Oberflächenveredelungstechnologie von Magnesiumlegierungen

Dieser Artikel stellt die grundlegenden Eigenschaften und Anwendungen von Magnesiumlegierungen und 5 häufig verwendete Oberflächenveredelungstechniken für Magnesiumlegierungen vor.

Eigenschaften von Magnesiumlegierungen

Magnesiumlegierungen beziehen sich auf Legierungen, die auf Magnesium basieren und dann andere Elemente hinzufügen. Unter diesen werden Magnesium-Aluminium-Legierungen am häufigsten verwendet, gefolgt von Magnesium-Zink-Zirkonium-Legierungen und Magnesium-Mangan-Legierungen.

Anwendung von Magnesiumlegierung

Magnesiumlegierungen haben eine geringe Dichte und eine hohe Festigkeit. Magnesiumlegierungen werden häufig in digitalen SLR-Kameras, Automobilen, der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen verwendet.

Anwendung auf digitalen Spiegelreflexkameras

Magnesiumlegierungen haben eine geringe Dichte, eine hohe Festigkeit und bestimmte Korrosionsschutzeigenschaften. Daher wird es oft als Skelett der Spiegelreflexkamera verwendet. Unter normalen Umständen verwenden Mid- bis High-End- und professionelle digitale SLR-Kameras eine Magnesiumlegierung als Skelett. Das Skelett aus einer Magnesiumlegierung ist langlebig und fühlt sich gut an.

Anwendung im Auto

(1) Wie Kupplungsgehäuse, Instrumententafel, Getriebegehäuse, vordere Motorabdeckung, Zylinderkopf, Klimaanlagengehäuse usw.

(2) Wie Lenkrad, Bremshalterung, Sitzrahmen usw.

Anwendung in der Luft- und Raumfahrt

Magnesiumlegierungen sind die leichtesten metallischen Konstruktionsmaterialien, die in der Flugzeug-, Raumfahrzeug-, Raketen- und Raketenindustrie verwendet werden.

Oberflächenveredelung von Magnesiumlegierungen

Magnesiumlegierungen werden aufgrund ihrer niedrigen Dichte, guten spezifischen Leistung, guten Stoßdämpfung, guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit und guten Prozessleistung in großem Umfang im Transportwesen, in der Raketentechnologie und anderen Bereichen eingesetzt.

Mit der Entwicklung der Wirtschaft hat sich das Niveau von Wissenschaft und Technologie verbessert. Auf den Oberflächenbehandlungsprozess von Magnesiumlegierungen wird eine Vielzahl von Oberflächenbehandlungstechnologien angewendet, die den Anwendungsbereich von Magnesiumlegierungsmaterialien effektiv erweitern, die Lebensdauer von Magnesiumlegierungsmaterialien verlängern und die Rolle von Magnesiumlegierungen effektiv spielen können>

Die schlechte Korrosionsbeständigkeit ist zum Hauptgrund geworden, der die weitere Anwendung von Magnesiumlegierungen einschränkt. Der Hauptgrund für die Korrosion von Magnesiumlegierungen besteht darin, dass sich auf der Oberfläche von Magnesiumlegierungen kein wirksamer Schutzfilm bilden kann und sie bei Kontakt mit anderen Metallmaterialien als Anode wirkt.

Um die Korrosion von Magnesiumlegierungen wirksam zu verhindern, können wir eine Oberflächenbehandlung von Magnesiumlegierungen durchführen. Die Oberflächenbehandlungstechnologie ist nicht nur beim Schutz von Magnesiumlegierungen wirksam, sondern auch einfach und wirtschaftlich. Eine dichte und gleichmäßige Beschichtung mit guter Haftung kann eine gute schützende Rolle spielen und die Korrosionsrate von Magnesiumlegierungsmaterialien effektiv reduzieren.

Gegenwärtig umfassen die üblicherweise verwendeten Oberflächenbehandlungstechnologien für Magnesiumlegierungen Elektroplattieren, stromloses Plattieren, chemische Konversionsbeschichtung, Eloxieren und Mikrolichtbogenoxidation.

