本發(fā)明涉及合金材料，具體公開了一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、軌道交通橋架系統(tǒng)用合金材料需要具備良好的加工性能、力學(xué)性能、耐腐蝕性，同時具有輕量化的特點；鎂鋁合金具有密度小、比強度高、比彈性模量大、成形性好、抗沖擊性等特點，應(yīng)用廣泛；

2、然而，鎂鋁合金的耐腐蝕性能與硬度有待提高，現(xiàn)有技術(shù)常用電鍍、表面陶瓷化改性、涂覆防護用涂料等方法對鎂鋁合金表面進行改性，但仍存在涂層與基體的結(jié)合力差、防護效果不足、機械強度不足、制備工藝復(fù)雜等問題；綜上，研究一種耐腐蝕性好、力學(xué)性能好、防護層表面質(zhì)量高且不易脫落的軌道交通橋架系統(tǒng)用合金材料及其制備工藝具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料及其制備工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝：s1：在基體金屬表面進行預(yù)處理，然后置于電解液中，進行微弧氧化處理，得表面有陶瓷層的合金材料a；

3、s2：取y2o3粉、ni粉、α-al2o3粉、tib2粉，振動混合，得混合金屬粉；采用等離子噴涂法將混合金屬粉噴涂到合金材料a表面，并在220～240℃下熱處理30～60min，得金屬膜，以此為合金材料b；

4、s3：將封孔劑噴涂至合金材料b表面，噴涂量8～12m2/l，以λ＝365nm、250w紫外燈光照0.5～1h，升溫到70～75℃干燥4～6h，得耐腐蝕合金材料。

5、較為優(yōu)化地，預(yù)處理包括以下步驟：噴砂、清洗；所述噴砂的材料為500～600μm棕剛玉，噴砂氣壓為1～1.2mpa，噴砂角度為70～90°，噴槍離模具表面距離為0.1～0.15m，使表面粗糙度ra為10～15；清洗：在無水乙醇中超聲清洗5～10分鐘。

6、較為優(yōu)化地，預(yù)處理包括以下步驟：噴砂、清洗；所述噴砂的材料為500～600μm棕剛玉(南京百慕達生物科技有限公司)，噴砂氣壓為1mpa，噴砂角度為70°，噴槍離模具表面距離為0.13m，使表面粗糙度ra為12，在無水乙醇中超聲清洗10分鐘。

7、較為優(yōu)化地，所述電解液包括以下原料：na2sio310～12g/l、koh?1.5～2.0g/l、naf0.5～1.0g/l、na3po41.0～1.5g/l。

8、較為優(yōu)化地，所述電解液包括以下原料：na2sio310g/l、koh?2.0g/l、naf?0.8g/l、na3po41.2g/l。

9、較為優(yōu)化地，所述微弧氧化處理的參數(shù)為：基體脈沖偏壓為-100～500v、脈沖頻率200～250hz、正向脈寬20～25μs、負向脈寬度10～15μs、處理時間60～90分鐘。

10、較為優(yōu)化地，所述陶瓷層厚度為20～30μm。

11、較為優(yōu)化地，所述混合金屬粉包括以下原料，按質(zhì)量百分比：1～3％y2o3粉、10～20％ni粉、30～40％α-al2o3粉、其余為tib2粉；所述等離子噴涂法送粉速率為40～60g/min，噴涂速度為15～25mm/min，噴涂距離為80～100mm。

12、較為優(yōu)化地，所述等離子噴涂法送粉速率為50g/min，噴涂速度為20mm/min，噴涂距離為100mm。

13、較為優(yōu)化地，所述金屬膜的厚度為30～45μm。

14、較為優(yōu)化地，所述封孔劑包括10～15份碳納米管復(fù)合物、4～6份含巰基的硅氧烷共聚物、0.01～0.02份光引發(fā)劑(tpo)、0.01～0.02份熱引發(fā)劑(偶氮二異丁腈)、1000份溶劑(體積比1:1的二甲基亞砜與水)。

15、較為優(yōu)化地，所述碳納米管復(fù)合物的制備包括以下步驟：步驟一：取碳納米管，加入水、乙醇中，攪拌均勻，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升溫至40～60℃，攪拌4～6h，過濾取固體、干燥，得氨基化碳納米管；

16、步驟二：取氨基化碳納米管加入水中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺、n-羥基丁二酰亞胺，攪拌均勻，加入羧甲基殼聚糖、氨己烯酸，攪拌均勻，升溫至45～50℃，攪拌4～6h，過濾取固體、洗滌、干燥，得碳納米管復(fù)合物。

17、較為優(yōu)化地，所述氨基化碳納米管包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計：10份碳納米管、0.5～1份3-氨基丙基三乙氧基硅烷；

18、所述碳納米管復(fù)合物包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計：2～3份氨基化碳納米管、0.1～0.2份1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺、0.2～0.4份n-羥基丁二酰亞胺、4～6份羧甲基殼聚糖、1～2份氨己烯酸。

19、較為優(yōu)化地，所述含巰基的硅氧烷共聚物為(巰基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物。

