電弧噴涂Al-Zn涂層-AZ91D固-液復合鑄造界面的研究.pdf

1、鎂合金由于密度小、比強度與比剛度高、良好的吸震減震特性、比彈性模量高等優(yōu)異性能而被廣泛應用于航天航空、軍工、汽車、3C等領域，但其耐腐蝕性差限制了鎂合金的發(fā)展。電弧噴涂技術是改善鎂及鎂合金表面耐蝕性的有效方法之一，本文利用電弧噴涂技術在AZ91D鎂合金表面制備了三種不同含量的Al-Zn偽合金涂層。為了改善涂層與基體之間的結合強度，本文嘗試通過固-液復合鑄造的工藝使電弧噴涂Al-Zn偽合金涂層與AZ91D基體之間形成冶金結合的復合鑄件，先

2、在模具表面利用電弧噴涂技術噴涂一層Al-Zn偽合金涂層，然后將AZ91D鎂合金熔液澆注到帶有涂層的模具型腔，從而實現(xiàn)涂層與基體的結合。這種工藝不僅可以使AZ91D表面擁有一層耐腐蝕性的Al-Zn偽合金涂層，而且改變了傳統(tǒng)電弧噴涂工藝中基體與涂層的機械結合方式，使鎂合金基體與 Al-Zn偽合金涂層之間形成冶金結合，在界面處形成Mg-Al-Zn金屬間化合物，提高鎂合金基體的耐蝕性。采用掃描電子顯微鏡、能譜分析儀、X射線衍射儀等分析了傳統(tǒng)電弧

3、噴涂 Al-Zn偽合金涂層組織結構，以及Al-Zn/AZ91D固液復合涂層界面處組織的結構，并對涂層的耐蝕性能進行分析與研究。得到如下結論：
　?、俨捎貌煌睆降腁l絲和Zn絲在AZ91D鎂合金表面電弧噴涂工藝沉積不同含量的Al-Zn偽合金涂層。在電弧噴涂之前，對AZ91D鎂合金表面進行噴砂處理，表面粗糙度增加，電弧噴涂沉積Al-Zn偽合金涂層與AZ91D鎂合金基體在界面處達到良好的機械錨合，Al-54Zn、Al-73Zn和Al-

4、86Zn偽合金涂層與AZ91D界面結合處沒有明顯的空洞與裂縫，組織比較均勻。
　?、谕ㄟ^控制電弧噴涂的工藝參數(shù)，得到的Al-54Zn、Al-73Zn和Al-86Zn偽合金涂層的孔隙率極低，分別為3.9％、1.5%、1.3%。隨著Zn含量的增加，Al-Zn偽合金涂層的孔隙率降低，這是因為Zn的熔點低，在電弧熱源作用下熔融的Zn有較好的填充性能，在凝固前疊加在已經(jīng)沉積的涂層上。
　?、蹖訝罱Y構進行化學元素分析可知，Al-54Z

5、n、Al-73Zn和 Al-86Zn偽合金涂層由層狀的富Al相和層狀的富Zn相相互交替疊加組成的機械混合物。
　?、茉?.5%的NaCl溶液中的電化學性能測試結果表明，Al-54Zn、Al-73Zn和Al-86Zn三種偽合金涂層的自腐蝕電位均大于AZ91D鎂合金基體，分別為-1.083V，-1.117V，-1.126V。隨著 Al-Zn偽合金涂層中 Al含量的增加，涂層的耐蝕性也提高。
　　⑤通過固-液復合鑄造工藝成功制備了

6、Al-54Zn/AZ91D和Al-73Zn/AZ91D復合鑄件，該方法不僅使涂層與基體結合界面處形成了金屬間化合物過渡層，有利于Al-Zn偽合金涂層與AZ91D鎂合金基體的冶金結合，而且保持了涂層的耐蝕性等優(yōu)點。
　?、轆l-54Zn/AZ91D固液復合界面由于 Mg元素的擴散在界面處形成了三個區(qū)域的擴散層，靠近AZ91D基體的區(qū)域I主要是α-Mg+Mg17(Al, Zn)12+Φ-Mg21(Al, Zn)17；靠近Al-54Zn

7、偽合金涂層的區(qū)域III主要是δ-Al+ Al2Mg3Zn3；中間區(qū)域II是由單相組織τ-Mg32(Al, Zn)49組成。
　?、逜l-73Zn/AZ91D固液復合界面處基本整個擴散區(qū)域都是由α-Mg+Mg17(Al, Zn)12+Φ-Mg21(Al, Zn)17組成，在靠近涂層的邊緣有數(shù)十微米的單相組織τ-Mg32(Al, Zn)49。
　?、郃l-54Zn/AZ91D和Al-73Zn/AZ91D界面擴散區(qū)域的顯微硬度區(qū)域