1. Chemische Umwandlungsbeschichtung

Die chemische Umwandlungsbeschichtung ist eine Reaktion zwischen den Atomen auf der Metalloberfläche und den Anionen im Medium, um eine Trennschicht mit guter Haftung auf der Metalloberfläche zu bilden. Diese Schicht aus zusammengesetzter Isolationsschicht wird chemische Konversionsbeschichtung genannt.

Die chemischen Umwandlungsbeschichtungen von Magnesiumlegierungen schließen organische Umwandlungsbeschichtungen und anorganische Umwandlungsbeschichtungen ein, unter denen es viele anorganische Umwandlungsbeschichtungen gibt. Anorganische Umwandlungsbeschichtungen umfassen Chromat-Umwandlungsbeschichtungen, Phosphat-Umwandlungsbeschichtungen, Seltenerdmetallsalz-Umwandlungsbeschichtungen, Stannat-Umwandlungsbeschichtungen und Kaliumpermanganat-Umwandlungsbeschichtungen.

Organische Konversionsfilme umfassen Konversionsfilme aus metallorganischen Verbindungen, Konversionsfilme aus organischen Säuren und selbstorganisierte Monoschichten. Die chemische Umwandlungsbeschichtung aus einer Magnesiumlegierung ist relativ dünn und weich, daher wird sie selten allein verwendet und wird im Allgemeinen als Zwischenschutzverfahren verwendet.

(1) Anorganischer Konversionsfilm

Unter ihnen ist die Chromatumwandlung relativ ausgereift. Chromatumwandlungsbeschichtungen können das Auftreten von Rost verzögern und die Korrosionsbeständigkeit verbessern.

Obwohl die Antikorrosionswirkung der chromhaltigen Konversionsbeschichtung besser ist, kann sie in einer Umgebung mit höherer Temperatur verwendet werden. Das darin enthaltene Cr(VI) ist jedoch giftig, die Behandlungskosten der Abfallflüssigkeit sind hoch und es verschmutzt die Umwelt, weshalb es nach und nach durch ein umweltfreundliches, chromfreies chemisches Umwandlungsverfahren ersetzt wurde.

Die chromfreie chemische Umwandlungsbehandlung umfasst hauptsächlich Phosphat-, Manganat-, Molybdat-, Stannat-, organische Säuresalze, Seltenerd-Passivierung und zusammengesetzte Umwandlungsverfahren.

(2) Umwandlungsfilm für organische Verbindungen

Die Behandlung organischer Stoffe von Magnesiumlegierungen ist ein neues chromfreies Umwandlungsbehandlungsverfahren, das die Korrosionsbeständigkeit von Magnesiumlegierungen verbessern kann. Der Konversionsfilm hat die Vorteile einer guten Korrosionsbeständigkeit, Umweltfreundlichkeit, Ungiftigkeit und Harmlosigkeit, leicht verfügbarer Rohmaterialien und niedriger Kosten. Umwandlungsbeschichtungen aus organischen Verbindungen aus Magnesium und Magnesiumlegierungen können in drei Kategorien eingeteilt werden:Umwandlungsbeschichtungen aus organischen Metallverbindungen, Umwandlungsbeschichtungen aus organischen Säureverbindungen und selbstorganisierte Monoschichten.

• Umwandlungsbeschichtung aus metallorganischen Verbindungen

Nachdem die organische Verbindung mit dem Metallatom reagiert hat, hat sie eine gute Schutzwirkung auf das Magnesiumlegierungssubstrat, was die Korrosionsbeständigkeit der Magnesiumlegierung erheblich verbessern kann.

• Umwandlungsfolie aus organischen Säureverbindungen

Das Oxalat-Umwandlungsbeschichtungsverfahren hat die Eigenschaften geringer Toxizität und geringer Umweltverschmutzung. Unter den optimierten Prozessbedingungen besteht die Oxalat-Umwandlungsbeschichtung aus gleichmäßigen, kleinen und relativ dichten Partikeln mit guter Haftung und Korrosionsbeständigkeit, und ihre Leistung kann den Verwendungsstandard erfüllen.