20、較為優(yōu)化地，所述基體金屬為鎂鋁合金，具體包括以下原料，按重量百分比計：al25～30％、fe?0.01～0.05％、si?0.01～0.05％、y0.1～0.2％、zr?0.2～0.4％、cu?1.0～2.0％、mn?0.2～0.5％，其余為mg。

21、較為優(yōu)化地，所述基體金屬為鎂鋁合金，具體包括以下原料，按重量百分比計：al28％、fe?0.04％、si?0.03％、y0.1％、zr?0.3％、cu?1.5％、mn?0.3％，其余為mg。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：基體金屬為鎂鋁合金，密度小、具有良好的成形性、可焊性和抗沖擊性；基體金屬表面預(yù)處理后，進行微弧氧化處理，得陶瓷層；陶瓷層與基體金屬結(jié)合性好，一方面能提高基體金屬表面的耐磨性與耐腐蝕性，另一方面微弧氧化法生成的表面陶瓷層具有一定的粗糙度，為下一步等離子法噴涂的金屬膜層提供了更多的接觸面積和錨固點，增強層與層之間的附著力；金屬膜層包括一定量的y2o3粉、ni粉、α-al2o3粉、tib2粉，增強表面耐腐蝕性、硬度、耐磨性和熱穩(wěn)定性，同時具有很好的附著力；陶瓷層與金屬膜的厚度需要控制，厚度過高會導(dǎo)致結(jié)合力降低、內(nèi)部應(yīng)力過高導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，厚度過低則導(dǎo)致性能提升不明顯；

23、噴涂金屬膜后，為了消除表面細小空隙和裂紋，進行封孔處理；封孔劑中加入碳納米管復(fù)合物，具體是接枝了含雙鍵的羧甲基殼聚糖的碳納米管；羧甲基殼聚糖起到緩蝕和絡(luò)合的作用，加強碳納米管與金屬的結(jié)合性；封孔劑中還有(巰基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物，能降低表面張力且提高表面耐化學(xué)性；接枝在碳納米管上的羧甲基殼聚糖親水，能夠與金屬表面形成相互作用，有助于碳納米管更好地滲透到孔隙中，提高封孔效果；(巰基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物在光引發(fā)劑與熱引發(fā)劑的作用下，其巰基與雙鍵發(fā)生反應(yīng)，由于其疏水性，能夠很好的擴散和鋪展在合金材料表面，提高耐腐蝕性與疏水性等性能，進一步提高表面質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：s1：在基體金屬表面進行預(yù)處理，然后置于電解液中，進行微弧氧化處理，得表面有陶瓷層的合金材料a；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述電解液包括以下原料：na2sio310～12g/l、koh?1.5～2.0g/l、naf?0.5～1.0g/l、na3po41.0～1.5g/l；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述陶瓷層厚度為20～30μm；所述金屬膜的厚度為30～45μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述混合金屬粉包括以下原料，按質(zhì)量百分比：1～3％y2o3粉、10～20％ni粉、30～40％α-al2o3粉、其余為tib2粉；所述等離子噴涂法送粉速率為40～60g/min，噴涂速度為15～25mm/min，噴涂距離為80～100mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述封孔劑包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計：10～15份碳納米管復(fù)合物、4～6份含巰基的硅氧烷共聚物、0.01～0.02份光引發(fā)劑、0.01～0.02份熱引發(fā)劑、1000份溶劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述碳納米管復(fù)合物的制備包括以下步驟：步驟一：取碳納米管，加入水、乙醇中，攪拌均勻，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升溫至40～60℃，攪拌4～6h，過濾取固體、干燥，得氨基化碳納米管；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述氨基化碳納米管包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計：10份碳納米管、0.5～1份3-氨基丙基三乙氧基硅烷；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述含巰基的硅氧烷共聚物為(巰基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝，其特征在于：所述基體金屬為鎂鋁合金，具體包括以下原料，按重量百分比計：al?25～30％、fe0.01～0.05％、si?0.01～0.05％、y0.1～0.2％、zr?0.2～0.4％、cu?1.0～2.0％、mn?0.2～0.5％，其余為mg。

10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任意一項所述的一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料的制備工藝制備得到的耐腐蝕合金材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種軌道交通橋架系統(tǒng)用耐腐蝕合金材料及其制備工藝；具體包括以下步驟：S1：在基體金屬表面預(yù)處理，然后置于電解液中進行微弧氧化處理，得表面有陶瓷層的合金材料A；S2：采用等離子噴涂法將混合金屬粉噴涂到合金材料A表面，熱處理，得金屬膜，以此為合金材料B；S3：將封孔劑噴涂至合金材料B表面，紫外光照、升溫干燥，得耐腐蝕合金材料；所述基體金屬具體包括以下原料，按重量百分比計：Al?25～30％、Fe?0.01～0.05％、Si?0.01～0.05％、Y?0.1～0.2％、Zr?0.2～0.4％、Cu?1.0～2.0％、Mn?0.2～0.5％，其余為Mg。

技術(shù)研發(fā)人員：張偉
受保護的技術(shù)使用者：江蘇伽爾瑪電氣有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2