汽车用镁合金轮胎圈的表面处理

1、汽车用镁合金轮胎圈的表面处理重庆仪表材料研究所镁具有轻、比强度大、尺寸稳定、抗变形、机械性能好及吸收振动性能好的特性。此外,在地球上占金属储备量第8位相当丰富,还可从海水中无限量地提取。但从历史看,关于镁的应用,由于“高价”“、易腐蚀”“、易燃烧”一直困扰着人们,致使镁的使用受到极大的限制。但由于近几年的几项有关技术革命,即耐腐蚀高纯度镁合金的开发;溶剂溶解技术的诞生;表面处理技术的发展;薄壁精密压铸技术;自动浇铸装置的开发等。带来了能充分利用镁上述特长的机遇。由于第二次石油危机以及全球环保运动的日益高涨,促使汽车界向轻量化方向努力。以汽车中轮胎圈轻量化为例,将此轻量化对整车轻量化有很大效果,

2、到1990年这10年间,汽车界一直在将轮胎圈铝合金化,如今为了更大的轻量化又开始采用镁合金。汽车轮胎圈在汽车中是极为重要的安全部件。而且轮胎圈所处环境也很严酷,如行驶中的乱石飞溅、雨水、在严寒地区为防止结冰而铺撒的含盐泥水等腐蚀性环境,载荷导致的变形、温度变化等这些因素使得轮胎圈应具有极高的性能。钢铁及铝制轮胎圈实用证明有上述性能,但镁制轮胎圈因实用不多还有待探索,如与铝相比耐蚀性差,耐乱石飞溅与铝相同,但其韧性、耐冲击性还需充分考察。下面以日本轻金属株式会社生产的高技术镁制品制作的轮胎圈为例,说明汽车用四轮胎圈用镁合金制造的重点技术及表面处理技术。李青汽车用铝部件成形加工技术主要有重力铸造、

3、低压铸造、压模铸造、压延、挤压、常压铸造等,目前约70%采用压模铸造生产。压模铸造技术作为汽车用铝部件成形技术的主流是因为这种技术具有生产效率高(低成本)、产量大(可以大量生产)、可制作高度复杂的产品(后加工及装配减少)薄臂且力学性能好(轻量化)等。对于镁轮胎圈,同样具有上述特性,特别适应于大量生产。在制造铝制轮胎圈上获得极大成功的成形技术无孔压模铸造技术也适用于作为镁制轮胎圈成形技术。采用这项技术可获得无气孔铸件,强度均匀、可靠性高,热处理后获得高韧性性能。2.2镁合金的选择耐蚀性与铸造性优良且力学性能良好的镁合金同时作为压模铸造类的最具有代表性的镁合金是A291D合金。作为汽车轮胎圈材料,

4、耐蚀性好的同时其延展性及耐冲击性优于A291D合金的是AM60B合金。附表是A291D合金与AM60B合金的成分质量分数及力学性能,但AM60B合金的耐蚀性比A291D合金差。2.3表面处理技术为了提高镁合金部件的耐蚀能力还需进行表面处理,这里通常指的是阳极氧化、涂装、电镀等,考虑到色彩的变换自如及在酸性环境下使用,最好采用涂装技术。考虑到乱石飞溅损伤涂装层导致腐蚀等因素,应用于轮胎圈的镁合金通常需做5层涂装及烘烤,合计漆膜厚度达160180m。2.3.1基底处理2制造方法镁的成形技术因其物理特性,采用的几2.1成形技术乎与铝制品成形技术相同的各种成形技术。-12-涂装前的基底(镁合金)处理,

5、目前最好方法是阳极氧化技术,镁合金经铬酸光亮阳极处理后其耐蚀性大为提高。适用于PFD的汽车工艺与材料© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.附表AM60B及A291D合金成分与力学性能合金成分(%)AlAM60BA291DA380()5.7ZnMnSiFeCuNi力学性能3b,0.2%耐力,MPa(%)K3120150150170140180482.90.531.4375856238.50.450.90.270.050.0.0080.2700.170.050.0.0150.260

6、3003503冲击试验时能量的吸收。3)。330.2%耐力/密度,MPa/(mg/mAM60B合金阳极氧化法有Dow1、Dow7、Dow22等,其中Dow22方法效果最好,该方法生成的氧化膜中Cr含量比用该方法在铝合金上形成的氧化膜中Cr含量高得多,既使漆膜脱落,也可达到长期耐蚀作用。2.3.2打底涂装处理,其耐蚀性能如下。3.1盐水喷雾试验将按上述涂装工序涂装好的镁合金试样用刀片把漆膜划伤到基底,按JIS(日本标准)即5%食盐水960h喷雾试验后,其结果表明与铝制轮胎圈具有同等的耐蚀性。3.2乱石飞溅后的耐蚀性用无数小石子冲击涂装试样后,按上述盐雾试验方法试验,结果表明未发生腐蚀。3.3抗丝

7、状腐蚀试验用刀片划伤涂装试样后,按ASTM(美国标准)标准试验,其结果只有极少的腐蚀。3.4大气暴露试验在日本冲绳以南距海岩约10m处暴露2年,结果表明未发生腐蚀。1996年10月7日收稿(责任编辑由于AM60B的耐蚀性比日本金属株式会社生产的铝合金轮胎圈(DX-30)差较多,因此有必要全方位涂装,要达到全面、均匀涂装效果,最好采用电泳涂装。电泳涂装有阴离子型及阳离子型,两者相比阳离子型胜之,故采用阳离子涂装。2.3.3第二层涂装仅有电泳涂装一层漆膜还不能完全防止乱石飞溅造成的漆膜损伤,为此还需要涂一层能吸收乱石能量的涂层。这一层的关键是要选择好与第一层电泳涂装层相适应的漆膜,适应性良好的涂料与必要的厚度需实验确定。2.3.4第三层涂装进一步防止乱石飞溅导致的漆膜损伤及提高整体耐蚀性能还需涂装第三层厚漆膜,要求这一层与第二层难脱离且内应力小。2.3.5第四层涂装设计色彩好、耐候性好的涂装。2.3.6第五层涂装陈逍)碳化硅强化铝基复合材料日本东海碳素公司最近研制出用碳化硅强化各种类型铝合金的新工艺。应用此工艺能很容易地生产出成本低、性能好的铝基复合材料。其制造方法是将融熔铝在50100MPa高压下注入体积分数约为15%的碳化硅须晶空隙内。这种强化铝基复合材料的高温强度得到了改善,同时仍保留了良好的加工性能,因此适用于制作各种类型的耐热材料,尤其是飞(一帆)机和汽车零部件。-