專利名稱：耐腐蝕的鎂制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)在鎂合金制品，特別是鎂合金板和沖壓制品，的至少一個(gè)表面上，對(duì)于板和沖壓制品，還在所述制品的邊緣上，施加耐腐蝕的延性金屬涂層來(lái)提高所述制品的耐腐蝕性的方法。對(duì)所述延性金屬涂層進(jìn)行機(jī)械加工以使其變得光滑且基本上無(wú)裂紋和氣孔，從而其可以充當(dāng)有效的阻擋涂層并防止電解質(zhì)接近所述鎂制品。
背景技術(shù)：
鎂含量大于85%重量的鎂基合金可成形為用于汽車應(yīng)用的有用的成型制品。如此形成的鎂制品的低密度為降低車重和顯著改善車輛燃料經(jīng)濟(jì)性提供了機(jī)會(huì)。然而，Mg合金對(duì)常規(guī)腐蝕和與異種金屬接觸時(shí)的電偶腐蝕的耐腐蝕性都很差。這種很差的耐腐蝕性(特別是對(duì)電偶腐蝕)嚴(yán)重限制了它們的更廣應(yīng)用，例如作為沖壓零件用于通常包含鋼和鋁的汽車車身。在很多情況下，制品的耐腐蝕性可通過(guò)施加一或多個(gè)阻攔涂層來(lái)提高，其中所述阻擋涂層用于拒絕腐蝕性環(huán)境與制品接觸從而更好地確保產(chǎn)品在腐蝕性環(huán)境中的壽命。在汽車車身制造中，常常將所述涂層(其可以包括涂料和其他有機(jī)涂層)施加到組裝好的汽車車身上。原則上，所述方法同樣適用于鎂合金，但是鎂合金與許多常用的汽車車身涂覆工藝并不是特別相容。因此需要一種有效且容易操作的技術(shù)來(lái)對(duì)鎂合金零件的表面組成進(jìn)行改性，特別是使所述零件更耐腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
在沖壓板金屬制品的制造中，從連續(xù)長(zhǎng)度的板上切下且大于預(yù)期沖壓制品尺寸的預(yù)定尺寸的板或坯料被通過(guò)一系列操作處理成沖壓板金屬制品。所述坯料首先在成形壓力機(jī)中于成形模之間“拉伸”或成形或成型以獲得成品的形狀。由于只對(duì)一部分坯料區(qū)域成型，所以通常通過(guò)使用安裝在另一壓力機(jī)上的沖切?；蚯羞吥＜羟卸鴱某龀叽绲牟糠智腥ザ嘤嗟陌褰饘佟Ｍ€會(huì)對(duì)制品進(jìn)行另外的操作，如彎曲以形成凸緣，或穿孔以引入一個(gè)或多個(gè)孔或開口，每個(gè)操作都在又進(jìn)一步的壓力機(jī)中進(jìn)行，且每個(gè)操作都使用與該操作相稱的模具組。如果擔(dān)心所述沖壓制品的腐蝕，可以向所述坯料表面施加保護(hù)性連續(xù)阻擋涂層以拒絕電解質(zhì)接近所述制品。當(dāng)然，為了在制品使用壽命內(nèi)的持久保護(hù)，任何所述涂層必須本身在預(yù)期的腐蝕性環(huán)境中是基本上不可腐蝕的。但是這種表面涂層在防止從所述成型的坯料上切去多余的板金屬時(shí)產(chǎn)生的切邊或剪切邊處的腐蝕上不會(huì)有效。而且，冷加工的邊緣，象剪切產(chǎn)生的那些，往往比板表面腐蝕得更厲害，加劇了所述剪切邊上的涂層的缺失。因此為完全保護(hù)制品免受腐蝕，可能必須先涂覆坯料表面，沖壓制品，切邊和穿孔制品，然后涂覆制品的任何暴露邊緣。沖壓坯料的需要連同保持連續(xù)阻擋層的需要限制了阻擋層材料只能選擇具有至少與制品材料一樣大的拉伸伸長(zhǎng)的材料和在與模具表面接觸變形時(shí)不會(huì)剝落或磨損的材料。很多金屬，特別是鋁合金和鋼，的沖壓在約20°C和30°C之間的環(huán)境溫度或室溫下進(jìn)行。眾所周知大多數(shù)金屬的延性隨著溫度的升高而增大，因此對(duì)于更加復(fù)雜、高度應(yīng)變的板金屬制品，可以實(shí)行溫成型或溫沖壓。溫成形可以在200°C和400°C之間的溫度下進(jìn)行，具體的溫度根據(jù)板的組成和微結(jié)構(gòu)以及制品的復(fù)雜度來(lái)選擇。在環(huán)境溫度下鎂的延性有限，因此即使是中度應(yīng)變的鎂制品可能也需要溫成形。這對(duì)適合的阻擋涂層的選擇施加了進(jìn)一步的要求。鎂和含85%重量或更多鎂的鎂基合金是最易腐蝕的結(jié)構(gòu)金屬，最經(jīng)常通過(guò)施加阻擋涂層來(lái)保護(hù)。只有很少幾類阻擋層滿足本身耐腐蝕、耐典型的沖壓操作、至少與鎂延性相同和適合溫成形操作的要求。一種適合的選擇為金屬鋁，通常為非合金化的鋁，不過(guò)精選的鋁合金也是可接受的。非合金化的鋁是其中沒(méi)有有意加入合金元素但和鋁合金一樣可能包含雜質(zhì)的鋁金屬。示例性的典型組成可歸類為美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)1000系列合金且包含至少99%的鋁。優(yōu)選地，雜質(zhì)含量，特別是銅和鐵的含量，保持盡可能低。也可以使用鋅基涂層。除腐蝕特性方面的優(yōu)點(diǎn)之外，這種導(dǎo)電涂層還有利地在接觸的零件之間提供導(dǎo)電通路，而這在某些車身涂漆工藝中可能是必需的。在一個(gè)實(shí)施方案中可以通過(guò)冷噴涂施加涂層，冷噴涂法非常適于施加延性金屬，比如鋁及其合金。冷噴涂采用壓力在2. 5和4. 5 MPa之間的壓縮熱空氣，將干燥、微細(xì)、5-200微米的粉末顆粒的射流以極高的速度(500-1500m/s)從噴嘴中驅(qū)出并打在離噴嘴6毫米和25毫米之間的基材上。在與基材和/或先前沉積的顆粒撞擊時(shí)，顆粒將在高應(yīng)變速度下變形并橫向延展以采取更扁平的外貌，因此并不能簡(jiǎn)單地將初始顆粒尺寸與沉積層厚度相關(guān)聯(lián)。盡管可以使用空氣作為氣體推進(jìn)劑(propellant gas),但優(yōu)選使用惰氣體來(lái)抑制氧化，通常使用氦氣、氮?dú)夂秃?氮?dú)饣旌衔?。沉積物的寬度，取決于噴嘴的設(shè)計(jì)，可以在2和12毫米之間。僅中度加熱所述粉末顆粒。在與基材撞擊時(shí)，所述粉末顆粒變形并結(jié)合到它們自己和鎂基材上以形成多孔、粗糙、有時(shí)帶裂紋的固態(tài)涂層。在涂覆過(guò)程中所述顆粒保持固態(tài)且相對(duì)較冷，從而基材的溫度保持較低，只略大于200°C，因此在涂覆過(guò)程中基材幾乎不或不經(jīng)歷冶金變化。使用惰氣體推進(jìn)劑時(shí)，幾乎不發(fā)生顆粒氧化因此將得到基本上不含氧化物的沉積物。