本發(fā)明涉及鎂合金型材制造技術領域，尤其是涉及一種中空薄壁管狀鎂合金型材的擠壓成型工藝。

背景技術：

鎂合金是目前工業(yè)應用中最輕的金屬結構材料之一，具有較高的比強度、比剛度以及良好的鑄造、減震、切削加工和尺寸穩(wěn)定性等性能,早已引起了航空工業(yè)和汽車工業(yè)的注意。

通過擠壓工藝制備鎂合金管材也已進入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段，且主要用于自行車和高檔轎車上。但是制備中空薄壁狀鎂合金型材且具有較高精度、高性能的擠壓成型工藝尚不成熟。

與常用金屬鋼和鋁合金相比，鎂合金的塑性成型性能相對較差，使用鎂合金為原料通過常規(guī)的擠壓工藝制備鎂合金型材時，存在擠壓成型缺陷較大和連續(xù)生產(chǎn)較為困難的缺陷。尤其是制備復雜截面或中空薄壁狀鎂合金型材，其尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性難以保證，且制備得到的鎂合金型材的耐磨、耐腐蝕性差，大大影響鎂合金型材的大規(guī)模應用，因此急需研發(fā)一種新的管狀鎂合金型材擠壓成型工藝。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決上述問題而提供一種中空薄壁管狀鎂合金型材的擠壓成型工藝，用以提高制備出的中空薄壁管狀鎂合金型材的尺寸精度與穩(wěn)定性，以解決現(xiàn)有技術擠壓成型工藝在制備中空薄壁管狀鎂合金型材時的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種中空薄壁管狀鎂合金型材的擠壓成型工藝。

一種中空薄壁管狀鎂合金型材的擠壓成型工藝，包括鎂合金坯料預處理步驟和擠壓步驟。

鎂合金預處理步驟包括：將設定比例的鎂合金坯料置于惰性氣體氣氛中加熱至300℃并保溫12～24小時后作第一次分級均勻化處理，然后制成鑄棒，并對鑄棒作第二次分級均勻化處理。

擠壓步驟具體包括以下步驟：

步驟S21、將擠壓模具和擠壓筒進行加熱，擠壓筒加熱至370℃～415℃，擠壓模具加熱至375～420℃，隨后將擠壓模具裝入擠壓筒內(nèi)；

步驟S22、將鑄棒送入擠壓機內(nèi)進行擠壓成型，得到中空薄壁管狀鎂合金型材；

步驟S23、待擠壓成型得到中空薄壁管狀鎂合金型材的溫度降至200～240℃，使用自動矯直機進行矯直處理，以控制壁厚在0.9±0.02mm的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的擠壓成型工藝還包括：在步驟S23之后對中空薄壁管狀鎂合金型材作第三次分級均勻化處理。

本發(fā)明的擠壓成型工藝還包括：對擠壓成型的中空薄壁管狀鎂合金型材表面進行化學氣相沉積制備碳化鎢過渡層，具體為：以石墨和鎢共同為陰電極，通入乙炔氣體，以在鎂合金型材表面利用等離子體化學氣相沉積法沉積碳化鎢過渡層，操作參數(shù)設置如下：真空度：在2～5小時內(nèi)降低至1.6×10^-4Pa～8×10^-4Pa，溫度：在2～3小時內(nèi)由室溫升至350℃；乙炔氣體流量：7～9sccm。

本發(fā)明的擠壓成型工藝還包括：對擠壓成型的中空薄壁管狀鎂合金型材表面進行磁控濺射鍍膜，具體為：在氬氣氣氛中，以碳化鎢為靶材，在已經(jīng)沉積在鎂合金型表面的碳化鎢過渡層上利用磁控濺射沉積鉻膜層，操作參數(shù)設置如下：真空度：6.7×10^-3Pa～7.1×10^-1Pa、氬氣流量：10～50sccm、濺射時間：30～60min、沉積溫度：350～680℃。

