[实用新型]以镁合金为基体的复合材料

说明书

技术领域

本实用新型属于复合材料制造技术领域，具体涉及一种以镁合金为基体的复合材料。

背景技术

在金属材料中，镁合金具有密度小、比强度和比刚度高的优点，同时其还具有良好的阻尼减震性能，而且镁合金储量丰富，易于回收利用，因而作为一种集多优点的轻质结构材料，镁合金已经被广泛地应用于3C产品制造领域(所谓的“3C产品”即计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(ConsumerElectronics))。另外，出于节能减排的考虑，汽车轻质化逐渐成为一个大趋势，因此镁合金又被应用于汽车的车体上。镁合金虽有其优点，但是，其耐热性、耐腐蚀性、耐磨性及装饰性都比较差，所以镁合金需要进行各种表面处理来弥补其缺陷，而增强各种性能。

碳纤维/环氧树脂复合材料不仅具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点，而且表面可以做出特殊且美观的编织花纹，具有很好的装饰性。但碳纤维价格较贵，且其复合材料成型工艺复杂，影响了它在民用产品中的使用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种以镁合金为基体的复合材料。本实用新型将镁合金和碳纤维/环氧树脂复合材料完美结合，制备出一种复合材料，同时兼具两种材料优点的复合材料，又摒弃了两种材料缺点，并且可以极大地减少各种材料的用量，降低了制造成本。本实用新型的碳纤维/环氧树脂/镁合金复合材料可广泛用于汽车的车体和结构性部件。

本实用新型采取以下技术方案：以镁合金为基体的复合材料，包括镁合金件，以镁合金件为基体，在镁合金件的外表面制一层微弧氧化膜层，所述微弧氧化膜层的外表面包覆并固化碳纤维环氧树脂层。

优选的，镁合金件的厚度为0.6mm～2mm。

优选的，微弧氧化膜层的厚度为10μm～50μm。

本实用新型还公开了一种以镁合金为基体的复合材料制造方法，主要包括如下三个步骤：碳纤维预浸料的制备、镁合金件的成型及微弧氧化膜的制成、复合材料的成型，具体按如下步骤进行：

(1)碳纤维预浸料的制备：将基体树脂溶解于非活性稀释剂中制成树脂溶液，树脂溶液的固含量为30％～70％；然后将通过所述树脂溶液浸渍过的碳纤维(可以采用湿法缠绕的工艺)编制成预浸料；而后将预浸料置于通风处，除去预浸料中的稀释剂，待用；

(2)镁合金件的成型和微弧氧化膜的制成：首先，将镁合金件制成所需的形状；然后在镁合金件的外表面制一层微弧氧化膜层，此微弧氧化膜具有多孔且与镁合金基体有良好的结合力；制好的镁合金件经水洗和热风干燥后置于干燥的环境中，待用；(在本步中，可以采用压铸工艺将镁合金件制成所需的形状；优选的，镁合金件的壁厚约为0.6mm～2mm；微弧氧化膜的厚度为约为10μm～50μm。)

(3)复合材料的成型：将第(1)步的碳纤维预浸料包覆于第(2)步制好的镁合金件的外表面，然后将包覆好的镁合金件置于模具中，在一定的温度和压力下固化成型；固化成型过程中，环氧树脂可以渗入微弧氧化膜的孔隙中，从而使得外层的碳纤维复合材料与内层镁合金件材料具有良好的结合力。脱模后得到碳纤维/环氧树脂/镁合金复合材料。

注：上述制造方法中，第(1)步与第(2)步对换，也可以达到本实用新型的目的，不再详述。

优选的，非活性溶剂为二乙基酮、丁酮、环己酮或丙酮。

优选的，基体树脂由环氧树脂、固化剂和促进剂配制而成。

进一步优选的，基体树脂中的环氧树脂由缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂和酚醛型环氧树脂配制而成，且该环氧树脂的软化点在30℃～35℃。

更进一步优选的，缩水甘油醚型环氧树脂的质量百分数为10％～70％，所述的缩水甘油胺型环氧树脂的质量百分数为10％～50％，所述的酚醛型环氧树脂的质量分数为20％～80％。

优选的，基体树脂的固化剂由双氰胺和4，4’-二氨基二苯砜配制而成，所述的促进剂为有机脲。

优选的，镁合金件采用AZ(Mg-Al-Zn)系列(如AZ91)、AM(Mg-Al-Mn)系列(如AM60)、AS(Mg-Al-Si)系列(如AS41)或AE(Mg-Al-RE)系列(如AEA2)，除此之外其它添加各种金属元素的镁合金均可使用。