通過(guò)相對(duì)于噴嘴移動(dòng)基材，可以在基材的整個(gè)表面上或只在其表面的一部分上涂覆基材?？梢圆捎酶咧?00毫米/秒的移動(dòng)(traverse)速度。如果要將鎂附著于異種金屬(其可能導(dǎo)致電偶腐蝕)，則可以有利地利用此能力。通過(guò)有選擇地只涂覆和加工鎂板上那些可能與其它金屬接觸的部分，不用過(guò)多處理就可以最小化任何電偶腐蝕。對(duì)于常規(guī)腐蝕，可能適合的是涂覆整個(gè)表面。噴涂態(tài)(as-sprayed)層一般是粗糙和多孔的，且適合地平均至少40微米厚。所述層可以施加至任何期望的厚度，但通常約400微米的最大涂層厚度能提供令人滿意地腐蝕特性，進(jìn)一步增大涂層厚度只能為腐蝕特性提供極小的額外改善。典型的噴涂施加的涂層可以適合地為至少幾個(gè)粉末顆粒厚，不過(guò)通過(guò)減小顆粒尺寸以在期望的涂層厚度內(nèi)容納更多的顆粒可以獲得更均勻的覆蓋厚度?？墒褂眯D(zhuǎn)耐用工具對(duì)噴涂態(tài)層進(jìn)行加工以形成通常等厚的、光滑的、基本上無(wú)孔的層。由例如工具鋼制造的所述工具可在壓力下置于板表面并在該表面上移動(dòng)，當(dāng)其這樣作時(shí)產(chǎn)生摩擦熱。根據(jù)工藝條件只有涂層可被變形，但在某些工藝條件下，所述摩擦熱和所述工具的攪拌作用的結(jié)合可能會(huì)促進(jìn)鎂合金基材與鋁基涂層的機(jī)械混合。如果只發(fā)生鎂對(duì)鋁的適度稀釋或合金化，則該混合在進(jìn)一步提高基材與涂層之間的機(jī)械聯(lián)鎖方面通常是可取的。適合地如果要保持其在抑制腐蝕方面的有效性則所述涂層應(yīng)包含不超過(guò)約20%重量的鎂。所述工具可以呈直徑為約50毫米或更小的實(shí)心圓柱的形式且在一個(gè)圓柱端與基材接觸的情況下繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)，從而將產(chǎn)生一些摩擦熱以使該表面更可鍛。通過(guò)以例如1000-1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所述工具并使所述工具在200和400磅之間的法向壓力(normalpressure)下以每分鐘500毫米和2000毫米之間的速度移動(dòng)，可以使涂層變光滑和變得基本上無(wú)孔。優(yōu)選使與涂層接觸的圓柱端略微凸起和相對(duì)鎂板的表面法線傾斜所述工具的旋轉(zhuǎn)軸。用于這里及隨后部分的操作參數(shù)值代表適合的作法但既不意在限制也不是最優(yōu)的。噴涂態(tài)層可通過(guò)與繞圓柱軸旋轉(zhuǎn)但圓柱面與所述涂層接觸的耐磨圓柱形工具接觸而被修平(smoothed)。通過(guò)使所述圓柱形工具在壓力下以略低于圓柱表面速度的速度在噴涂態(tài)層的表面移動(dòng)，可以加工和修平所述噴涂態(tài)層。適合地，圓柱的移動(dòng)速度可以在圓柱表面速度的5-10%之間，由此所述層將承受足夠的摩擦熱以促進(jìn)形成光滑且通常無(wú)孔的涂層。更適合地，圓柱移動(dòng)的方向可以與所述工具的表面旋轉(zhuǎn)方向相反。對(duì)于直徑50毫米且長(zhǎng)100毫米的圓柱形工具來(lái)說(shuō)，適合的操作條件可以包括100-200磅之間的外加壓力，約600rpm的轉(zhuǎn)速和3-6米/分鐘的移動(dòng)速度。當(dāng)然,在適當(dāng)?shù)年P(guān)節(jié)連接(articulation)下,此工藝也可應(yīng)用于鑄造成型或以其它方式成型的鎂制品，其中所述鎂制品足夠堅(jiān)固以承受工具載荷而不被損傷或再成形?？蓪⑺鲋破分卧诎惭b于例如機(jī)器人臂上的夾具上，其中所述機(jī)器人臂被編程以將所有待涂覆的表面呈現(xiàn)給固定的冷噴涂噴嘴從而實(shí)現(xiàn)適合的涂覆，或者可以固定地保持所述制品而用關(guān)節(jié)連接(articulate)所述噴嘴。然后可以如上所述通過(guò)用關(guān)節(jié)連接所述制品來(lái)與固定取向的工具接觸或者通過(guò)在保持所述制品在固定取向上的同時(shí)用關(guān)節(jié)連接所述工具來(lái)修平所述涂層并使其變得基本上無(wú)孔。如果所述固定裝置限制了所述金屬噴涂或所述工具的接近，則可能需要兩個(gè)或更多個(gè)涂覆步驟和/或兩個(gè)修平步驟，其中在每個(gè)操作之間將制品在其固定裝置中再取向。在鎂板在汽車車身子組件的許多應(yīng)用中，如覆蓋件組件，象門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李箱蓋和提升式門，板的剪切邊通過(guò)卷邊凸緣(hem flange)來(lái)保護(hù)，其通過(guò)將一個(gè)板的所述邊插在折疊的另一板的兩個(gè)表面之間并將所述第一個(gè)板的邊陷在所述折中而形成的。在該構(gòu)造中，通常施加于子組件和組裝好的車身上的保護(hù)性阻擋層(如涂料)可能難以接近所述板邊，讓它暴露于和容易受到腐蝕侵蝕。同時(shí)，剪切板的邊緣是重冷加工的且可能具有毛刺、突出的參差不齊的薄邊。所述重冷加工和毛刺的存在也都可能促進(jìn)侵略性的腐蝕侵蝕。因此可能重要的是在成形之后和組裝之前向所述鎂板邊緣施加阻擋涂層。可采用與板面的保護(hù)中所述類似的步驟來(lái)提高邊緣的耐腐蝕性。即，沉積冷噴涂鋁涂層然后對(duì)邊緣進(jìn)行加工和修平。但是，適合于廣泛覆蓋和適用于涂覆廣闊平面的冷噴涂方法，可能不適合于有效地涂覆寬I毫米左右的狹窄邊緣?？赡軙?huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的過(guò)噴。如果過(guò)噴是不可接受的，則優(yōu)選使用其它更有選擇性的方法來(lái)施加原始的鋁涂層。在第二實(shí)施方案中，可以使繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)且其圓柱面與鎂剪切邊接觸的可消耗的鋁或鋁合金圓柱環(huán)繞板的周邊移動(dòng)。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和移動(dòng)速度，可以產(chǎn)生足夠的摩擦熱使得某些鋁粘附和沉積在鎂邊緣上。必要時(shí)，可以對(duì)鋁進(jìn)行輔助加熱以促進(jìn)所述沉積。