一種高強度耐腐蝕的金屬板材的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬板材技術領域，尤其涉及一種高強度耐腐蝕的金屬板材的制備方法。
【背景技術】
[0002]高強度金屬板材熱成形技術也稱作熱沖壓技術，越來越受到工業界的關注。熱成形工藝的技術優勢是:能夠成形強度高達1500MPa的復雜承載零部件；高溫下，材料塑性、成形性好，能一次成形復雜的沖壓件；高溫下成形能消除回彈影響，零件精度高，成形質量好。
[0003]在普通金屬板材熱成形工藝中，板材在加熱爐里加熱，隨后將紅熱的板材送入有冷卻系統的模具內沖壓成形，同時被具有快速均勻冷卻系統的模具冷卻淬火，從而得到超高強度比的零部件。上述方法可以得到高強度金屬板材，但耐腐蝕性能不佳。

【發明內容】

[0004]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種高強度耐腐蝕的金屬板材的制備方法，所得金屬板材具有高強度，而且耐腐蝕性能好。
[0005]本發明提出的一種高強度耐腐蝕的金屬板材的制備方法，包括如下步驟:
51、將鋁錠、鋁-鉻合金、鋁-硅合金、鋁-鐵合金、鋁-鈦合金、鋁-硼合金、鋁-稀土合金和鎂錠在760?780°C熔煉形成合金液，再在800?820°C進行除氣精煉，然后在770?790°C下保溫靜置30?50min，澆鑄得到鑄錠；在澆鑄前進行合金液成分調控，調控后合金液的成分按質量分數包括:絡1.3?1.6%，硅0.2?0.5%，鐵1.1?1.4%，鈦0.9?1.3%，硼0.01?0.04%，稀土 1.2?2.3%，鎂0.5?1.2%，余量為鋁和不可避免的雜質；
52、將鑄錠進行水冷，然后進行熱乳，鑄錠進乳溫度為440?455°C，終乳溫度330?350°C，冷卻后獲得熱乳鋁合金板；
53、將熱乳鋁合金板進行人工時效得到第一鋁合金板材，人工時效溫度為165?185°C，人工時效時間為3?3.4h ;
54、將第一鋁合金板材浸入丙酮中進行超聲清洗，清洗時間為25?30min，清洗溫度為68?72°C，取出干燥后在室溫下浸入乙醚中16?18min，然后取出置于真空室中進行干燥得到第二鋁合金板材；
55、將第二鋁合金板材置于陰極電弧設備中，抽真空維持負壓為300?500Pa，用Ar+粒子轟擊第二鋁合金板材表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到高強度耐腐蝕的金屬板材，其中第二鋁合金板材負偏壓為-120?-160V，沉積溫度為420?450°C，涂層耐磨球的涂層厚度為2?6μπι，涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為15?18:2?5:20 ?24。
[0006]優選地，SI中，將鋁錠加入熔化爐中，在765?775°C下，鋁錠熔化為液態后，加入鋁-鉻合金、鋁-硅合金、鋁-鐵合金、鋁-鈦合金、鋁-硼合金、鋁-稀土合金熔化后，加入鎂錠，形成合金液。
[0007]優選地，SI中，調控后合金液的成分按質量分數包括:鉻1.4?1.5%，硅0.3?0.4%，鐵1.2?1.3%，鈦I?1.2%，硼0.02?0.03%，稀土 1.8?2%，鎂0.8?1%，余量為鋁和不可避免的雜質。
[0008]優選地，S3中，將熱乳鋁合金板進行人工時效得到第一鋁合金板材，人工時效溫度為170?180°C，人工時效時間為3.2?3.3h。
[0009]優選地，S4中，將第一鋁合金板材浸入丙酮中進行超聲清洗，清洗時間為26?28min，清洗溫度為69?71 °C，取出干燥后在室溫下浸入乙醚中16.5?17.8min，然后取出置于真空室中進行干燥得到第二鋁合金板材。
[0010]優選地，S5中，陰極電弧設備包括真空系統、陰極電弧蒸發源、偏壓系統、供氣系統、節流閥系統、加熱系統、測溫系統、工件轉架系統、冷卻水系統和控制系統。
