[发明专利]镁铝复合板材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合板材及其制造方法，尤其是一种由镁或镁合金板和铝或铝合金板复合的板材及其制造方法。

背景技术

镁是最轻的金属结构材料，资源丰富，制取方便，电磁屏蔽性能优异，易于回收。诸多的优异性能使镁在很多领域有广泛的应用价值，如汽车、航空航天、IT行业等，并且由于其良好的生物相容性，有可以做生物材料的可能性。随着镁及镁合金在汽车零部件、电子产品及航空航天领域中的应用逐渐扩大，有望逐渐取代铝及铝合金零部件。在某些特殊场合下，还要求将镁与铝焊接成复合构件，以充分发挥镁与铝各自的性能优势，大大提高工业装备对轻质结构件的性能要求。但由于镁和铝表面极易形成氧化膜、二者的物理化学性能差异较大，所以焊接时接头处产生的热应力易导致焊接裂纹，焊接性差。此外，镁和铝焊接时，接头区还容易形成脆性的镁铝化合物，降低接头的强韧性，影响焊件的使用性能。

国内外有关镁与铝异种活性金属的焊接主要采用钨极氩弧焊、电子束焊和搅拌摩擦焊。例如，采用搅拌摩擦焊技术对镁与6061铝合金进行连接，由于搅拌摩擦焊是依靠搅拌头摩擦产生热量，使元素扩散和晶粒重新组合实现镁与6061铝合金之间的结合，因此对工件定位要求非常严格，只适合于平直接头，难以实现复杂接头的连接。还有采用不同的焊丝作为填充金属，用钨极氩弧焊和电子束焊技术对纯铝与铸造镁合金进行焊接，发现在接头熔合区附近出现镁与铝的共晶组织，并且在镁合金一侧的熔合区附近容易形成连续脆性相，降低接头的强韧性。因此，解决镁与铝的焊接难题，实现镁与铝异种活性金属的可靠连接，制备出镁与铝的复合结构件，会大大推动镁及其合金在航空航天、电子及汽车领域的广泛应用。

申请号为200610068958.X的中国专利公开了一种镁与铝异种金属间的快速扩散焊连接方法，属于有色金属的焊接技术领域。步骤如下：连接前清理镁与铝的待焊工件表面，将镁与铝待焊工件置于真空室中，用上、下压头压紧，在高真空下实现镁与铝的快速扩散连接。快速加热和保温完成后，通过气动阀门控制和水循环快速冷却至100℃以下，然后关闭氮气和取出焊件，获得界面结合良好的镁-铝扩散焊接头。采用上述方法可获得不出现Mg-Al脆性化合物的焊接接头，接头界面区域无裂纹产生，但是该方法成本高、不适合大规模投入使用，也不适合在板材间加工使用，抗震性不强。

目前提高镁及镁合金表面的耐腐蚀性能的表面防护技术还有化学转化膜、微弧阳极氧化处理、有机涂层和镀层等。化学转化膜方法处理剂大都含有铬或重有色金属元素，从而有对环境和人体造成不同程度危害的局限性；而微弧阳极氧化处理方法的工艺比较落后，其电能消耗高，且由于它使用高电压、大电流密度，这使得单个工件的加工面积受到限制；有机涂层和镀层使用氟化物为活化剂，经过化学镀镍、钝化及热处理，镀层具有良好的力学性能、耐蚀性、可焊性及对环境的稳定性，但是这种方法的处理过程价格昂贵，而且处理剂中大多有毒。由于铝自身在氧化环境下可以生成致密的三氧化二铝膜，将基体与环境隔离开来，使基体不再受到腐蚀，提高了自身的耐腐蚀性能。目前已经有人成功地用热喷涂法、磁控溅射法在镁或镁合金表面得到了铝层，腐蚀实验显示基体的耐腐蚀性能得到很大提高。但是这些方法的过程复杂，处理过程价格昂贵，并不适合工业化应用。

申请号为200610012409.0的中国专利公开了一种镁铝复合材料及其制备方法，属于材料加工工程领域。具体来讲是通过将镁或镁合金包埋于纯铝粉、铝合金粉或按照一定比例混合的铝粉或铝合金粉、三氧化二铝与氟化钠的均匀混合物中，在真空或有还原性气体保护的条件下，在350～500℃保温30～120min，在镁或镁合金表面获得均匀致密的渗铝层的工艺方法。上述方法所制备的以镁或镁合金为基体以渗铝层为表层的镁铝复合材料，虽然克服了镁及镁合金自身耐腐蚀性能差的缺点，并且保持了镁及镁合金具有的良好的消震性、电磁屏蔽性等性能，同时也获得了铝的表面可修饰性能好的优点，但是生产方法复杂，生产成本高，不适用于工业化批量生产，若用于生产板材，则铝表层强度较低，容易破坏表层结构从而腐蚀下补的镁层。

另外，现有的多层复合板材也有使用粘合的方式制造，通常需用粘合剂经冷压定型后再经热压处理后才能完成，由于热压需要设备及热能，会造成生产成本上升及增加环境污染。

申请号为01238747.9的中国专利公开了一种铝镁复合板，铝镁复合板，包括上下两层铝板、中间镁板层，其特征在于：镁板的上下各有一层无纺布，铝板由粘合剂粘接镁板外的无纺布。该结构制造的复合板剥离强度较低，抗震性较差，容易散板。

有鉴于此特提供本发明。

发明内容