專利名稱：：一種鎂合金車輪表面處理方法及鎂合金車輪的制作方法
技術領域：
：本發明一種鎂合金車輪表面處理方法，特別是一種鎂合金車輪表面噴涂鋁后熱變形的方法，主要用于鎂合金車輪的加工制造。二
背景技術：
：鎂合金密度小，比強度高，阻尼性能好，被譽為〃21世紀的綠色工程材料〃。隨著汽車輕量化的日益迫切，鎂合金在汽車上顯示出巨大的優越性，車輪是新一代汽車產品領域應用鎂合金作為替代新材料的典型部件。然而，對于鎂合金車輪，低的性能和差的耐蝕性一直制約其難以推廣應用。在提高鎂合金車輪性能方面，中國專利ZL03100893.3:公開了鎂合金汽車輪轂鑄-擠復合成形方法，中國專利200610012829.9:公開了一種汽車輪轂省力成形方法及裝置，中國專利200810054600.0:公開了一種鎂合金汽車車輪擠壓成形方法與模具，解決了塑性成形鎂合金車輪的難題。鎂合金化學性質活潑，易受到侵蝕，作為結構材料必須采取可靠的表面防護措施。尤其作為汽車車輪中經受環境條件最惡劣部件的車輪，不僅受戶外氣候環境的影響，還需經受地面的泥、砂、碎石沖擊和水濺射的影響，存在表面涂層劃傷后腐蝕，與螺栓、軸連接部位電化學腐蝕等問題。因此，提高抗腐蝕性成為促進鎂合金車輪應用的關鍵。目前，鎂合金采用的表面處理方法，主要有化學轉化處理、化學氧化及電化學氧化、有機涂層處理、表面改性處理、金屬鍍層處理等。化學轉化處理主要用于為后續的有機涂層處理打底，化學氧化及電化學氧化只作裝飾和中間工序防護，而有機涂層質軟易剝落，表面改性處理技術尚不成熟，都難以滿足鎂合金車輪對抗腐蝕性的要求。鋁是理想的涂層材料，防護性能優異，導電導熱性能及機械性能好，而且涂鍍層還可以進行各種陽極氧化、電解著色等不同的后處理，滿足諸如耐腐蝕、裝飾、耐磨損、電絕緣等性能要求。比較成熟的鋁涂層工藝有物理氣相沉積、熱侵、電鍍和噴涂，如中國專利200510017804.3:公開了一種鎂合金表面處理的方法，將鎂合金作為陰極，工業純鋁作為陽極放入電鍍液中，在鎂合金表面電鍍鋁，以提高鎂合金的防護性能。然而現有的鋁涂層工藝，鋁涂層與鎂基體結合力低，在受外力作用時，鍍層很容易從鎂合金表面脫落，也難以滿足車輪使用要求。
發明內容本發明的目的是克服現有鎂合金制品表面處理技術的不足，提供一種將鋁穩固地涂覆在鎂合金件表面，用來提高鎂合金抗腐蝕性的表面處理方法，以及由此方法所制得的鎂合金車輪。實現本發明的技術方案是一種鎂合金車輪表面處理方法，其特征是其工序包括預成形一機加一表面噴涂鋁一加熱擴散一終成形一熱處理一表面涂裝處理；即首先，通過塑性成形制備鎂合金車輪毛坯，機加后獲得鎂合金車輪半成品；其次，對鎂合金車輪半成品表面噴涂鋁，并進行加熱擴散，依靠熱作用使表面鋁涂層擴散；第三，對表面帶有鋁涂層的鎂合金車輪終成形，通過塑性變形，使鎂合金基體和鋁涂層同時變形，獲得最終形狀與尺寸的鎂合金車輪；第四，根據鎂合金車輪所選用的鎂合金基體材料，采用相應的熱處理工藝規范對鎂合金車輪進行熱處理；最后，為表面涂裝處理，由于鎂合金車輪表面包覆了鋁涂層，按照目前鋁合金車輪的涂裝技術進行。本發明鎂合金車輪表面處理方法，與現有技術比較，具有實質性的技術特點和顯著的效果是(1)該工藝制造的鎂合金車輪，提高了鎂合金的抗腐蝕性，解決了連接部位電化學腐蝕問題，為鎂合金車輪的推廣應用奠定了基礎；(2)加熱擴散過程中的熱作用、變形過程中的機械作用，提高了鋁涂層與鎂合金基體的結合力，克服了常規處理涂覆層易脫落的問題；(3)車輪表面噴涂鋁+熱擴散+熱變形工藝，不降低鎂合金基體材料的力學性能，無環境污染，生產成本低。