镁合金铸件局部镶铸铝合金的方法
专利汇可以提供镁合金铸件局部镶铸铝合金的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种镁 合金 铸件局部镶铸 铝 合金 的方法，步骤如下：第一步，对待镶铸的 铝合金 件表面进行预处理，去除铝合金表面的油污、 氧 化膜；第二步，采用化学浸锌法或热浸 镀 法在第一步处理好的铝合金件表面浸镀一层锌层或锌合金层，厚度为0.002～0.1mm；第三步，根据镶铸 位置 要求，将第二步镀好锌或锌合金的铝合金件固定在铸型的目标部位，然后用液态成型方法向铸型中注入液态镁合金，形成镁合金与铝合金复合结构，镁合金浇铸 温度 为640℃～720℃。铝合金表面浸锌层均匀、致密、无气孔，锌层能有效阻止铝合金的氧化。浸锌层熔点低，浇注镁合金时先 熔化 ，并向铝合金和镁合金界面扩散。锌固溶于铝基体，并与镁、铝形成三元相，铝合金和镁合金形成良好的 冶金 结合。，下面是镁合金铸件局部镶铸铝合金的方法专利的具体信息内容。
1、一种镁合金铸件局部镶铸铝合金的方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，对待镶铸的铝合金件表面进行预处理，去除铝合金表面的油污、氧 化膜；
第二步，采用化学浸锌法或热浸镀法在第一步处理好的铝合金件表面浸镀一 层锌层或锌合金层，厚度为0.002～0.1mm；
第三步，根据镶铸位置要求，将第二步镀好锌或锌合金的铝合金件固定在铸 型的目标部位，然后用液态成型方法向铸型中注入液态镁合金，形成镁合金与铝 合金复合结构，镁合金浇铸温度为640℃～720℃。
2、如权利要求1所述的镁合金铸件局部镶铸铝合金的方法，其特征在于， 第二步的化学浸锌法具体为：
先一次浸锌：将预处理好的铝合金件冲洗后立即放入浸锌溶液中进行表面浸 锌，浸锌溶液配方为：氢氧化钠120～300g/L、氧化锌20～60g/L、四水酒石酸钾 钠5～10g/L、三氯化铁1～2g/L、硝酸钠1～2g/L，20℃浸锌60s；然后退锌：将一 次浸锌后的铝合金件置于按硝酸与水体积比1：1的硝酸溶液中，在室温下进行 退锌3～15秒；
最后二次浸锌：退锌后用水冲洗铝合金件表面再放入浸锌溶液中进行二次浸 锌30s，浸锌层厚度为4～6μm，将浸锌后的铝合金件烘干。
3、如权利要求1所述的镁合金铸件局部镶铸铝合金的方法，其特征在于， 第二步的热浸镀法具体步骤为：
先助镀：助镀剂成分：氯化钾50wt％、氯化锂30wt％、氯化锌10wt％、氟 化钠10wt％，将配好的助镀剂用去离子水调成糊状均匀涂抹在铝合金件表面，然 后烘干；热浸镀：经过助镀处理后的铝合金件浸入480℃的锌浴中，热浸镀30s， 浸锌层厚度为15～20μm。
技术领域
本发明涉及轻合金材料领域，具体地说是涉及镁合金与铝合金复合制造方 法。
背景技术
双金属铸造技术在钢铁材料上有许多成功应用的例子。但铝合金、镁合金双 金属铸造至今国内还没有成功应用报道，因为铝合金在常温或高温下极易在表面 形成一层致密的高熔点氧化膜，这层氧化膜影响了镁合金与铝合金的冶金结合。 本发明是在铝合金、镁合金之间设计一中间层，中间层材料不对镁合金和铝合金 的性能产生明显的不良影响，且与镁合金和铝合金形成冶金结合。
发明内容
本发明的技术方案为：一种镁合金铸件局部镶铸铝合金的方法，步骤如下：
第一步，对待镶铸的铝合金件表面进行预处理，去除铝合金表面的油污、氧 化膜；
第二步，采用化学浸锌法或热浸镀法在第一步处理好的铝合金件表面浸镀一 层锌层或锌合金层，厚度为0.002～0.1mm；
第三步，根据镶铸位置要求，将第二步镀好锌或锌合金的铝合金件固定在铸 型的目标部位，然后用液态成型方法向铸型中注入液态镁合金，形成镁合金与铝 合金复合结构，镁合金浇铸温度为640℃～720℃。