[0011]本發明優化了鋁合金的合金成分和合金化工藝，調控了鋁、鎂、硅三種元素的配比，獲得Mg2Si和1&六13兩種強化相成分基礎，為最終獲得性能良好的金屬板材奠定基礎，再摻加鉻元素與鋁、鎂、硅三種元素配合，不僅能進一步提高強度，而且耐腐蝕性能好；通過將澆鑄-水冷-熱乳-冷卻進行綜合考慮和工藝協同，形成連鑄連乳，并對工藝參數進行合理設定，使得金屬板材成形過程中，形變合理，并在熱乳過程中同步完成合金元素的固溶處理，并進一步控制熱乳后鋁合金溫度，防止合金元素自然時效造成強度損失，為后續的人工時效獲得良好強化效果做準備；通過制定良好的人工時效參數，充分發揮合金元素的強化作用，形成分布良好的強化相，從而使得最終得到的金屬板材具有良好的機械性能和抗腐蝕性能；采用陰極電弧蒸鍍的方法在球型合金基質表面鍍TiAlN涂層，TiAlN涂層厚度為2-6 μ m，TiAlN涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為15?18:2?5:20?24，利用氮化物提高耐磨球耐磨性能，滿足實際使用過程中對金屬板材的要求，經檢測發現金屬板材硬度可達70HRC以上，而TiAlN涂層中鈦、鋁按上述摩爾比配合，在涂層表面形成致密的保護膜，顯著提高耐熱、耐腐蝕和耐氧化的性能，還提高本發明的使用壽命，間接降低了使用成本。
【具體實施方式】
[0012]下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0013]實施例1
本發明提出的一種高強度耐腐蝕的金屬板材的制備方法，包括如下步驟:
51、將鋁錠、鋁-鉻合金、鋁-硅合金、鋁-鐵合金、鋁-鈦合金、鋁-硼合金、鋁-稀土合金和鎂錠在760°C熔煉形成合金液，再在820°C進行除氣精煉，然后在770°C下保溫靜置50min，饒鑄得到鑄錠；在饒鑄前進行合金液成分調控，調控后合金液的成分按質量分數包括:鉻1.3%，硅0.5%，鐵1.1%，鈦1.3%，硼0.01%，稀土 2.3%，鎂0.5%，余量為鋁和不可避免的雜質；
52、將鑄錠進行水冷，然后進行熱乳，鑄錠進乳溫度為455°C，終乳溫度330°C，冷卻后獲得熱乳鋁合金板；
53、將熱乳鋁合金板進行人工時效得到第一鋁合金板材，人工時效溫度為185°C，人工時效時間為3h ；
54、將第一鋁合金板材浸入丙酮中進行超聲清洗，清洗時間為30min，清洗溫度為68°C，取出干燥后在室溫下浸入乙醚中18min，然后取出置于真空室中進行干燥得到第二鋁合金板材；
S5、將第二鋁合金板材置于陰極電弧設備中，抽真空維持負壓為300Pa，用Ar+粒子轟擊第二鋁合金板材表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到高強度耐腐蝕的金屬板材，其中第二鋁合金板材負偏壓為-160V，沉積溫度為420°C，涂層耐磨球的涂層厚度為6 μπι，涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為3:1:4。
[0014]實施例2
本發明提出的一種高強度耐腐蝕的金屬板材的制備方法，包括如下步驟:
51、將鋁錠、鋁-鉻合金、鋁-硅合金、鋁-鐵合金、鋁-鈦合金、鋁-硼合金、鋁-稀土合金和鎂錠在780°c熔煉形成合金液，再在800°C進行除氣精煉，然后在790°C下保溫靜置30min，饒鑄得到鑄錠；在饒鑄前進行合金液成分調控，調控后合金液的成分按質量分數包括:鉻1.6%，硅0.2%，鐵1.4%，鈦0.9%，硼0.04%，稀土 1.2%，鎂1.2%，余量為鋁和不可避免的雜質；
52、將鑄錠進行水冷，然后進行熱乳，鑄錠進乳溫度為440°C，終乳溫度350°C，冷卻后獲得熱乳鋁合金板；
53、將熱乳鋁合金板進行人工時效得到第一鋁合金板材，人工時效溫度為165°C，人工時效時間為3.4h ；
54、將第一鋁合金板材浸入丙酮中進行超聲清洗，清洗時間為25min，清洗溫度為72°C，取出干燥后在室溫下浸入乙醚中16min，然后取出置于真空室中進行干燥得到第二鋁合金板材；
55、將第二鋁合金板材置于陰極電弧設備中，抽真空維持負壓為500Pa，用Ar+粒子轟擊第二鋁合金板材表面進行