任選，為實(shí)現(xiàn)鋁圓柱沿其長(zhǎng)度發(fā)生更均勻消耗，可以使所述圓柱周期性地前進(jìn)和后退，由此鎂邊緣沿圓柱描繪出螺旋狀的路徑。在使用所述工具施加鋁之前，優(yōu)選首先使用成型的、旋轉(zhuǎn)的硬化的工具整理板的邊緣。在壓力下施加于邊緣、并且環(huán)繞板周邊緩慢前進(jìn)從而摩擦邊緣的所述工具將對(duì)所述板邊緣進(jìn)行加工和成型。所述工具可以是用于去除材料的切削工具或者是在不去除材料的情況下使所述邊緣再成型的拋光工具。如果形成有大量毛刺則這種邊緣整理可能是特別可取的，因?yàn)橛不墓ぞ邥?huì)傾向于再成型并可能折斷所述毛刺和加固邊緣。直角邊緣將可有效地在板邊緣與鋁圓柱之間實(shí)現(xiàn)最大接觸。如果可以從貯料斗或其它儲(chǔ)存容器向所述硬化的拋光工具與所述鎂邊緣的接觸區(qū)域分配連續(xù)鋁粉末流，則所述工具的摩擦作用可以促使鋁向板邊緣附著。如此施加的任何鋁都可用來(lái)增補(bǔ)或替代從所述鋁圓柱轉(zhuǎn)移的鋁。一旦沉積了所述鋁之后，就可使用耐用工具對(duì)其進(jìn)行修平和加工，其中所述工具成型和改造為適于在板的邊緣翻滾以及修平所述涂層。這些實(shí)施方案可以與普通的金屬板成型實(shí)踐結(jié)合來(lái)制造耐腐蝕鎂合金板制品?？梢詫⒃谝粋?cè)的至少一部分上涂有適合的、相同的鋁，冷噴涂施加的延性金屬涂層以上述方式加工和修平后的鎂合金板，放入壓機(jī)或其它適合的設(shè)備中，成形或沖壓成期望的形狀。所述成形或沖壓的形狀一般將需要通過(guò)機(jī)械修剪或剪切除去所述成形步驟所需的多余的板，以形成預(yù)期的制品。多余的板的除去將在制品上產(chǎn)生剪切的、無(wú)涂層的邊緣。可以以上述方式涂覆和修平這些邊緣，形成預(yù)期的耐腐蝕鎂合金板制品。本發(fā)明提供以下耐腐蝕的鎂制品及其制備方法1.耐腐蝕的鎂基合金制品，其包括具有在制品使用時(shí)預(yù)期會(huì)暴露于腐蝕性介質(zhì)的表面的鎂合金主體，至少一部分所述表面具有延性金屬顆粒的噴涂涂層，所述噴涂涂層經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和修平以使其對(duì)于所述腐蝕性介質(zhì)是不滲透性的。2.上面第I條的耐腐蝕的鎂合金制品，其中所述延性金屬涂層絕大多數(shù)為鋁或絕大多數(shù)為鋅。3.上面第I條的耐腐蝕的鎂制品，其中所述鎂合金制品為沖壓板制品。4.制造在其使用時(shí)預(yù)期會(huì)暴露于腐蝕性介質(zhì)的耐腐蝕的鎂基合金制品的方法，包括步驟
通過(guò)以下步驟在所述鎂制品的至少一個(gè)表面上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述鎂合金制品并由此提高所述鎂合金制品的耐腐蝕性
在所述鎂合金制品的表面的至少一部分上噴涂延性金屬顆粒以形成預(yù)定厚度的延性金屬層；和
用在壓力下施加于所沉積的延性金屬上的旋轉(zhuǎn)工具機(jī)械加工和修平所沉積的金屬以形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層。5.上面第4條的制造耐腐蝕的鎂基合金制品的方法，其中如第4條所述沉積在制品表面上的所述噴涂的延性金屬層的平均厚度為約40-400微米。6.上面第4條的制造耐腐蝕的鎂基合金制品的方法，其中所述延性金屬絕大多數(shù)為鋁或絕大多數(shù)為鋅。7.制造在其使用時(shí)預(yù)期會(huì)暴露于腐蝕性介質(zhì)的耐腐蝕的沖壓板鎂基合金制品的方法，包括步驟
通過(guò)以下步驟在鎂基合金板的至少一個(gè)表面上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述鎂合金板并由此提高所述鎂板的耐腐蝕性
在所述鎂合金板的表面的至少一部分上沉積延性金屬層；和
用在壓力下施加于所沉積的金屬上的旋轉(zhuǎn)工具機(jī)械加工和修平所沉積的延性金屬以形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層；然后，
沖壓所述涂覆的鎂板以在所述鎂板中形成要求的形狀；
修剪所述成型的鎂板以形成制品，所述制品具有至少一個(gè)剪切邊；接著，
通過(guò)以下步驟在所述制品的所述邊上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述合金板邊的至少某些部分并由此提高所述鎂板邊的耐腐蝕性
在所述板邊的所述部分上沉積所述延性金屬涂層；
在壓力下用耐用旋轉(zhuǎn)工具接觸所述板的所述涂覆的部分上的某一位置以加工和修平所述延性金屬涂層從而使其變得基本上無(wú)裂紋無(wú)孔；和
使所述工具繞所述制品的所述涂覆邊部分前進(jìn)直至所述工具已經(jīng)加工和修平了所有所述涂層。8.上面第7條的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，其中所述預(yù)定平均厚度的延性金屬層是通過(guò)冷金屬噴涂沉積的。9.上面第7條的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，其中沉積在所述板邊的所述部分上的所述延性金屬是通過(guò)冷金屬噴涂沉積的。10.上面第7條的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，進(jìn)一步包括成型(shaping)所述剪切邊。11.上面第10條的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，其中所述板邊上的所述延性金屬的涂層是如下沉積的在壓力下用繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)的延性金屬圓柱的圓柱面與所述板接觸以轉(zhuǎn)移和沉積一些所述延性金屬在所述板邊上，并同時(shí)沿所述板邊移動(dòng)所述延性金屬圓柱。12.上面第7條的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，其中所述延性金屬絕大多數(shù)為鋁或絕大多數(shù)為鋅。13.上面第7條的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，其中沉積在所述板的所述表面上的所述延性金屬具有預(yù)定的平均厚度。14.在使用時(shí)預(yù)期會(huì)暴露于腐蝕性介質(zhì)的鎂合金板的至少一個(gè)表面上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述鎂合金板并由此提高所述鎂板的耐腐蝕性，所述方法包括
