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汽车用镁合金表面强化工艺研究

2016-12-19 16:18:46
作者:本网整理
来源:第一压铸

镁合金因具有质量轻、切削加工性好、比强度和 比刚度高、抗震及减震性强等优点,已在航空、冶金、 汽车、纺织和通讯等行业中得到应用。汽车行业中, 镁合金已成为制造部分车体构件、传动构件和车内 饰件的理想材料。然而,与其他结构功能材料类 似,镁合金同样存在着性能缺陷,表现为塑性、耐热 性和耐蚀性较差,同时硬度和抗拉强度也不尽理 想。这在一定程度上限制了其在汽车行业中的应 用广度和深度。

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    0  前言

    镁合金因具有质量轻、切削加工性好、比强度和 比刚度高、抗震及减震性强等优点,已在航空、冶金、 汽车、纺织和通讯等行业中得到应用。汽车行业中, 镁合金已成为制造部分车体构件、传动构件和车内 饰件的理想材料。然而,与其他结构功能材料类 似,镁合金同样存在着性能缺陷,表现为塑性、耐热 性和耐蚀性较差,同时硬度和抗拉强度也不尽理 想。这在一定程度上限制了其在汽车行业中的应 用广度和深度。

    研究表明:激光冲击强化、等离子微弧阳极 氧化、化学转化膜和电镀/化学镀等表面强化处理, 是弥补镁合金性能缺陷的有效方法。对此,本文采 用电镀工艺对镁合金实施表面强化,并进一步开展 研究分析。

    1  工艺原理及工艺流程

    1.1  工艺原理

    采用电 镀工艺实施镁合金表面强化处理的原理可概述为:在经过预处理的镁合金表面镀覆合适厚度且与基体 紧密结合的金属层,借助其发挥保护和强化效果,间 接弥补镁合金的性能缺陷。

    1.2  工艺流程

    本文以汽车行业中较常用的 AZ31B型镁合金 为研究对象,对其实施表面强化。考虑到镁合金结 构及性能的特殊性,制订下述工艺流程:表面修整→  除油清污→冲洗→酸洗活化→冲洗→干燥。其中:表面修整是采用机械方式修磨整平镁 合金表面;除油清污则是采用化学方式在温度适宜 的碱性溶液中进行;为彻底去除镁合金表面的氧化膜及可能残存的油污,常在除油清污步骤后再进行 酸洗活化处理;冲洗过程尽量选用去离子水,以消除 杂质离子的影响。

    2  强化镁合金性能分析

    2.1  耐蚀性

    盐雾试验结果表明:强化处理可明显改善镁合 金的耐蚀性。后者发生轻微程度的遍及 腐蚀,虽然同样存在点蚀坑,但相对细微,并且仍较 清晰显现晶粒形态。而前者晶间腐蚀严重,形成的 腐蚀坑较大且密集排布。由于镀覆层暴露在外,直 接承受腐蚀介质的侵蚀,可以有效保护镁合金表面。 加之其自身耐腐蚀,能够延缓腐蚀进程,并阻碍腐蚀 区域扩展,因而等同于间接赋予镁合金较理想的耐 蚀性。

    2.2  硬度

    经表面强化处理的镁合金的硬度有较大幅度的提高,最高达到3538MPa, 约为基体的3.5倍。
镀覆层呈现为细晶特征,组织紧凑,结构致密。根据晶体材料的硬度取决于其晶体尺寸和结构致密程度的Hall-Petch定律,不难作出解释。虽然镁合金基体的硬度相对偏低,但由于镀覆层的紧密附着,致使其表面硬度提高。另外,因镀覆层较薄且组织致密均匀,发挥的表面强化效果相当,故不同位置的硬度测定结果基本持平。

    2.3  抗拉强度

    由金属材料的抗拉强度与硬度的对应关系可知,表面电镀强化也有助于提高镁合金的抗拉强度。 测定结果显示:经表面强化处理的镁合金的抗拉强 度提高约7.1%。分析认为,镀覆层的紧贴包覆可 能是镁合金抗拉强度提高的原因所在。

    3  结论

    采用电镀工艺对镁合金实施表面强化,并对其 性能进行了测定分析。得出结论:表面电镀强化有 助于提高镁合金的耐蚀性、硬度及抗拉强度。

 

 

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责任编辑:庞雪洁

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标签: 镁合金, 表面强化, 腐蚀

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