有益效果：
(1)铝合金表面浸锌层均匀、致密、无气孔，锌层能有效阻止铝合金的氧 化。
(2)浸锌层熔点低，浇注镁合金时先熔化，并向铝合金和镁合金界面扩散。 锌固溶于铝基体，并与镁、铝形成MgZn、Mg2Zn3、Mg2Zn11和AlMg4Zn11等形 成三元相，铝合金和镁合金形成良好的冶金结合。
附图说明
图1-铝合金表面化学镀锌层形貌。
图2-化学镀锌处理的铝合金与镁合金界面区形貌。
图3-铝合金表面热浸锌层形貌。
图4-热浸锌处理的铝合金、镁合金界面区形貌。
具体实施方式
实施例1
采用化学浸锌法在铝合金表面浸镀锌层。具体工艺流程如下。
①表面除油，先用丙酮擦拭铝合金表面，用水冲洗后将铝合金放入含氢氧 化钠15g/L、Na3PO4·10H2O 25g/L、硅酸钠5g/L的溶液中。在70℃温度下进行 化学除油。
②碱浸蚀，浸蚀是铝合金前处理的关键工序，目的是去除铝合金表面的氧 化膜及表面加工粗纹等缺陷，获得均匀色调和光泽一致的表面，同时还能进一步 除油净化表面。浸蚀配方为：氢氧化钠50g/L、碳酸钠25g/L。在50℃下浸蚀 15s。
③出光，出光也叫去灰，是预处理中重要的工序，其目的是清除碱浸蚀或 光泽处理后残留在铝合金表面上的残渣、挂灰。出光液配方为：硝酸与氢氟酸按 照体积比3：1混合后的溶液。在室温下5s出光处理。
④一次浸锌，将预处理好的铝合金件冲洗后迅速放入浸锌溶液中进行表面 浸锌。浸锌溶液配方为：氢氧化钠120g/L、氧化锌20g/L、酒石酸钾钠 (KNaC4H4O6·4H2O)8g/L、三氯化铁1.5g/L、硝酸钠1g/L，20℃浸锌60s。
⑤退锌，由于一次浸锌中溶解氧化膜而后发生置换反应，获得的锌层粗糙 多孔，附着力不良，同时难免还有少量氧化膜残留，为此将第一次浸锌层退除， 使铝合金表面呈现均匀细致的活化状态，再进行第二次浸锌，以获得致密且与基 体附着力更好的锌层。直接将一次浸锌后的铝合金件置于硝酸与水体积比1：1 的硝酸溶液中，在室温下进行退锌3秒。
⑥二次浸锌，退锌后用水冲洗试件表面再放入浸锌溶液中进行二次浸锌 30s，浸锌层厚度为20～60μm。
⑦将浸锌后的铝合金在100℃烘箱中烘干，然后固定在砂型型腔特定部位。
⑧浇注AZ91D，浇注温度为680℃，铝合金和镁合金形成冶金结合。
实施例2
采用化学浸锌法在铝合金表面浸镀锌层。具体工艺流程如下。
①表面除油，先用丙酮擦拭铝合金表面，用水冲洗后将铝合金放入含氢氧 化钠15g/L、Na3PO4·10H2O 25g/L、硅酸钠5g/L的溶液中。在70℃温度下进行 化学除油。
②碱浸蚀，浸蚀是铝合金前处理的关键工序，目的是去除铝合金表面的氧 化膜及表面加工粗纹等缺陷，获得均匀色调和光泽一致的表面，同时还能进一步 除油净化表面。浸蚀配方为：氢氧化钠50g/L、碳酸钠25g/L。在50℃下浸蚀 15s。
③出光，出光也叫去灰，是预处理中重要的工序，其目的是清除碱浸蚀或 光泽处理后残留在铝合金表面上的残渣、挂灰。出光液配方为：硝酸与氢氟酸按 照体积比3：1混合后的溶液。在室温下5s出光处理。
④一次浸锌，将预处理好的铝合金件冲洗后迅速放入浸锌溶液中进行表面 浸锌。浸锌溶液配方为：氢氧化钠300g/L、氧化锌50g/L、酒石酸钾钠 (KNaC4H4O6·4H2O)5g/L、三氯化铁1g/L、硝酸钠2g/L，20℃浸锌60s。
⑤退锌，由于一次浸锌中溶解氧化膜而后发生置换反应，获得的锌层粗糙 多孔，附着力不良，同时难免还有少量氧化膜残留，为此将第一次浸锌层退除， 使铝合金表面呈现均匀细致的活化状态，再进行第二次浸锌，以获得致密且与基 体附着力更好的锌层。直接将一次浸锌后的铝合金件置于硝酸与水体积比1：1 的硝酸溶液中，在室温下进行退锌15秒。