在所述鎂合金板的表面的至少一部分上沉積預(yù)定平均厚度的延性金屬層；和用在壓力下施加于所沉積的金屬上的旋轉(zhuǎn)工具機(jī)械加工和修平所沉積的延性金屬以形成基本上等厚的基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層。15.上面第14條的形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬涂層為由非合金化的鋁、鋁合金AA 1199和AA5xxx鋁合金構(gòu)成的組中的一種。
16.上面第14條的形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬涂層采用冷噴涂涂覆工藝沉積為平均厚度約40-400微米的層。17.上面第16條的形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬涂層采用使用惰氣體的冷噴涂涂覆工藝沉積，所述惰氣體包括氮?dú)?、氬氣和氦氣中的至少一種。18.在剪切鎂合金板的邊上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述鎂合金板邊并由此提高所述鎂板邊的耐腐蝕性，所述方法包括
成型所述剪切鎂合金板邊的至少一段以提供無(wú)毛刺和基本上直角的邊；
在壓力下用繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)的延性金屬圓柱的圓柱面接觸所述直角的板邊段以轉(zhuǎn)移和沉積一些所述延性金屬在所述直角的板邊上，并同時(shí)繞所述直角的板邊移動(dòng)所述延性金屬的旋轉(zhuǎn)圓柱；
在壓力下用耐用旋轉(zhuǎn)工具接觸直角板邊的具有延性金屬沉積物的所述段上的某一位置以加工和修平所述延性金屬?gòu)亩蛊渥兊没旧蠠o(wú)裂紋無(wú)孔；和
繞所述直角板邊的其上沉積了所述延性金屬的所述段移動(dòng)所述工具。19.上面第18條的在剪切鎂板的邊上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，所述方法進(jìn)一步包括加熱所述延性金屬圓柱。20.上面第18條的在剪切鎂板的邊上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬圓柱具有一個(gè)長(zhǎng)度，所述方法進(jìn)一步包括沿所述延性金屬圓柱的圓柱軸向所述延性金屬圓柱施加往復(fù)運(yùn)動(dòng)。


圖1顯示了帶提升式門的車輛的示意透視圖。圖2顯示了已經(jīng)在拉模中成形為呈提升式門內(nèi)板形式的金屬坯料的平面圖。圖3顯示了與圖2的金屬坯件中形成的提升式門對(duì)應(yīng)的在從所述坯料周圍剪切除去所有多余金屬并穿孔以形成內(nèi)部開口之后的成品提升式門的平面圖。圖4顯示了在用繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)的圓柱工具的端面加工和修平的鎂合金板上的沉積態(tài)涂層的示意截面圖。圖5顯示了在用繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)的傾斜的圓柱工具的凸起端面加工和修平的鎂合金板上的沉積態(tài)涂層的示意截面圖。圖6顯示了卷邊凸緣的示意橫截面圖。圖7顯示了穿過(guò)帶剪切邊的鎂板的一部分的示意橫截面圖。圖8顯示了用于重塑鎂板的剪切邊(如圖7所示的)以提供無(wú)毛刺的直角邊緣的工具的一個(gè)實(shí)施方案的相互作用的示意橫截面圖。圖9顯示了用于通過(guò)從與鎂合金板的邊緣接觸的旋轉(zhuǎn)的材料圓柱轉(zhuǎn)移材料而在鎂合金板邊緣上施加延性金屬沉積物的方法的示意透視圖。圖10顯示了穿過(guò)帶有通過(guò)圖9所示方法施加的沉積態(tài)延性金屬的鎂合金板的剪切邊的示意截面圖。圖10還顯示了用于修平和加工所述施加在邊緣上的涂層的工具。圖11顯示了穿過(guò)在加工和整形之后的圖10所示的鎂板的剪切邊的示意截面圖。
具體實(shí)施例方式低密度板鎂合金零件取代高密度材料為汽車車身，特別是覆蓋板，如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李箱蓋和車門，的減重提供了機(jī)會(huì)。這類方法中的一種是用鎂板合金AZ31 (標(biāo)稱含3wt. %鋁和Iwt. %鋅)取代汽車車身中目前使用的鋁合金板和鋼板。但鎂的耐腐蝕性低，在暴露于含水電解質(zhì)如雨水或道路濺水時(shí)易于腐蝕。除了易受常規(guī)腐蝕之外，鎂在腐蝕性介質(zhì)中與較難腐蝕的金屬，如汽車車身的兩種常見組分鋁或鋼，直接接觸時(shí)還易受電偶腐蝕?？捎涉V制造且暴露于雨水和道路濺水的示例性板金屬零件是圖1中顯示的安裝在SUV (運(yùn)動(dòng)型多用途車)型車輛10上的提升式門12。提升式門12是由兩部分組成的組件，包括在該視圖中可見的外板和在該視圖中隱藏的內(nèi)板。該提升式門包括許多特征和細(xì)節(jié)，包括窗口 13、提升式門打開組件和把手14、(隱藏的)鉸鏈15和提升式門下緣11。圖2顯示適于形成圖1的提升式門12的所述(隱藏的)內(nèi)板的成型坯料16在其從給予最初的扁坯以預(yù)期形狀的拉?；虺尚文Ｖ腥〕鲋蟮钠矫鎴D。成型的坯料的成形或成型區(qū)20包括許多特征，包括窗口隆起(eleVation)22、鉸鏈組件連接凹槽30、把手組件安裝平面18和凹槽24。圖3顯示了圖2的成型坯料16經(jīng)過(guò)修剪除去多余材料和在兩個(gè)凹槽24中穿出用于容納無(wú)線電揚(yáng)聲器的孔26以及在窗口隆起22上穿孔形成窗口開口 22’之后的成品。此示例性制品如果由鎂制成，例如由板AZ31鋁-鋅鎂合金制成，則可能易遭受腐蝕，除非加以適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)。在此實(shí)施例中，可能在鉸鏈連接處產(chǎn)生電偶腐蝕。鉸鏈通常會(huì)是鋼的，且可能使用鋼緊固件(如螺絲)連接在形成在提升式門與車身之間的雨水槽中。