• Selbstorganisierte Monoschichten

Eine selbstorganisierte Monoschicht bezieht sich auf eine dicht angeordnete zweidimensional geordnete Monoschicht, die durch spontane Adsorption organischer Moleküle auf einer festen Oberfläche in der Lösungs- oder Gasphase gebildet wird. Es hat eine gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Ordnung und Orientierung, Packung mit hoher Dichte, geringe Defekte und eine stabile Struktur. Die Struktur und Eigenschaften von selbstorganisierten Filmen werden von vielen Faktoren beeinflusst, wie z. B. Lösungseigenschaften (Konzentration, pH-Wert usw.), assemblierten Moleküleigenschaften, Eintauchzeit des Substrats in die Lösung, Lösungsmittel usw.

2. Cermet-Beschichtung

Eine Schicht aus anderen Metallschichten wird auf der Oberfläche von Magnesiumlegierungen durch thermisches Spritzen, Aufdampfen usw. gebildet, um den Zweck des Korrosionsschutzes und der Dekoration zu erfüllen.

(1) Dampfabscheidung

Dampfabscheidungstechniken werden in chemische Dampfabscheidung und physikalische Dampfabscheidung unterteilt. Es bezieht sich auf die Verwendung von physikalischen und chemischen Prozessen in der Gasphase, um die Zusammensetzung der Oberfläche des Werkstücks zu verändern und eine Metall- oder Verbundbeschichtung mit besonderen Eigenschaften (wie z. B. superharte verschleißfeste Schichten oder besondere optische und elektrische Eigenschaften) auf zu bilden die Oberfläche. Dampfabscheidung ist eine der neuen Technologien zur Oberflächenverstärkung von Formen, die eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit mechanischer Teile spielt.

Beim Aufdampfen wird die Werkstückoberfläche üblicherweise mit einer Schicht aus Nebengruppenelementen (Titan, Vanadium, Chrom, Zirkonium, Molybdän, Tantal, Niob und Hafnium) und Kohlenstoff-, Stickstoff-, Sauerstoff- und Borverbindungen mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 10 bedeckt μm

(2) Thermisches Spritzen

Die Technologie des thermischen Spritzens ist ein Verfahren, bei dem das gespritzte Material mit einer Wärmequelle in einen geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand erhitzt und mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf die vorbehandelte Substratoberfläche gesprüht und abgeschieden wird, um eine Beschichtung zu bilden.

Die Thermische Spritztechnik schafft eine spezielle Arbeitsfläche auf der Oberfläche gängiger Materialien. Je nach Beschichtungsmaterial können eine oder mehrere Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit erzielt werden.

Bei der Oberflächenbehandlung einer Magnesiumlegierung durch thermisches Spritzen werden kleine Beschichtungströpfchen aus Metall, Keramik oder Polymer in geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Zustand auf die Oberfläche des Substrats gesprüht, um eine Sprühabscheidungsschicht zu bilden.

3. Laser-Oberflächenlegierung

Laserlegieren bezieht sich auf den Prozess des schnellen Schmelzens, Erstarrens und Bildens neuer Legierungssubstanzen auf der Oberfläche von Materialien, um ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften durch die thermische Wirkung der Wechselwirkung zwischen Laser und Festphasensubstanzen zu ändern. Die Laser-Oberflächenmodifikationstechnologie für die Korrosionsbeständigkeitsbehandlung von Magnesiumlegierungen ist weit verbreitet.

4. Ionenimplantation

Ionenimplantation ist die Implantation von beschleunigten hochenergetischen Ionen in ein Material im Vakuum unter Einwirkung eines elektrostatischen Feldes. Die implantierten Ionen befinden sich an Substitutions- oder Zwischengitterpositionen in der festen Lösung und bilden die Oberflächenschicht der Gleichgewichtsstruktur.

5. Thermische Diffusion

Das Verfahren zum Erhalten der Beschichtung auf der Oberfläche der Magnesiumlegierung durch Kontaktieren der Magnesiumlegierung mit dem Beschichtungspulver zur Wärmebehandlung ist die Thermodiffusionstechnologie.

Schlussfolgerung

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