[发明专利]一种汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金及其制备方法

权利要求书

1.一种汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金，其特征为该合金的组成包括基体及其表面涂层；所述基体为镁合金，以重量百分比计，包含以下成分：Al 1～5％、Mn 0.5～2.5％、Ce 6～12％、Y 2～8％，其余为Mg；所述表面涂层为Zr&Nb-O复合氧化涂层，所述Zr&Nb-O复合氧化涂层厚度为4.0～5.8μm，具有梯度结构，外层为氧化层，内层为金属层。

2.如权利要求1所述的汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金，其特征为所述镁合金基体成分以重量百分比计为：Al 2～4％、Mn 1～2％、Ce 8～11％、Y 3～6％，其余为Mg。

3.如权利要求1所述的汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金，其特征为所述汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金的硬度为4.4～5.6GPa；自腐蚀电位为-0.83～-0.52V，自腐蚀电流密度为1.6×10^-6～1.1×10^-6A/cm²；水接触角为100～108°。

4.如权利要求1所述汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金的制备方法，其特征为包括如下步骤：

第一步：Mg-Al-Mn-Ce-Y镁合金的熔炼

将纯度为99.95％的Mg、纯度为99.9％的Al和中间合金Mg-10Mn、Mg-14Ce、Mg-10Y按基体组成质量百分比称重备料后，经清洗、干燥后，置于电阻加热炉中进行熔炼，熔炼分为两个过程：(1)粗炼在750℃进行，匀速搅拌至原料完全熔化，静置5min去除熔渣；(2)精炼在780℃进行，不断搅拌熔体并加入保护剂至两者充分反应，静置15min，使保护剂和熔渣沉淀； 随后平稳匀速地将熔体倒入预热温度为220℃的低碳钢模具中，等待合金熔体自然冷却，得到Mg-Al-Mn-Ce-Y镁合金铸锭；

其中，基体组成中，以Mg、Al、Mn、Ce、Y元素的质量之和为总质量计，各物料的质量百分比为：Al为1～5％、Mn为0.5～2.5％、Ce为6～12％、Y为2～8％，其余为Mg；

第二步：Mg-Al-Mn-Ce-Y镁合金的轧制

将第一步制备的Mg-Al-Mn-Ce-Y镁合金铸锭进行冷轧，采用多道次小变形量的方法轧制板材，单道次变形量1～6％，轧制速度200～400mm/s，中间退火温度200～350℃，退火时间30～90min，得到总变形量30～45％的Mg-Al-Mn-Ce-Y镁合金板材；

第三步：表面预处理

将第二步制备的Mg-Al-Mn-Ce-Y镁合金板材表面进行机械抛光，砂纸打磨、金刚石研磨膏抛光后，清洗，风干；

第四步：离子注入沉积制备Zr&Nb-O复合氧化涂层

(A)将第三步制备的试样放入离子注入沉积复合镀膜机中进行锆和铌共同离子注入：将纯锆和纯铌作为阴极靶源，在真空度5×10^-4Pa起弧，对于锆离子注入，注入能量8～15keV，注入电流10～20mA，注入剂量1×10^14～1×10¹⁶ions/cm²；对于铌离子注入，注入能量2～8keV，注入电流2～10mA，注入剂量1×10¹⁵～1×10¹⁷ions/cm²，从而得到锆和铌共离子注入层；

(B)在锆和铌共同离子注入表面进行锆和铌共等离子体沉积，在真空度3×10^-4Pa起弧，对于锆等离子体沉积，沉积电流100～300mA，沉积时间10～80min，负偏压-120～-180V；对于铌等离子体沉积，沉积电流200～500mA，沉积时间30～90min，负偏压-100～-130V；在锆和铌共等离子体沉积过程中，通入高纯氧气，氧气流量10～40sccm；最后在基体表面得到Zr&Nb-O 复合氧化涂层；

其中，样品台转速6r/min，等离子体线束与样品台法线夹角45°。

5.如权利要求4所述汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金的制备方法，其特征为所述的第二步中，单道次变形量2～4％，轧制速度250～350mm/s，中间退火温度250～300℃，退火时间45～80min。