一种镁铝合金板的涂层热压增强方法

摘要

本发明涉及一种镁铝合金板的涂层热压增强方法，是针对镁铝合金板质底软、硬度、强度低、耐腐蚀性差的情况，采用稀土铒做增强剂，经铸造镁铝铒合金，球磨成粉，热压烧结，低温回火，在镁铝合金板上热压烧结一层镁铝铒合金涂层，涂层与合金板结合牢固，大幅度提高了镁铝合金板的强度、硬度及耐蚀性能，涂层硬度达270HV，提高3.55倍，耐腐蚀性比镁铝合金板提高519％，此制备方法工艺先进，量值准确翔实，涂层结合力好，金相组织致密，可在多种工业领域应用，是十分理想的镁铝合金板的涂层热压烧结增强方法。

主权项

一种镁铝合金板的涂层热压增强方法，其特征在于：本发明使用的化学物质材料为：镁铝合金板、镁粉、铝粉、铒粉、石墨纸、丙酮、氩气，其组合准备用量如下：以毫米、克、厘米3为计量单位镁铝合金板：AZ61               100mm×100mm×10mm镁粉：Mg                       220.23g±0.01g铝粉：Al                        174.89g±0.01g铒粉：Er                        4.88g±0.01g石墨纸：C                       1000mm×500mm×1mm丙酮：C3H6O                     200ml±5ml氩气：Ar                        10000cm3±50cm3镁铝合金板的涂层热压增强方法（1）纯度控制化学物质材料对使用的化学物质材料进行质量纯度控制：镁铝合金板：固态固体            99.9%镁粉：固态固体                  99.9%铝粉：固态固体                  99.9%铒粉：固态固体                  99.9%石墨纸：固态固体                99.5%氩气：气态气体                  99.5%（2）涂层的合金化铸造  ①制备开合式模具用不锈钢材料制备开合式模具，型腔为矩形，尺寸为200mm×150mm×10mm，并在浇注口加滤网；②合金化铸造称取镁粉220.23g±0.01g、铝粉174.89g±0.01g，置于熔炼坩埚中；开启熔炼炉，加热升温至780℃±5℃，使其熔化，在此温度恒温15min±1min，成镁铝熔液；开启氩气瓶，对准熔炼坩埚输入氩气，氩气输入速度100cm3/min；称取铒粉4.88g±0.01g，快速加入镁铝熔液的液面下，并搅拌使其熔化，成：镁铝铒混合熔液，恒温保温20min±1min，待温度降至720℃±5℃时，开始浇铸；③浇铸成锭将盛有镁铝铒混合熔液的坩埚对准开合式模具进行浇铸，浇满为止；④冷却将浇铸后的开合式模具置于自然空气环境中进行冷却，至25℃；⑤开模取锭打开开合式模具，取出铸锭；（3）球磨成粉将铸锭打碎成10mm×10mm块状，然后置于球磨机中进行球磨，球磨滚丸材料为GCr15钢；球磨滚丸与块状材料之比为10：1，球磨转速为300r/min，球磨时间60min；过筛，块状材料球磨后用200目筛网过筛，球磨、过筛反复进行，球磨后成：镁铝铒混合细粉，细粉颗粒直径≤0.075mm；（4）烧结热压镁铝铒合金膜层在镁铝合金板上热压烧结镁铝铒合金膜层是在热压烧结炉上进行的，是在抽真空、输氩气、外水循环冷却、加热、加压下完成的；①制备开合式模具，模具为矩形，用不锈钢材料制作，由开合架组装；②抛光、清洗镁铝合金板；将100×100×10mm镁铝合金板分别用200#、400#、600#、800#、1000#砂纸打磨、抛光，打磨抛光后镁铝合金板表面粗糙度为Ra0.16‑0.32μm；将抛光后的镁铝合金板用丙酮200ml进行清洗，清洗后晾干；③置放开合式模具、镁铝合金板、镁铝铒合金粉打开热压烧结炉，将开合式模具置于炉内底座上；将下垫块置于模具底部，在下垫块上部置放两层石墨纸，在石墨纸上置放镁铝合金板，在镁铝合金板上均匀置放镁铝铒合金粉10g±0.1g，镁铝铒合金粉厚度为0.5mm，在镁铝铒合金粉上部置放两层石墨纸，在石墨纸上置放上压块；④将装有试件的模具安装于热压烧结炉的中心位置，压力机的压力杆压住模具的上压块；⑤关闭热压烧结炉，并使之密封；开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强到6×10‑3Pa；开启氩气瓶、氩气阀，向炉内输入氩气，氩气输入速度100cm3/min，使炉内压强恒定在1×10‑1Pa；开启水冷箱上的水冷泵，对热压烧结炉进行外水循环冷却；⑥加热、加压、成型开启热压烧结炉内的电阻加热器，炉内开始加热，温度由25℃升至400℃±5℃，在此温度恒温、保温60min±5min；然后，开启压力电机开关，对成型模具内的镁铝铒合金粉、镁铝合金板进行热压粘合成型，压力机压力50MPa，热压时间60min±5min；镁铝合金板+镁铝铒合金粉在加热、加压、氩气保护、外水循环冷却下烧结成型，在镁铝合金板上形成镁铝铒合金涂层；⑦冷却关闭热压烧结炉的电阻加热器，停止加热，使炉内模具及镁铝合金板+镁铝铒涂层随炉自然冷却至25℃；⑧开炉取出镁铝合金板+镁铝铒涂层产物关闭外水循环冷却；关闭氩气阀，停止输氩气；打开热压烧结炉，取出模具；⑨开模打开模具开合架，去除压块，去除石墨纸，成镁铝铒合金涂层板，即产物；（5）低温回火处理将镁铝铒合金涂层板置于真空干燥箱中，进行低温回火处理，回火温度100℃±5℃，真空度18Pa，回火时间120min；然后停止加热，使其自然冷却至25℃；取出产物，即为终产物：镁铝铒合金涂层板；检测、化验、分析、表征对制备的镁铝铒合金涂层板的形貌、成分、金相结构、化学物理性能、力学性能（6）进行检测、化验、分析、表征；用金相显微镜和扫描电子显微镜进行涂层形貌和结合界面分析；用X射线衍射分析仪进行产物成分分析；用电化学工作站进行电化学性能分析；用显微维氏硬度计进行硬度分析；结论：镁铝铒合金涂层板其基板为镁铝合金板，涂层为镁铝铒合金层，为灰白色，合金板与涂层之间结合紧密，融为一体，涂层硬度达270HV，提高3.55倍，耐蚀性比镁铝合金基板提高519%；（7）产物储存对制备的镁铝铒合金涂层板用软质材料包装，置于干燥、阴凉、洁净环境，要防水、防潮、防氧化、防酸碱盐侵蚀，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤10%。