[发明专利]镁合金制品表面的耐腐蚀性的改进

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求的优先权基于2010年9月16日提交的名称为“Improvement of Corrosion Resistance of Magnesium Alloys by Burnishing”的临时申请，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及改进镁基合金工件表面对强力的介质诱发腐蚀的抵抗。更具体地，本发明涉及镁合金表面（例如AZ31镁合金）的抛光或相似机械加工，从而细化镁工件表面层中的金相晶粒结构以达到增加它们对腐蚀环境的抵抗的目的。

背景技术

镁基合金是汽车应用的潜在轻质材料，并且合金的使用可显著提高车辆燃料经济性。然而，Mg合金的较差耐腐蚀性显著地限制其更广的应用。Mg AZ31合金的耐腐蚀性能与其他常用铸造Mg合金（例如AZ91或AM60）相比是最差的之一。需要一种改进易受影响的镁基合金工件的耐腐蚀性的方法。

发明内容

提供了用于镁基合金（典型地包含至少大约90 wt.%镁）表面的相对简单的且廉价的机械加工方法，其目的在于以如下方式细化工件的表面层的晶粒：减小处理的工件层对于含水、含水和盐、以及含其他强力介质的环境中腐蚀的敏感性。这种镁合金工件表面的机械加工工艺改进了它们例如在汽车部件中的使用机会，该部件暴露于水和盐。表面处理还可增加工件的抗疲劳强度。

根据本发明的实施例，镁合金工件，例如铸造工件或锻造条，管，板，或条材料以机械工具抛光，该工具使工件的表面区域塑性变形以选择性地减小表面层中的金相晶粒尺寸。细化的晶粒的取向还可被改变。表面层中晶粒变化被发现减小了变形的表面层腐蚀的趋势。工具由比镁工件更硬的材料（例如工具钢合金材料等）适合地成型，并且工具表面具有为挤压、滑动（例如滚动和滑动）、以在表面区域中细化晶粒结构的方式与工件表面的摩擦接合而确定的粗糙度。滚纹工具或其他非切削表面处理工具还可被使用。工件的这种机械加工被执行从而细化表面层中的微观结构的晶粒尺寸到大约3毫米的深度或被确定为适合于改进感兴趣的工件形状和镁基合金成分上的耐腐蚀性。通常，工具的表面层中的金相晶粒尺寸通过机械变形被减小到几微米或甚至到纳米级别。

本发明的实践在本说明书关于AZ31镁基合金的下面内容中显示，因为AZ31镁基合金的对盐水腐蚀的特殊敏感性。AZ31合金标称上由大约3 wt.%铝，1 wt%锌，和余量镁组成，除了非常少量的其他元素，其存在于用于表示工件材料的材料。AZ31合金的工件经常通过铸造成所需工件形成，或通过铸造，以及热轧成平板，条，或所需厚度的板而制成。但是本发明的实践可适于其他镁基合金和很多工件构造。

本发明的实践已经通过工件表面的抛光（或类似机械加工）显示，其中工件初始地在环境温度。本发明的方法还可通过抛光实践，同时表面层被处理时工件例如通过以冷却流体（例如液氮）喷洒工件表面被冷却。在其他实施例中，工件可部分浸入冷却液体中。

镁基合金工件的一个或多个表面可被选择以根据本发明处理，从而减小工件对来自环境的水性腐蚀冲击（或其他腐蚀介质）的敏感性，其中制品预期被维修。这种晶粒细化的表面处理可在大致完工的工件形状或在前驱体形状上实践。因为每个处理过的表面经受一些水平的变形，工件可初始地稍微过尺寸以用于耐腐蚀性处理，如果表面尺度可由本发明的方法影响的情况下。

本发明的其他目的和优点将从本发明的说明性实施例的详细描述中变得明显。参照的附图在本说明书的下面部分被概括。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种处理镁合金制品的镁基合金表面层以改进镁合金表面对接触水引起的腐蚀的抵抗的方法，所述方法包括：

通过工具的运动或制品的运动，使所述工具的表面在受保护的表面层上经过，工具表面以滑动摩擦接触的方式压靠所述制品的表面层，从而在不从所述表面层切削材料的情况下压缩所述表面层并使所述表面层变形到预定深度，以此来改变所述表面层的金相晶粒结构，变化的表面层与镁基合金制品的未处理区域相比具有更大的耐腐蚀性。

2. 如方案1所述的方法，其特征在于，所述工具经过所述表面层，以此来改变制品的表面层的金相结构到大约1至3毫米的深度。

3. 如方案1所述的方法，其特征在于，所述工具经过所述表面层，以此来改变制品的表面层的金相结构到大约1至3毫米的深度并减小所述表面层中的金相晶粒尺寸。

4. 如方案1所述的方法，其特征在于，制品的表面初始处于环境温度并且除了环境空气以外所述制品的表面不被冷却。