在此位置，鉸鏈15 (圖1)與其安裝位置30之間的鎂-鋼連接將暴露于雨水及可能地暴露于適于促進(jìn)腐蝕的其它電解質(zhì)。如果有雨水或道路濺水繞過(guò)封條得以進(jìn)入其中至少鋼緊固件與鎂內(nèi)板20’會(huì)有接觸的把手機(jī)構(gòu)安裝平面區(qū)，則在把手安裝平面18處可能發(fā)生類似的情況。如果封條破口使得雨水或道路濺水進(jìn)入，甚至在高濕度環(huán)境下，特別是海邊，則圍繞窗口開口 22’和揚(yáng)聲器開口的修剪邊緣也可能易遭受常規(guī)或電偶腐蝕。此外，至少與提升式門12的下緣11 (圖1)相對(duì)應(yīng)的內(nèi)板20’的下緣28可能會(huì)暴露于由道路濺水或雨水產(chǎn)生的潮濕條件，如果不適當(dāng)?shù)丶右员Ｗo(hù)則同樣可能遭受腐蝕。通常使用涂層來(lái)保護(hù)可腐蝕材料。這種涂層可以是通過(guò)優(yōu)先于受保護(hù)的金屬腐蝕而給予保護(hù)的犧牲涂層，或者是用于拒絕電解質(zhì)接近受保護(hù)的金屬的阻擋涂層。當(dāng)然，為了長(zhǎng)期保護(hù)，阻擋涂層本身在預(yù)期的使用環(huán)境中應(yīng)當(dāng)是基本上耐腐蝕的。由于鎂的高度可腐蝕屬性，幾乎沒(méi)有材料優(yōu)先于它腐蝕，因此一般使用阻擋涂層。為便于施加，優(yōu)選將涂層施予到平坦、未成形的鎂板上，然后再通過(guò)沖壓、彎曲或類似方法將板和施加的涂層成形為車身零件。在成形期間涂層將隨鎂伸展，因此為避免涂層因破裂或撕裂而破壞，所述涂層應(yīng)當(dāng)至少和所述鎂板的延性一樣。此外，所述涂層還會(huì)在壓力下被拖過(guò)模面，其不應(yīng)剝落或磨損以及由此損害其保護(hù)鎂的能力。最后，可能在300°C左右的溫度下溫成形鎂合金。由于這些原因，延展能力有限和在所述成形期間易于破壞的有機(jī)涂層不太適合，優(yōu)選能夠隨著鎂板變形和耐模具接觸的延性金屬涂層。這類適合地非腐蝕的涂層材料中的一種是鋁，其可以為例如非合金化的工業(yè)純鋁(如美國(guó)鋁協(xié)會(huì)Ixxx合金)或適合的鋁合金(通常是以鎂為其主要合金元素的美國(guó)鋁協(xié)會(huì)5xxx系列合金)。優(yōu)選選為所述涂層選擇的合金應(yīng)當(dāng)包含低濃度的銅和鐵。優(yōu)選含99. 99%重量鎂和極低濃度的鐵和銅的特殊鋁合金AAl 199。向一般而言的鎂合金和特別是AZ31板合金施加鋁涂層的一種適合的方法為冷噴涂，其中加熱的、但呈固態(tài)的金屬顆粒被加速到高速并撞擊基材。所述撞擊足以將所述顆粒附著到基材上。重復(fù)多次，所述方法將在基材表面上形成任意期望厚度的粘附涂層。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施來(lái)說(shuō)，適合的冷噴涂參數(shù)包括壓力在約2. 5-3. 5MPa之間的氮?dú)饣蚝饣虻獨(dú)?氦氣混合物的惰氣體混合物；尺寸在約5-20微米范圍且預(yù)熱到約500°C的基本上純的鋁、鋁-鋅合金或鋁-氧化鋁粉末或粉末混合物。由于板表面很廣闊，所以可以采用適于沉積寬度代表該工藝的寬度范圍上限(比方說(shuō)6-12毫米寬)的涂層的噴嘴。冷噴涂被認(rèn)為是只略微和最低限度地提高基材或靶溫度，通常在200-30(TC僅數(shù)秒的時(shí)間，的“冷”涂覆工藝，稍微取決于涂層厚度。使預(yù)熱的加壓氣體穿過(guò)噴嘴。在噴嘴處，氣體膨脹將熱焓轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，這在降低氣流溫度的同時(shí)將其加速到高達(dá)約1000m/S (對(duì)于約室溫或20°C下的純氦氣)或高達(dá)約350m/s的(對(duì)于室溫下的純氮?dú)?超音速。在噴管喉部以前將粉末進(jìn)料軸向地引入所述氣流中，以由所述氣體加速。加速的固體顆粒以足夠的動(dòng)能撞擊基材從而導(dǎo)致與基材的機(jī)械和/或冶金結(jié)合。惰氣體氦氣或氮?dú)獾氖褂靡种蒲趸?dǎo)致促進(jìn)在基材表面上形成粗糙的基本上為金屬鋁或鋁合金的涂層?；南蝾w粒流的繼續(xù)暴露將產(chǎn)生厚度逐漸增大的涂層。至少約40微米和約400微米之間的平均厚度適合于本發(fā)明的實(shí)施。為了起效，阻擋涂層應(yīng)當(dāng)完全拒絕電解質(zhì)接近所述腐蝕性介質(zhì)。涂層中將所述可腐蝕材料(在這里為鎂)暴露于電解質(zhì)的小缺口產(chǎn)生具有小陽(yáng)極面積(鎂)和大陰極面積(所述涂層)的原電池，促進(jìn)所述破壞部位的鎂被極快腐蝕。沉積態(tài)冷噴涂涂層一般包含孔或裂紋或其它涂層缺口，因此達(dá)不到要求的防腐水平。為提供適合的防腐程度，可通過(guò)至少加工和修平所述涂層以基本上除去所述孔和裂紋來(lái)對(duì)其進(jìn)行改善。導(dǎo)致增多的摩擦熱的對(duì)涂層的更侵略性的加工除了修平加工的涂層之后還會(huì)促進(jìn)所述涂層與鎂基材發(fā)生一些混合或合金化，并提供基材與涂層之間更好的結(jié)合。加工可使用被做成圓柱形式并由適合地耐磨材料例如硬化工具鋼或碳化物或陶瓷制成的工具來(lái)完成。如圖4所示，繞其圓柱軸42旋轉(zhuǎn)的圓柱工具40通常垂直于板表面49在箭頭44所示方向上取向，并在箭頭45所示方向上在壓力P下壓入沉積在板48上的表面涂層50中。表面涂層50的特征在于具有孔52和裂紋54的粗糙表面56，其使得不足以在板48上形成保護(hù)阻擋涂層以在暴露于含水電解質(zhì)時(shí)使板48不易受腐蝕。涂層50的表面56的摩擦熱與外加壓力P的結(jié)合用于修平和平整涂層50，以致當(dāng)工具40在箭頭47方向前進(jìn)時(shí)，形成基本光滑的表面56’且修復(fù)了孔52和裂紋54留下基本上無(wú)孔無(wú)裂紋的改善的涂層50’。對(duì)表面的更侵略性的加工，例如通過(guò)增大工具轉(zhuǎn)速、降低移動(dòng)速度或增大外加壓力的某種適合的組合，可以使一部分板表面49與加工態(tài)涂層50混合和摻合。相對(duì)于無(wú)涂層的鎂合金，這樣一個(gè)合金化的涂層將給予提高的腐蝕保護(hù)，但與非合金化的鋁或鋁合金涂層相比盡管涂層向板的增強(qiáng)的粘著是可以預(yù)期的但也將導(dǎo)致保護(hù)作用的一些損失。