四圖1是鎂合金車輪表面處理工藝流程圖2是鎂合金車輪成品結構示意圖3是預成形機加后鎂合金車輪半成品結構示意圖4是使用本發明方法獲得的鎂合金車輪制品示意圖。五具體實施例方式以下結合附圖就具體實施方式進行詳細說明(本實施例是對本發明的進一步說明，而不是對本發明作出的任何限定)。如圖1所示，本發明鎂合金車輪表面處理方法的工藝流程圖。一種鎂合金車輪表面處理方法包括預成形一機加一表面噴涂鋁一加熱擴散一終成形一熱處理一表面涂裝處理。使用本發明的方法可制成表面敷設有一層鋁或鋁合金的鎂合金車輪。所述的預成形工序，通過塑性變形制備車輪毛坯，經機加后獲得車輪半成品，為終成形留有合適的變形量；預成形根據車輪規格和形狀確定，可以采用不同的成形工藝；預留的變形量根據各部位使用要求和后續終成形工藝確定，不同的部位預留不同的變形量，各部位變形量控制在1050%之間；車輪半成品主要尺寸確定方法輪輞厚度t'=(l+0.1~0.2>輪輻厚度t,'-(l+0.10.3X輪轂厚度t,'-(l+0.10.3)t,中心孔直徑d'=(1+0.1~0.3)d螺栓孑L直徑d,'"l+0.卜0.3)d,其余尺寸根據塑性變形體積不變條件確定，即車輪半成品體積與車輪成品體積相等。其中t、t,、t,分別為車輪成品輪輞、輪輻、輪轂的厚度，d、d,分別為車輪成品中心孔、螺栓孔直徑；所述的表面噴涂鋁工序，首先，對鎂合金車輪半成品進行表面脫脂、酸洗及水洗等前處理；然后，以鋁絲材或鋁粉末為噴涂材料，采用普通火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、超音速火焰噴涂等方法，在經前處理的車輪表面噴涂鋁涂層；鋁涂層厚度控制在0.10.2mm;所述的加熱擴散工序，將表面噴涂鋁后的車輪加熱到350410°C，保溫24小時，依靠熱作用使表面鋁涂層擴散；所述的終成形工序，通過塑性變形，使鎂合金基體和鋁涂層同時變形，根據預留的變形量控制各部位的變形，獲得車輪最終的形狀尺寸，終成形可以采用不同的成形工藝；所述的熱處理工序，根據所選用的鎂合金基體材料，確定相應的熱處理工藝規范；所述的表面涂裝處理工序，由于鎂合金車輪表面包覆了鋁涂層，按照目前鋁合金車輪的涂裝技術進行，根據使用要求確定涂層材料和相應的涂裝工藝，如全涂漆、全噴粉末涂料、噴漆加噴粉末涂料、噴粉末涂料加噴漆和電鍍等。應用示例選取如圖2所示的汽車車輪，其主要尺寸如表1所示，材料選用Mg-Al-Zn系AZ80鎂合金。表l汽車車輪主要尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據上述發明，該車輪的加工制造工藝如下:預成形——機加——表面噴涂鋁——加熱擴散——終成形——熱處理——表面涂裝處理。1、預成形及機加預成形采用了中國專利200810054600.0公開的一種鎂合金汽車車輪擠壓成形方法，即下料一鐓粗一反擠壓一機加一正向擠壓一擴口的成形工藝。選擇AZ80鎂合金鑄錠，車削外皮后鋸切成所需的棒料，均勻化處理后，經鐓粗、反擠壓、機加、正向擠壓、擴口制得車輪毛坯。預成形的車輪毛坯經機加后，制得車輪半成品，如圖3所示為經預成形機加后的鎂合金車輪半成品結構示意圖。主要尺寸如下輪輞厚度t'-(l+0.1)t-8.8mm，輪輻厚度t,'"l+0.l)t,=23.1mm，輪轂厚度t,'=(1+0.1)1'=38.5mm，中心孔直徑d'=(1+0.2)d=60mm，螺栓孑L直徑d,'"l+0.2乂=14.4mm2、表面噴涂鋁先對鎂合金車輪半成品進行表面脫脂、酸洗及水洗處理，然后以鋁絲材為噴涂材料，采用電弧噴涂方法，在經前處理的車輪表面噴涂鋁涂層，鋁涂層厚度為0.12mm。