[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

说明书

本发明为一种汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金，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。本发明得到镁合金比纯镁硬度提高了2.0～3.2GPa，基体表面的涂层可以为基体提供自洁净功能，使水气、污染物颗粒等杂质不易在基体表面聚集。

技术领域

本发明属于镁合金领域，具体涉及汽车轻量化中新型高性能镁合金的制备与应用。

背景技术

汽车轻量化可以有效降低能耗、减少排放，是汽车工业可持续发展的重要途径。车身系统作为整车最主要的重量来源(约为车重的1/3～1/4)，是底盘系统、动力系统、空调和电器系统轻量化的基础，因此是汽车轻量化的首要部件。镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、易回收、减震性能好的优点，是理想的汽车轻量化材料，加大新型高性能镁合金在车身系统中的应用已成为目前汽车轻量化领域的研究热点。

汽车顶盖是构成驾驶室最主要的外覆盖件，目前主流车型的顶盖材质为钢板，少数高端车型逐渐采用铝制顶盖。一般而言，顶盖对轿车车身总体刚度的贡献不大，其自身强度和刚度要求不高，利用镁合金制造汽车顶盖具有明显优势：(1)重量轻：镁合金密度约为钢材的1/4、铝材的3/5，以其替代钢材或铝材可以显著减轻车身重量；(2)比强度和比刚度高：通过适当的热处理和加工工艺可以提高镁合金力学性能，使其满足汽车顶盖的应用要求；(3)减震好：镁合金具有优异的减震性能，可以大幅度吸收车辆行驶过程中的空气噪声和震动，提升车辆稳定性和静音效果。因此，镁合金在汽车顶盖领域的应用前景广阔。

但是，镁合金的硬度低、腐蚀性能差、表面易积聚水汽，车辆行驶中接触的腐蚀介质(如雨水、化学物质等)和飞溅的砂石会破坏顶盖表面，对车身安全和外观造成严重影响，因此需要开发适用于汽车顶盖的新型高性能镁合金材料。

发明内容

本发明针对现有商用镁合金硬度低、腐蚀性能差、表面易积聚水汽的问题，提供了一种用于汽车顶盖的高硬耐蚀表面自洁净镁合金及其制备方法。所述的镁合金基体的化学组成为Al 1～5％、Mn 0.5～2.5％、Ce 6～12％、Y 2～8％，其余为Mg；所述元素的协同作用可以细化晶粒、强化基体、同时提高表面钝化膜的稳定性；基体表面附着的涂层为Zr&Nb-O复合氧化涂层，可为基体提供自洁净功能，使水气、污染物颗粒等杂质不易在基体表面聚集。

本发明的技术方案为：

一种汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金，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。

优选地，所述镁合金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。

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°。

所述汽车顶盖用高硬耐蚀表面自洁净镁合金的制备方法，包括如下步骤：

第一步：Mg-Al-Mn-Ce-Y镁合金的熔炼