通過(guò)圖4所示的構(gòu)造，可以轉(zhuǎn)移和推開一些涂層而不是將其輸入工具表面46下面。例如，考慮小材料塊58，其可被前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)工具剪切掉和拋到一邊。這種涂層損失是不期望的，因?yàn)樗鶔仐壍牟牧媳活A(yù)期會(huì)填充涂層中的任何凹坑。涂層材料的任何損失都可能導(dǎo)致涂層50中的任何深凹坑，例如在60處，通過(guò)工具40的表面46之下卻保持未被填滿(unfilled)。為使材料損失最小化和確保更好地將表面材料輸入工具的旋轉(zhuǎn)面之下，可以將工具40’的涂層接觸面46’成型為凸起的而非平的。優(yōu)選地，將具有圖5中的凸起涂層接觸工具端46’的工具適當(dāng)?shù)貎A斜從而使其圓柱軸42’相對(duì)板表面49的法線傾斜以在任何情況下最大化所述工具的涂層接觸面46’的與涂層接觸的部分。如在圖4的實(shí)施方案中一樣，工具40’在箭頭47的方向前進(jìn)的同時(shí)繞其圓柱軸42’沿箭頭44’的方向旋轉(zhuǎn)。板48上的涂層50，同樣包含孔52和裂紋54，它們?cè)谛奁奖砻?6時(shí)被填充以產(chǎn)生具有基本上光滑的表面156的無(wú)孔無(wú)裂紋的涂層150。上述實(shí)施方案可用于根據(jù)需要涂覆一個(gè)板表面或兩個(gè)板表面的全部。當(dāng)考慮常規(guī)腐蝕時(shí)，這樣一個(gè)廣闊的涂層可能是有利的。然而在許多板材車身零件中，更需要考慮的是由于鎂板與更難被腐蝕的金屬如鋁或鋼在有電解質(zhì)的情況下接觸所產(chǎn)生的電偶腐蝕。通過(guò)確保只涂覆那些與所述更難腐蝕的金屬非常接近的或接觸的鎂板部分可以有效地減少電偶腐蝕。那些部分在涂覆后將最成本有效地抑制電偶腐蝕而無(wú)需涂覆整個(gè)板面積。由于向平板上施加涂層相對(duì)容易，所以在沖壓之前向未變形的板上施加涂層以前被認(rèn)為是正確的。但應(yīng)理解，對(duì)在強(qiáng)力施加的工具作用下，修平涂層的需要為本發(fā)明的方法提供了進(jìn)一步的支持。由于沖壓的制品一般是柔性的且容易扭曲，要求的機(jī)械加工可能會(huì)扭曲或破壞所述制品。大多數(shù)金屬板沖壓件在成形之后進(jìn)行修剪，通常通過(guò)使用配合模剪切。剪切動(dòng)作將暴露冷加工的鎂邊緣且通常還會(huì)導(dǎo)致形成毛刺，兩者都會(huì)促進(jìn)腐蝕。在許多車身組件中，如覆蓋板(如門、提升門、行李箱蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)蓋)，使用卷邊凸緣來(lái)將一塊成形的板固定到另一塊。如圖6所示，在卷邊凸緣70中，第一塊板的通常平的或未變形的板邊緣部分72放置在第二塊板76的內(nèi)表面74上。通常，板76已經(jīng)繞其外周預(yù)彎曲以形成直立的凸緣78，其位置已確定以緊密地容納第一塊板。當(dāng)在箭頭80所示方向上進(jìn)一步彎曲凸緣78時(shí)，第一個(gè)板的板邊緣部分72被夾在板86的無(wú)凸緣部分和凸緣82的內(nèi)表面74和74’之間。在凸緣構(gòu)造中，板邊緣84 (其可以對(duì)應(yīng)于圖3的制品邊緣28)對(duì)于施加于車身上的常規(guī)腐蝕抑制處理如涂料來(lái)說(shuō)基本上是不能達(dá)到的。由于在向板上施加鋁冷噴涂表面處理之后產(chǎn)生剪切邊84，所以涂料或其它阻擋涂層保護(hù)措施的任何缺失都可能導(dǎo)致在切邊處開始腐蝕并向內(nèi)蔓延直至變得可見。切邊的重冷加工條件和可能存在的任何毛刺、突出的參差不齊的薄邊都會(huì)促進(jìn)這類腐蝕。這兩個(gè)特性如果在剪切邊84處存在則都會(huì)促進(jìn)侵略性腐蝕侵蝕。因此需要通過(guò)向切邊施加與施加在最初的平板表面上類似的鋁基涂層來(lái)增強(qiáng)對(duì)板提供的腐蝕保護(hù)。優(yōu)選，在首先從剪切邊上除去任何毛刺之后再施加任何涂層。圖7顯示了兩個(gè)表面上都涂有延性阻擋涂層156的板94的一部分的截面示意圖，還顯示了具有毛刺的剪切邊。附著于板72的面84上的向下延伸的毛刺85并沒(méi)有很好地附著于板94，可以在進(jìn)一步的處理過(guò)程中或在使用中敲掉。如果在涂以合金之后再敲掉所述毛刺，則鎂板將在毛刺的根87處暴露，使得能夠被電解質(zhì)接近和促進(jìn)鎂板的腐蝕。為預(yù)先阻止這種可能，可以對(duì)板邊緣進(jìn)行處理以在施加延性涂層之前除去任何毛刺。通常，如圖7所示，剪切邊既不是垂直于板表面的直角的也不光滑，而是由翻轉(zhuǎn)(rolled-over)截面184、光亮截面284和粗糙斷裂截面384構(gòu)成。由于下面所詳細(xì)記述的原因，還優(yōu)選修平所述剪切邊和使其呈直角或垂直于板表面。圖8中顯示了與剪切邊相互作用的適于同時(shí)實(shí)現(xiàn)毛刺去除和邊緣修平/直角化的工具。工具89通常形狀為倒著寫的字母’T’且繞與所述’T’的縱軸對(duì)準(zhǔn)的軸99在箭頭95所示方向上旋轉(zhuǎn)，其具有適于與剪切邊84接合的第一組切割邊緣91和適于與毛刺85接合的第二組切割邊緣93。由此，通過(guò)使剪切的板72前進(jìn)與工具89接合，切割邊緣91將直角剪切邊84而切割邊緣93將除去毛刺85。然后可以繞所有剪切邊的周邊推進(jìn)所述工具，以產(chǎn)生直角的、無(wú)毛刺的切邊。如果優(yōu)選拋光而非切割所述邊緣，則可以通過(guò)使用與所示工具具有相似幾何形狀但沒(méi)有所述切割邊緣的工具來(lái)拋光所述邊緣。拋光工具產(chǎn)生的摩擦和熱能夠通過(guò)材料的流動(dòng)和重定位而將所述邊緣再成型為要求的構(gòu)造。例如，可將材料從那些存在多余材料的區(qū)域，如光亮截面284和毛刺85，移到材料不足的區(qū)域，如斷裂截面384，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的邊緣幾何形狀。如果可以向這種拋光工具與所述板邊緣之間的間隙中輸入鋁或其它合適的粉末，則結(jié)合由所述拋光處理產(chǎn)生的邊緣再成型可能可以將至少一些鋁附著在所述板邊緣上。還可以采用前面記述的冷噴涂方法涂覆所述直角的、無(wú)毛刺的邊緣。所述處理可能是有效的，但冷噴涂方法不是很適于向約I毫米左右寬的薄邊緣上施加鋁，因此預(yù)期可能出現(xiàn)顯著的過(guò)噴。