[发明专利]一种镁合金材料的耐腐蚀性能增强方法

说明书

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种镁合金材料的耐腐蚀性能增强方法。该方法包括如下步骤：S1：材料预处理：对镁合金材料进行表面预处理和清洗处理，以在镁合金材料表面形成镜面；S2：飞秒激光制备表面微结构：选择激光波长为800nm，脉冲宽度为104fs，频率为1kHz的飞秒激光加工系统；根据材料尺寸和预设的加工方案设置加工参数，并采用不同的扫描策略，以不低于100mW的激光功率在镁合金材料的表面制备出由周期性的沟槽和脊构成的微结构；S3：热处理表面改性：以250‑300℃的温度，对上步骤加工出表面微结构的镁合金材料热处理2‑4h。本发明的工艺方法解决了传统镁合金耐腐蚀处理工艺难度大，加工成本高，耐腐蚀结构层强度不足和易对环境造成污染的问题。

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种镁合金材料的耐腐蚀性能增强方法。

背景技术

镁合金是以镁为基础元素并加入其他元素组成的合金。镁合金具有密度小(1.8g/cm³左右)，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力大等特性。因而被广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域。镁合金的耐腐蚀性能并不突出，因此，在应用过程中，技术人员通常会通过表面涂层、表面结构改性和化学处理改性等方式来提高镁合金的耐腐蚀性能。

现有技术中使用的表面涂层技术主要包括：化学转化涂层、阳极氧化处理涂层、有机涂层和电镀处理等。镁合金的表面结构改性是通过纳秒激光对镁合金进行照射，进而促使材料表层的理化性能发生变化，使用的工艺主要包括：激光表面熔化(LSM)，激光表面合金化(LSA)，激光粉末床熔融(LPDF)和激光冲击喷化(LSP)等。

以上技术和工艺均可以提升镁合金的耐腐蚀性能。但是，表面涂层技术具有复杂的工艺过程，加工成本较高。且形成的涂层的结构强度不足，与基体材料的附着效果也相对较差，因此当涂层出现局部裂缝后对导致整个防腐系统的瘫痪。此外，表面涂层技术和化学处理改性一样，使用的化学试剂可能会对环境造成污染。而利用纳秒激光表面处理技术在镁合金表面改性出耐腐蚀层时，需要在材料表面形成稳定均一的改性层。加工过程需要使用较高的激光功率，且需要对材料的所有表面进行均匀处理，工艺难度较大，加工成本较高。

发明内容

为解决现有镁合金耐腐蚀增强方法的处理工艺难度大、加工成本高，耐腐蚀结构层强度不足和易对环境造成污染的问题；本发明提供一种镁合金材料的耐腐蚀性能增强方法。

本发明采用以下技术方案实现：

一种镁合金材料的耐腐蚀性能增强方法，包括如下步骤：

S1：材料预处理：

对镁合金材料进行表面预处理和清洗处理，以在镁合金材料表面形成镜面。

S2：飞秒激光制备表面微结构：

选择激光波长为800nm，脉冲宽度为104fs，频率为1kHz的飞秒激光加工系统。根据材料尺寸设置加工参数，并根据预设的微结构形态采用不同的扫描策略，以不低于100mW的激光功率在镁合金材料的表面制备出由周期性的沟槽和脊构成的微结构。其中，加工出的沟槽和脊的表面分布有均匀的微纳米颗粒。本发明中预设的加工方案的目标即为在镁合金表面构造具有特定形态的微结构；微结构由沟壑和微纳米颗粒共同构成。

S3：热处理表面改性：

以250-300℃的温度，对上步骤加工出表面微结构的镁合金材料热处理2-4h；得到所需的耐腐蚀镁合金材料。

本发明采用AZ31B镁合金作为待处理的材料，并给出了该材料最佳的加工参数。不同型号的镁合金采用该工艺均可以产生耐腐蚀性能增强的效果。使用不同型号或的镁合金材料进行加工时，加工工艺中的不同参数可做适应性调整。