本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，具體涉及一種激光束與涂鍍層相結(jié)合的鎂合金表面處理方法。

背景技術(shù)：

鎂合金是最輕質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、比強(qiáng)度高、比剛度高、阻尼性好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、電磁屏蔽特性?xún)?yōu)越等特點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)和電子通訊等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。然而，鎂在實(shí)用金屬中是電位最負(fù)的金屬，標(biāo)準(zhǔn)電位為-2.34V（相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極），當(dāng)鎂合金中含有某些金屬雜質(zhì)元素（如Fe、Ni、Cu等）時(shí)，極易引起電化學(xué)腐蝕；鎂極易氧化，暴露于空氣中其表面即能自發(fā)形成一層疏松多孔的氧化膜，這層氧化膜對(duì)基體幾乎沒(méi)有任何保護(hù)作用，所以鎂及其合金在潮濕環(huán)境、酸性及中性介質(zhì)中易受腐蝕。因此，要促使鎂合金在軍事裝備等領(lǐng)域取得重大的應(yīng)用，亟需提高鎂合金材料的抗腐蝕性能，延長(zhǎng)鎂合金零部件在潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境下的使用壽命。

表面處理技術(shù)是提高鎂合金防腐能力的最常用和有效的方法。目前常用的鎂合金的表面處理技術(shù)主要有陽(yáng)極氧化、熱噴涂及化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等，使鎂合金表面形成一層新的保護(hù)膜，以提高鎂合金的防腐能力。但是，采用上述防護(hù)技術(shù)所獲得的鎂合金防護(hù)涂層表面完整性差，均具有不同程度的孔隙率，且有些微孔連接在一起，形成裂紋線(xiàn)或大的空洞，使得鎂合金的防腐能力大大降低。而采用激光表面改性技術(shù)對(duì)鎂合金進(jìn)行表面處理，由于加工中材料經(jīng)歷急熱急冷的過(guò)程，應(yīng)力釋放會(huì)產(chǎn)生裂紋缺陷，其中穿透至基體的裂紋往往成為鎂合金材料的腐蝕通道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種采用激光束與涂鍍層相結(jié)合的鎂合金表面耐腐蝕層的制備方法，解決了鎂合金表面耐腐蝕能力差的問(wèn)題，能夠獲得表面完整性好且具有良好附著力的鎂合金抗腐蝕層。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種激光束與涂鍍層相結(jié)合的鎂合金表面處理方法，包括如下步驟：

（1）采用激光熔覆法，在鎂合金表面上制備一層抗氧化過(guò)渡層；

（2）采用熱噴涂法，在抗氧化過(guò)渡層上制備一層保護(hù)涂層；

（3）采用激光重熔法，對(duì)保護(hù)涂層進(jìn)行封孔處理。

優(yōu)選地，所述抗氧化過(guò)渡層為Al與Al₂O₃的混合物。

更優(yōu)選地，Al與Al₂O₃的的質(zhì)量比為8:1～4:1。

優(yōu)選地，所述保護(hù)涂層為Al₂O₃。

本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1）本發(fā)明方法普遍適用于鎂合金抗腐蝕層的制備，通過(guò)抗氧化過(guò)渡層、保護(hù)涂層及保護(hù)涂層的封孔，對(duì)鎂合金基材進(jìn)行多道防護(hù)，可以有效切斷單一防腐層存在的貫穿性腐蝕通道缺陷，大幅度提高鎂合金材料的抗腐蝕性能。

2）本發(fā)明方法中在噴涂層與基體鎂合金之間制備抗氧化過(guò)渡層，解決了熱噴涂過(guò)程中鎂合金基底易氧化的問(wèn)題，且抗氧化過(guò)渡層與基體能夠形成良好的冶金結(jié)合，克服了噴涂層與基底結(jié)合強(qiáng)度較低（主要是因?yàn)閲娡繉优c鎂基底的結(jié)合方式為機(jī)械結(jié)合）的問(wèn)題，經(jīng)拉伸試驗(yàn)測(cè)得本發(fā)明的Al₂O₃涂層與鎂合金基體的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)46.5MPa。

3）本發(fā)明方法不同于傳統(tǒng)的單一鎂合金表面防腐層制備技術(shù)，是一種激光束與涂鍍層相結(jié)合的鎂合金表面復(fù)合處理新方法。通過(guò)激光熔覆技術(shù)、熱噴涂技術(shù)和激光重熔技術(shù)的有效結(jié)合，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的鎂合金表面多層抗腐蝕層。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明鎂合金的表面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是鎂合金樣品（5mm厚）在鹽溶液中浸泡48小時(shí)后宏觀形貌照片；

圖3是鎂合金樣品經(jīng)336h鹽霧腐蝕試驗(yàn)后照片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

首先對(duì)AZ91D鎂合金樣片進(jìn)行清洗打磨預(yù)處理，然后在樣片表面預(yù)置厚度1mm的Al+Al₂O₃質(zhì)量比為6:1的混合粉末，采用500W YAG固體脈沖激光器進(jìn)行激光熔覆，熔覆過(guò)程采用氬氣保護(hù)，在鎂合金樣片表面得到抗氧化過(guò)渡層。

再采用等離子噴涂（熱噴涂法之一）制備Al₂O₃保護(hù)涂層，功率35KW，噴涂距離100mm，送粉速度45g/min，制備的噴涂層厚度約500μm。

最后采用激光重熔對(duì)涂層進(jìn)行封孔處理，封孔之前首先對(duì)鎂合金基體進(jìn)行預(yù)熱處理（預(yù)熱溫度100℃處理36小時(shí)），然后采用功率2500W激光進(jìn)行重熔。

將制備的鎂合金樣品在鹽溶液中浸泡48小時(shí)后的宏觀形貌如圖2所示。再取樣品進(jìn)行鹽霧腐蝕試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GJB150.11-86，在溫度35℃、濕度100%條件下，采用5%的氯化鈉溶液連續(xù)噴霧336h后的樣品照片如圖3所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，采用本發(fā)明中的方法制備的鎂合金表面防腐層經(jīng)336h鹽霧腐蝕試驗(yàn)后表面完好。連續(xù)噴霧641h后，表面防腐層有部分脫落。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1不同在于，抗氧化過(guò)渡層采用質(zhì)量比為4:1的Al與Al₂O₃的混合粉末。采用上述比例混合粉末作為抗氧化過(guò)渡層熔覆材料，由于Al₂O₃增強(qiáng)相顆粒的加入，使熔覆后的鎂合金表面硬度、耐磨性得到明顯改善（顯微硬度258HV，熔覆前鎂合金基底硬度為80HV）。若繼續(xù)增加混合粉末中Al₂O₃的含量，熔覆層表面硬度提高較少，且由于Al₂O₃與鎂合金之間較大的物理性能差異，過(guò)量的Al₂O₃容易導(dǎo)致微裂紋，影響熔覆層質(zhì)量，嚴(yán)重降低抗氧化過(guò)渡層的耐腐蝕性能。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1不同在于，抗氧化過(guò)渡層采用質(zhì)量比為8:1的Al與Al₂O₃的混合粉末。此時(shí)熔覆材料中的Al含量較高（Al₂O₃的含量相對(duì)較少），熔覆后試樣表面硬度達(dá)到160HV。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。