圖9顯示了一種可能更有效的向所述直角的、無(wú)毛刺的邊緣施加延性金屬涂層的方法，圖中顯示鋁合金圓柱86在進(jìn)行如箭頭90所示的往復(fù)垂直運(yùn)動(dòng)的同時(shí)按箭頭88所示旋轉(zhuǎn)。可以理解，所述往復(fù)垂直運(yùn)動(dòng)的幅度(extent)不能大于鋁合金圓柱86的長(zhǎng)度。在于箭頭96方向施加的荷載P’下，圓柱86與鎂板94的直角的、無(wú)毛刺的邊緣92加壓接觸。隨著板邊緣92在圓柱86的表面上描繪出螺旋狀的路徑98，材料被從圓柱86上轉(zhuǎn)移和作為鋁合金涂層100沉積在板邊緣92上。沿箭頭103所示方向移動(dòng)板94的邊緣92使得能夠覆蓋邊緣92的整個(gè)幅度，并且通過(guò)在板角處適當(dāng)調(diào)節(jié)所述移動(dòng)方向，例如如箭頭103’所示，可以涂覆板94的整個(gè)邊緣?？梢岳斫?，具有在邊緣取向上的突變的有棱角的板角將給鋁合金涂層的均勻沉積造成困難。由此，優(yōu)選給予板角以例如在角105處所示的平面圖半徑(plan view radius)。這最直接地可以通過(guò)在剪切模中使角處成圓角從而使剪切邊具有要求的輪廓來(lái)實(shí)現(xiàn)，但如果這實(shí)現(xiàn)不了，則可以對(duì)切割機(jī)89的路徑加以規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的半徑。由于純鎂和鋁具有分別為約650°C和660°C的相近熔點(diǎn)，所以可能需要對(duì)鋁圓柱進(jìn)行預(yù)熱以保證鋁沉積在鎂板上同時(shí)抑制鎂沉積到鋁圓柱上的任何傾向?？梢允褂萌魏芜m合的加熱裝置，包括電阻加熱或使用激光的激光加熱，其中所述加熱裝置追隨所述螺旋狀接觸路徑86的運(yùn)動(dòng)。但方便的方法是使用安裝在拋物面反射器102焦點(diǎn)處的線性紅外加熱燈101來(lái)產(chǎn)生指向圓柱86的熱輻射平行流104。可以協(xié)調(diào)圓柱90的所述旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)以確保圓柱沿其長(zhǎng)度的大概均勻的磨損?？梢允褂煤穸壬源笥诎?4的厚度且定位為接合邊緣92的非往復(fù)的圓盤(未顯示)。但隨著時(shí)間的推移，這種圓盤將產(chǎn)生凹槽，其可能妨礙鋁沉積和要求頻繁更換圓盤?；蛘?，可以使用非往復(fù)但可調(diào)節(jié)的鋁合金圓柱且當(dāng)任何凹槽達(dá)到不可接受的深度時(shí)將所述圓柱重新定位以使所述圓柱的另一部分與邊緣92發(fā)生接觸?！╀X合金涂層100沉積之后，就可使用旋轉(zhuǎn)工具以類似于前面所述的方式壓在所述涂層上對(duì)其進(jìn)行加工和成型。圖10顯示了一種適合的工具。工具106為具有橢圓形的腰部截面108的圓柱工具，其中所述腰部截面108僅在幅度大于板94厚度的一部分工具上延伸。適合地，所述腰部截面可以在板厚度的110%和160%之間。除了通過(guò)圖9的方法施加在直角邊緣92上的鋁合金涂層100之外，板94還在其每個(gè)表面上具有預(yù)先施加和修平的涂層156。涂層100顯示不規(guī)則表面120且可能包括缺陷，如裂紋54、孔52和在83處的不完全覆蓋區(qū)，這些缺陷可能允許電解質(zhì)接近鎂板94?？蓪?duì)涂層100進(jìn)行修平，以擴(kuò)展和加工整個(gè)切邊表面上的涂層，和通過(guò)使繞其圓柱軸112在箭頭110所示方向上旋轉(zhuǎn)的工具106與涂層100在加壓下發(fā)生接觸來(lái)修平和加工所述涂層從而使其變得基本上無(wú)裂紋和無(wú)孔。這樣一種程序的結(jié)果如圖11所示，其中加工后的涂層100’已被修平，形成與縮減的工具截面108互補(bǔ)的輪廓表面120’。加工后的涂層100’基本上完全覆蓋切邊92 (包括早先無(wú)涂層的區(qū)域83 (圖10))同時(shí)修復(fù)裂紋54和孔52 (圖10)。由于鋁和鎂的強(qiáng)度相似，工具106施加的壓力可能在將原本直角的邊緣92 (圖10)再成型為成型邊緣92’中也有用。已經(jīng)以其可能被應(yīng)用于模壓金屬板鎂制品的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明可廣泛地應(yīng)用于任何鎂制品，包括那些通過(guò)澆鑄、鍛造和機(jī)械加工以及它們的任意組合制造的鎂制品。當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于通常通過(guò)這些方法制造的能夠更好地接受涂覆、修平載荷而不破壞的更堅(jiān)固的鎂制品時(shí)，可以在制品已被處理成最終形狀和可能地稍微尺寸不足以接納涂層厚度之后施加防腐涂層。由此可將適當(dāng)固定的制品暴露于冷噴涂噴嘴，適當(dāng)?shù)赜藐P(guān)節(jié)連接和控制制品或噴嘴或兩者以在制品上任何要保護(hù)的區(qū)域施加適合厚度的延性金屬涂層。然后可以使用類似于圖5中的40’所示的旋轉(zhuǎn)圓柱工具修平涂層。同樣可能需要用關(guān)節(jié)連接工具和/或制品以使能夠接近所有涂覆區(qū)域?？赏ㄟ^(guò)在涂覆步驟將所述工具或噴嘴安裝在可編程的機(jī)器人臂上來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)連接，但也可使用專用的自動(dòng)裝置。如果要求完全覆蓋，或者如果所述固定不合理地限制了噴涂或工具接近，則可以從其固定物上可能不止一次卸下所述制品并或者在所述固定物之內(nèi)重定位或者安裝在另一固定物上以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述制品表面的適當(dāng)?shù)慕咏＞玩V合金板上的鋁或鋁合金涂層對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施也適用于其它板材，例如鋼，以及其它延性金屬涂層，例如鋅。
權(quán)利要求
1.耐腐蝕的鎂基合金沖壓板制品，其包括具有在制品使用時(shí)預(yù)期會(huì)暴露于腐蝕性介質(zhì)的表面，至少一部分所述表面具有延性金屬顆粒的噴涂涂層，所述噴涂涂層經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和修平以使其對(duì)于所述腐蝕性介質(zhì)是不滲透性的。