有益效果：首先，在本發(fā)明的擠壓成型工藝過程中進行了三次分級均勻化處理，包括對鎂合金坯料及其制備而成的鎂合金鑄棒采用分級均勻化處理，還包括對擠壓成型的管狀鎂合金型材作分級均勻化處理，這樣能夠使得鎂合金鑄態(tài)組織更加均勻,晶粒更加細小，可以更加有效地吸收位錯和協(xié)調(diào)變形,使得細化后的擠壓組織更加均勻，從而提高鎂合金的力學性能；

同時，本發(fā)明采用化學氣相沉積與磁控濺射鍍膜相結合的方法在鎂合金型材表面制備復合涂層，通過優(yōu)化工藝，在中空薄壁管狀鎂合金型材表面沉積碳化鎢過渡層和鉻膜層，通過碳化鎢過渡層的制備，明顯改善了后續(xù)鉻膜層與基體間的結合力，由此可以彌補鎂合金型材在擠壓過程中晶格缺陷，顯著提高鎂合金型材表面的耐磨性能以及耐腐蝕性能。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明制備的一種中空薄壁管狀鎂合金型材的截面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

實施例1

本實施例的一種中空薄壁管狀鎂合金型材的擠壓成型工藝，鎂合金成分質量百分比為：Al:3.4wt.％，Zn:1.5wt.％，Mn:0.4wt.％，Si≤0.02wt.％，Cr≤0.002wt.％，余量為Mg及不可去除雜質，包括鎂合金坯料預處理步驟和擠壓步驟，鎂合金坯料預處理步驟包括：步驟S11、將鎂合金坯料進行預熱處理，即送入電阻爐中在惰性氣體氛圍中加熱至300℃并保溫12～24小時，惰性氣體可選氦氣或氬氣，對鎂合金坯料預熱處理能夠使鎂合內(nèi)部組織結構均勻化。鎂合金坯料預熱后對其進行分級均勻化處理，即首先將鎂合金坯料加熱至335℃并保溫4小時，然后加熱至368℃并保溫8小時，將經(jīng)過分級均勻化處理的鎂合金坯料送入熔煉爐中進行將熔制，熔煉爐的溫度控制在630℃～650℃；步驟S12、采用半連續(xù)鑄造法將熔制得到的鎂合金原料制成鎂合金鑄棒；步驟S13、對鎂合金鑄棒進行分級均勻化處理，即先將鑄棒送入電阻爐加熱至390℃并保溫2小時，隨后加熱至410℃并保溫5小時，最后加熱至437℃并保溫1小時，這樣使得鎂合金鑄棒組織更加均勻,晶粒更加細小，可以更加有效地吸收位錯和協(xié)調(diào)變形，易于擠壓成型。擠壓步驟包括：步驟S21、使用模溫機對擠壓模具進行加熱，溫度加熱至395℃，同時打開擠壓機對擠壓筒進行加熱，溫度至400℃，并將擠壓模具裝入擠壓筒內(nèi)，本發(fā)明的擠壓機選用的是臥式擠壓機；步驟S22、將鎂合金鑄棒送入臥式擠壓機內(nèi)進行擠壓成型，擠壓成型得到中空薄壁管鎂合金型材，其中擠壓機的擠壓桿的推桿速率為6m/min，擠壓比為50；步驟S23、待擠壓成型得到中空薄壁管鎂合金型材的溫度降至在200～240℃時，對其使用自動矯直機進行矯直處理，得到的中空薄壁管狀鎂合金型材壁厚為0.92mm，如圖1所示。對經(jīng)過矯直處理的中空薄壁管狀鎂合金型材進行分級均勻處理，即將中空薄壁管狀鎂合金型材加熱至150℃并保溫2小時，隨后加熱至215℃并保溫3小時，這樣能夠消除中空薄壁管狀鎂合金型材在擠壓過程中形成的應力，提高了中空薄壁管狀鎂合金型材的韌性。