⑥二次浸锌，退锌后用水冲洗试件表面再放入浸锌溶液中进行二次浸锌 30s，浸锌层厚度为4～6μm。涂层形貌见图1。
⑦将浸锌后的铝合金在100℃烘箱中烘干，然后固定在砂型型腔特定部位。
⑧浇注AZ91D，浇注温度为680℃，铝合金和镁合金形成冶金结合，见图2。
实施例3
采用化学浸锌法在铝合金表面浸镀锌层。具体工艺流程如下。
①表面除油，先用丙酮擦拭铝合金表面，用水冲洗后将铝合金放入含氢氧 化钠15g/L、Na3PO4·10H2O 25g/L、硅酸钠5g/L的溶液中。在70℃温度下进行 化学除油。
②碱浸蚀，浸蚀是铝合金前处理的关键工序，目的是去除铝合金表面的氧 化膜及表面加工粗纹等缺陷，获得均匀色调和光泽一致的表面，同时还能进一步 除油净化表面。浸蚀配方为：氢氧化钠50g/L、碳酸钠25g/L。在50℃下浸蚀 15s。
③出光，出光也叫去灰，是预处理中重要的工序，其目的是清除碱浸蚀或 光泽处理后残留在铝合金表面上的残渣、挂灰。出光液配方为：硝酸与氢氟酸按 照体积比3：1混合后的溶液。在室温下5s出光处理。
④一次浸锌，将预处理好的铝合金件冲洗后迅速放入浸锌溶液中进行表面 浸锌。浸锌溶液配方为：氢氧化钠200g/L、氧化锌50g/L、酒石酸钾钠 (KNaC4H4O6·4H2O)10g/L、三氯化铁2g/L、硝酸钠2g/L，20℃浸锌60s。
⑤退锌，由于一次浸锌中溶解氧化膜而后发生置换反应，获得的锌层粗糙 多孔，附着力不良，同时难免还有少量氧化膜残留，为此将第一次浸锌层退除， 使铝合金表面呈现均匀细致的活化状态，再进行第二次浸锌，以获得致密且与基 体附着力更好的锌层。直接将一次浸锌后的铝合金件置于硝酸与水体积比1：1 的硝酸溶液中，在室温下进行退锌3～15秒。
⑥二次浸锌，退锌后用水冲洗试件表面再放入浸锌溶液中进行二次浸锌 30s，浸锌层厚度为0.02～0.1mm。涂层形貌见图1。
⑦将浸锌后的铝合金在100℃烘箱中烘干，然后固定在砂型型腔特定部位。
⑧浇注AZ91D，浇注温度为680℃，铝合金和镁合金形成冶金结合，见图2。
实施例4
采用热浸镀法在铝合金镶嵌件表面热浸镀一层锌中间层。具体工艺流程如 下。
①清洗试件：将铝合金放入热水中清洗5min，以洗净表面灰尘、污垢，再 将其放入超声波清洗仪中超声震荡除油。
②脱脂：配制800mL脱脂液配方为：硅酸钠(Na2SiO3)4.37g/L、碳酸钠 (Na2CO3)4g/L、氢氧化钠(NaOH)0.8g/L、OP乳化剂0.5g/L。在水浴锅中加 热到60℃，把经过清洗后的铝合金浸入脱脂液中5min。
③水洗：脱脂后取出铝合金并立即浸入60℃热水，清洗5min，洗净脱脂 液，以免将残余碱液带入下一道工序。
④酸洗：将水洗后铝合金放入硝酸与水体积比1：1的硝酸溶液中，清除铝 合金表面杂质。
⑤水洗：取出铝合金件，在50℃温水中清洗5min，洗净酸液。
⑥助镀：助镀是热浸镀前处理中一道重要的工序，它不仅可以弥补前面几 道工序的不足，还可以活化镀件表面，提高热浸镀质量。助镀剂选用铝钎焊熔剂 QJ201主要成分：氯化钾(KCl)50％、氯化锂(LiCl)30％、氯化锌(ZnCl2) 10％、氟化钠(NaF)10％。将配好的助镀剂用去离子水调成糊状均匀涂抹在铝 合金表面，能有效除去铝合金表面氧化物，促进锌液在铝合金表面的扩散与结合。
⑦烘干：助镀后的铝合金在180℃下烘15min。
⑧热浸镀：将处理后的铝合金浸入480℃的锌液中，热浸镀30s。浸锌层厚 度为15～20μm，涂层形貌见图3。
⑨将浸锌后的铝合金固定在砂型型腔特定部位。
⑩浇注AZ91D，浇注温度为680℃，铝合金和镁合金形成冶金结合，见图4。
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