[发明专利]双金属铸造中用于改善结合的表面处理

说明书

技术领域

本公开涉及形成双金属铸件和改善两种金属部件之间的冶金结合的方法。

背景技术

本部分提供涉及本公开的背景技术信息，其不一定为现有技术。

双金属铸造技术可被用于提供具有提高的硬度、强度、耐磨性和其它功能的部件。双金属铸造允许将两种不同的金属结合在一个部件中，同时保持组成金属/合金提供的显著的优点。在不同的双金属铸造技术中，基体材料或第一金属或合金的预成型体的至少一部分覆盖有第二金属或合金。金属预成型体在它们的基体外表面上具有氧化层或氧化膜。氧化层初始为无定形(非晶)层，如铝上的Al₂O₃、镁或Mg-Al合金上的MgO及铜上的Cu₂O。在某些方面，它们的组织源自于非晶熔体，其中在所述非晶熔体上它们形核和/或长大并转变为复杂且不同的相和组织。在结合条件下氧化层可能妨碍和/或负面地影响金属预成型体与另一金属冶金结合的能力。而且，即使氧化层曾经被消除，仍存在在合适的氧化条件和参数下另一氧化层再形成的可能性。因而，仍需要使用双金属铸造技术在接合的两种金属之间形成更牢固的冶金结合的改进方法。

发明内容

此部分提供本公开的大体概述，不是其全部范围和其所有特征的全面公开。

在不同的方面，本技术提供一种形成双金属铸件的方法。在一种方法中，提供限定了基底表面的具有期望的基体形状的预成型体。从基底表面去除自然氧化层，产生清洁的金属预成型体。该方法包括在清洁的金属预成型体的至少一部分基底表面上形成薄金属膜，和将具有金属膜的金属预成型体的该部分与覆盖金属冶金结合以形成双金属铸件。金属膜促进了金属预成型体与覆盖金属的冶金结合。

在其它的方面，本技术提供一种形成具有改善的金属部件间结合的双金属铸件的方法。该方法包括提供限定了基底表面的具有期望的基体形状的金属预成型体。从基底表面去除自然氧化层并蚀刻基底表面。该方法包括在该基底表面上形成薄金属膜。该金属膜的熔点低于金属预成型体的熔点。可以预热该预成型体，和在金属预成型体的至少一部分与覆盖金属之间形成冶金结合，其中该覆盖金属具有与金属预成型体和金属膜都不相同的组成。金属膜促进了金属预成型体与覆盖金属之间的冶金结合。

本技术还提供一种使用铝预成型体形成双金属铸件的方法。该方法包括从铝预成型体表面去除自然氧化层并将铝预成型体浸入到电镀槽（galvanizing bath）中。在铝预成型体的表面形成薄金属膜，其厚度小于250μm。预热该铝预成型体，并且该方法包括使该铝预成型体的至少一部分与熔融金属接触以形成双金属铸件。金属膜作为促进铝预成型体与熔融金属之间的冶金结合的界面基本上留在该表面上。

具体地，本技术提供以下方法：

1、一种形成双金属铸件的方法，该方法包括：

提供限定了基底表面的具有期望的基体形状的预成型体；

从基底表面去除自然氧化层，产生清洁的金属预成型体；

在清洁的金属预成型体的基底表面的至少一部分上形成薄金属膜；及

冶金结合所述具有金属膜的金属预成型体的所述部分与覆盖金属以形成双金属铸件，其中金属膜促进了金属预成型体与覆盖金属的冶金结合。

2、方面1的方法，进一步包括在冶金结合金属预成型体与覆盖金属之前预热金属预成型体。

3、方面1的方法，包括提供具有足以防止再生成自然氧化层的厚度的金属膜。

4、方面3的方法，其中形成的金属膜具有小于250μm的厚度。

5、方面1的方法，其中金属膜的熔点低于金属预成型体的熔点。

6、方面1的方法，其中从基底表面去除自然氧化层包括：

对基底表面进行脱脂；

使用碱性蚀刻溶液处理基底表面；

对基底表面进行酸洗。

7、方面1的方法，其中在清洁的金属预成型体的基底表面的至少一部分上形成薄金属膜包括纳入锌酸盐浸渍处理和镀锌（zinc galvanizing）处理中的至少一种或两种。

8、方面1的方法，其中冶金结合所述具有金属膜的金属预成型体的所述部分与覆盖金属包括使用熔融金属的金属铸造过程。

9、方面1的方法，其中金属预成型体包含选自铝(Al)、镁(Mg)、铁(Fe)、铜(Cu)及其合金和混合物的金属。

10、方面1的方法，其中金属膜包含选自锌(Zn)、锡(Sn)、铟(In)、铋(（Bi)、锑(Sb)、铅(Pb)、稀土(RE)金属、金属磷化物及其混合物的金属。