2.權(quán)利要求1的耐腐蝕的鎂合金制品，其中所述延性金屬涂層絕大多數(shù)為鋁或絕大多數(shù)為鋅。
3.制造在其使用時(shí)預(yù)期會(huì)暴露于腐蝕性介質(zhì)的耐腐蝕的鎂基合金制品的方法，包括步驟 通過(guò)以下步驟在所述鎂制品的至少一個(gè)表面上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述鎂合金制品并由此提高所述鎂合金制品的耐腐蝕性 在所述鎂合金制品的表面的至少一部分上噴涂延性金屬顆粒以形成預(yù)定厚度的延性金屬層；和 用在壓力下施加于所沉積的延性金屬上的旋轉(zhuǎn)工具機(jī)械加工和修平所沉積的金屬以形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層。
4.權(quán)利要求3的制造耐腐蝕的鎂基合金制品的方法，其中所述噴涂的延性金屬絕大多數(shù)為鋁或絕大多數(shù)為鋅，且沉積的平均厚度為約40-400微米。
5.制造在其使用時(shí)預(yù)期會(huì)暴露于腐蝕性介質(zhì)的耐腐蝕的沖壓板鎂基合金制品的方法，包括步驟 通過(guò)以下步驟在鎂基合金板的至少一個(gè)表面上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述鎂合金板并由此提高所述鎂板的耐腐蝕性 在所述鎂合金板的表面的至少一部分上沉積延性金屬層；和 用在壓力下施加于所沉積的金屬上的旋轉(zhuǎn)工具機(jī)械加工和修平所沉積的延性金屬以形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層；然后， 沖壓所述涂覆的鎂板以在所述鎂板中形成要求的形狀； 修剪所述成型的鎂板以形成制品，所述制品具有至少一個(gè)剪切邊；接著， 通過(guò)以下步驟在所述制品的所述邊上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述合金板邊的至少某些部分并由此提高所述鎂板邊的耐腐蝕性 在所述板邊的所述部分上沉積所述延性金屬涂層； 在壓力下用耐用旋轉(zhuǎn)工具接觸所述板的所述涂覆的部分上的某一位置以加工和修平所述延性金屬涂層從而使其變得基本上無(wú)裂紋無(wú)孔；和 使所述工具繞所述制品的所述涂覆邊部分前進(jìn)直至所述工具已經(jīng)加工和修平了所有所述涂層。
6.權(quán)利要求5的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，其中通過(guò)冷金屬噴涂沉積預(yù)定平均厚度的延性金屬層，且沉積在所述板邊的所述部分上的所述延性金屬是通過(guò)冷金屬噴涂沉積的。
7.權(quán)利要求5的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，進(jìn)一步包括在施加所述延性金屬之前成型所述剪切邊。
8.權(quán)利要求7的制造耐腐蝕的沖壓板鎂制品的方法，其中所述板邊上的所述延性金屬的涂層是如下沉積的在壓力下用繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)的延性金屬圓柱的圓柱面與所述板接觸以轉(zhuǎn)移和沉積一些所述延性金屬在所述板邊上，并同時(shí)沿所述板邊移動(dòng)所述延性金屬圓柱。
9.在剪切鎂合金板的邊上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬涂層適于防止電解質(zhì)接近所述鎂合金板邊并由此提高所述鎂板邊的耐腐蝕性，所述方法包括 成型所述剪切鎂合金板邊的至少一段以提供無(wú)毛刺和基本上直角的邊； 在壓力下用繞其圓柱軸旋轉(zhuǎn)的延性金屬圓柱的圓柱面接觸所述直角的板邊段以轉(zhuǎn)移和沉積一些所述延性金屬在所述直角的板邊上，并同時(shí)繞所述直角的板邊移動(dòng)所述延性金屬的旋轉(zhuǎn)圓柱； 在壓力下用耐用旋轉(zhuǎn)工具接觸直角板邊的具有延性金屬沉積物的所述段上的某一位置以加工和修平所述延性金屬?gòu)亩蛊渥兊没旧蠠o(wú)裂紋無(wú)孔；和 繞所述直角板邊的其上沉積了所述延性金屬的所述段移動(dòng)所述工具。
10.權(quán)利要求9的在剪切鎂板的邊上形成基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬涂層的方法，其中所述延性金屬圓柱具有一個(gè)長(zhǎng)度，所述方法進(jìn)一步包括沿所述延性金屬圓柱的圓柱軸向所述延性金屬圓柱施加往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及加熱所述延性金屬圓柱。
全文摘要
板鎂合金制品的耐腐蝕性可通過(guò)在至少選擇的表面和切邊或剪切邊上向制品施加基本上無(wú)裂紋無(wú)孔的延性金屬層來(lái)提高。示例的延性金屬可以為鋁或其合金。記述了施加這種延性金屬層的兩種方法。在一種方法中，其適合于鎂合金表面的延伸區(qū)域且在沖壓所述制品之前施加，通過(guò)冷金屬噴涂沉積涂層并通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)工具機(jī)械加工使其變得基本上無(wú)裂紋無(wú)孔。在第二種方法中，其適合于切邊或剪切邊且預(yù)定在所述制品完全成形之后施加，通過(guò)與旋轉(zhuǎn)的延性金屬主體在壓力下接觸以使涂層材料從所述延性金屬主體轉(zhuǎn)移到所述切邊上來(lái)涂覆制品的板邊。通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)工具機(jī)械加工可以再次使涂層變得基本上無(wú)裂紋無(wú)孔。還記述了將兩種實(shí)施方案都引入常規(guī)的板金屬?zèng)_壓工藝以形成耐腐蝕的沖壓鎂制品。
文檔編號(hào)B32B15/01GK103009700SQ201210353678
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者A.K.薩赫德夫, J.T.卡特, B.E.卡爾森, G.宋 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司