3、加熱擴散處理加熱到380士1(TC，保溫3h。4、終成形加熱后的車輪半成品件，置入終成形模具中進行變形，控制車輪各部位變形，達到車輪成品的形狀和尺寸。如圖4所示為使用本發明方法獲得的鎂合金車輪制品示意圖，其中1為鎂合金基體，2為鋁涂層。5、后續熱處理對Mg-Al-Zn系合金AZ80采用單一人工時效處理，即可獲得較高的綜合機械性能。AZ80時效處理規范177士5。C保溫16小時，可滿足汽車車輪靜力強度要求。6、表面涂裝處理按照鋁合金車輪涂裝的工藝，經預處理后，采用靜電噴涂方法，對外層包覆鋁的鎂合金車輪進行涂裝。另外，由于噴涂可以實現大尺寸的沉積厚度控制、精確的成分控制及較低的制造成本，所以，上述本發明的最佳實施例中采用噴涂方法來噴涂鋁。但是，如果其它鍍膜方法可實現本發明相同效果時，也可采用鍍膜方法，如氣相沉積、熱侵和電鍍等。權利要求1、一種鎂合金車輪表面處理方法，其特征是其工序包括預成形—機加—表面噴涂鋁—加熱擴散—終成形—熱處理—表面涂裝處理；即首先，通過塑性成形制備鎂合金車輪毛坯，機加后獲得鎂合金車輪半成品；其次，對鎂合金車輪半成品表面噴涂鋁，并進行加熱擴散，依靠熱作用使表面鋁涂層擴散；第三，對表面帶有鋁涂層的鎂合車輪半成品終成形，通過塑性變形，使鎂合金基體和鋁涂層同時變形，獲得最終形狀與尺寸的鎂合金車輪；第四，根據鎂合金車輪所選用的鎂合金基體材料，采用相應的熱處理工藝規范對鎂合金車輪進行熱處理；最后，為表面涂裝處理，鎂合金車輪表面包覆了鋁涂層，按照鋁合金車輪的涂裝技術進行。2、按照權利要求1所述的一種鎂合金車輪表面處理方法，其特征是:所述的預成形與機加工后獲得的車輪半成品，為終成形留有變形量，各部位變形量控制在1050%之間；車輪半成品主要尺寸確定方法輪輞厚度t'=(l+0.1~0.2)t輪輻厚度t,'-(l+0.10.3)t,輪轂厚度t,'=(1+0.1-0.3)1,中心孔直徑d'=(1+0.10.3)d螺栓孑L直徑d,'"l+0.卜0.3)d,3、按照權利要求1所述的一種鎂合金車輪表面處理方法，其特征是:所述的表面噴涂鋁工序，首先，對鎂合金車輪半成品進行表面脫脂、酸洗及水洗等前處理；然后，對鎂合金車輪半成品的表面噴涂鋁涂層，以鋁絲材或鋁粉末為噴涂材料，采用普通火焰噴涂，或電弧噴涂，或等離子噴涂，或超音速火焰噴涂，鋁涂層厚度控制在O.10.2mm。4、按照權利要求1所述的一種鎂合金車輪表面處理方法，其特征是:所述的鎂合金車輪毛坯表面噴涂鋁后加熱擴散，將表面噴涂鋁后的車輪加熱到350410°C,并保溫24小時。5、按照權利要求1所述的一種鎂合金車輪表面處理方法制成的鎂合金車輪，其特征是:鎂合金車輪表面敷設有一層鋁或鋁合金。全文摘要本發明屬于一種鎂合金車輪表面處理方法，其特點是包括預成形—機加—表面噴涂鋁—加熱擴散—終成形—熱處理—表面涂裝處理工序；所述的預成形與機加獲得為終成形留有變形量的鎂合金車輪半成品，表面噴涂鋁、加熱擴散后，通過終成形獲得鎂合金車輪成品，加熱擴散過程中的熱作用、變形過程中的機械作用，提高了鋁涂層與鎂合金基體的結合力；提高了鎂合金車輪的抗腐蝕性，解決了連接部位電化學腐蝕問題，克服了常規處理涂覆層易脫落的問題；不降低鎂合金基體材料的力學性能，無環境污染，生產成本低。文檔編號C23C4/08GK101392380SQ200810079660公開日2009年3月25日申請日期2008年10月24日優先權日2008年10月24日發明者星張,張治民,李國俊,強王,勇薛申請人:中北大學