合金表面，预涂铁基非晶粉厚度为0.5~1mm。

（5）将步骤（3）处理后的304不锈钢箔片覆盖在步骤（4）处理后的镁合金表面；

（6）采用超声波滚焊设备对步骤（5）所得镁合金板+铁基非晶粉+304不锈钢箔结构体进行处理，在镁合金表面形成非晶涂层。

本发明步骤（3）所述的304不锈钢箔片的作用主要：一是防止非晶粉粘附在超声波滚焊焊头上；二是不锈钢中的铁元素与镁合金中的铝元素形成高硬度的铁铝相。

超声波焊是通过电能转化为焊接接头间的高频振动，使焊件之间发生相互摩擦，在接触界面产生塑性变形从而实现原子间的扩散，使焊件快速、安全地连接在一起，而不会产生大量热量的一种连接方法，特别适用于焊接高导热性和导电性的轻合金。

铁基非晶合金以其成本低、高强度、高硬度和优异的耐磨耐蚀性能等优点受到广泛关注，具有广阔的应用前景。利用超声波滚焊在镁合金表面形成非晶涂层，能最大限度的保留非晶效果。

本发明采用超声波滚焊设备对镁合金进行表面改性，利用超声波滚焊焊头产生的机械振动和压力在镁合金表面形成非晶涂层，提高了镁合金的耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性。本发明与强束流表面改性技术相比，成本较低，非晶粉不会因高温而晶化，最大限度的保留了非晶效果。