同時，為了提高中空薄壁管狀鎂合金型材的耐磨性能，首先對擠壓成型的中空薄壁管狀鎂合金型材進行表面化學氣相沉積制備碳化鎢過渡層，具體為：以石墨和鎢共同為陰電極，通入乙炔氣體，以在鎂合金型材表面利用等離子體化學氣相沉積法沉積碳化鎢過渡層，操作參數(shù)設置如下：真空度：在2～5小時內(nèi)降低至1.6×10^-4Pa～8×10^-4Pa，溫度：在2～3小時內(nèi)由室溫升至350℃；乙炔氣體流量：7～9sccm。通過碳化鎢過渡層的制備，明顯改善了后續(xù)鉻膜層與基體間的結合力。隨后對中空薄壁管狀鎂合金型材進行磁控濺射鍍膜，其具體條件為：在氬氣氣氛中，以碳化鎢為靶材，在已經(jīng)沉積在鎂合金型表面的碳化鎢過渡層上利用磁控濺射沉積鉻膜層，操作參數(shù)設置如下：真空度：6.7×10^-3Pa～7.1×10^-1Pa、氬氣流量：10～50sccm、濺射時間：30～60min、沉積溫度：350～680℃。由此可以有效彌補鎂合金型材在擠壓過程中形成的晶格缺陷，顯著提高鎂合金型材表面的耐磨性能以及耐腐蝕性能，使其能夠適用于各種嚴酷的環(huán)境。

實施例2

本實施例的擠壓成型工藝和實施例1主要是在鎂合金坯料成分以及各個階段溫度上有所區(qū)別，在實際生產(chǎn)過程中通過調(diào)整鎂合金坯料的成分以及在各個階段的溫度，能夠得到企業(yè)所需尺寸的鎂合金型材。在本實施例中，鎂合金成分質量百分比為：Al:3.3wt.％，Zn:1.2wt.％，Mn:0.38wt.％，Si≤0.025wt.％，Cr≤0.003wt.％，余量為Mg及不可去除雜質，鎂合金坯料的均勻化處理，即首先將鎂合金坯料加熱至350℃并保溫4小時，然后加熱至375℃并保溫8小時對，鎂合金鑄棒進行分級均勻化處理，即先將鑄棒送入電阻爐加熱至,400℃并保溫2小時，隨后加熱至420℃并保溫5小時，最后加熱至445℃并保溫1小時，對經(jīng)過矯直處理的中空薄壁管狀鎂合金型材進行分級均勻處理，即將中空薄壁管狀鎂合金型材加熱至180℃并保溫2小時，隨后加熱至230℃并保溫3小時，最終所得的中空薄壁管狀鎂合金型材的壁厚為0.9mm。

實施例3

本實施例的擠壓成型工藝和實施例1主要是在鎂合金坯料成分以及各個階段溫度上有所區(qū)別，在本實施例中，鎂合金成分質量百分比為：Al:3.8wt.％，Zn:1.8wt.％，Mn:0.42wt.％，Si≤0.03wt.％，Cr≤0.002wt.％，余量為Mg及不可去除雜質，鎂合金坯料的均勻化處理，即首先將鎂合金坯料加熱至320℃并保溫4小時，然后加熱至360℃并保溫8小時對，鎂合金鑄棒進行分級均勻化處理，即先將鑄棒送入電阻爐加熱至,380℃并保溫2小時，隨后加熱至405℃并保溫5小時，最后加熱至430℃并保溫1小時，對經(jīng)過矯直處理的中空薄壁管狀鎂合金型材進行分級均勻處理，即將中空薄壁管狀鎂合金型材加熱至150℃并保溫2小時，隨后加熱至215℃并保溫3小時，最終所得的中空薄壁管狀鎂合金型材的壁厚為0.88mm。。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選方式，應當指出，對于本領域技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干相似的變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。