專利名稱：一種鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬材料的表面噴涂防腐技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置。
背景技術(shù)：
中國已成為世界汽車工業(yè)生產(chǎn)大國，2011年產(chǎn)量達到1800萬輛，為了節(jié)約能源，減少廢氣排放，汽車工業(yè)要發(fā)展必須實現(xiàn)輕量化。鎂合金是已知金屬材料中比重較輕的一種結(jié)構(gòu)材料，比鋼輕3/4，比鋁輕1/3，在汽車零部件中有較多的應(yīng)用，如方向盤、儀表板、座椅、齒輪箱以及發(fā)動機外殼等。在運動部件上，輪轂也開始應(yīng)用鎂合金。如飛機上的輪轂以及賽車上的輪轂，但是通常這些輪轂的應(yīng)用路況較好，使用時間較短。因此鎂合金輪轂有一般的微弧氧化、電泳噴涂、噴粉、烤漆的表面處理已經(jīng)能夠滿足要求。但由于鎂合金輪轂的合金成份比較活潑，碰撞刮擦后，表面抗氧化能力差，易蝕化。為了使鎂合金輪轂?zāi)苓m應(yīng)更 廣泛的車型和能在更加復(fù)雜的路面上行駛，經(jīng)得起沙石沖擊和碰撞、刮擦，以上幾種表面處理方法均難以滿足要求，因為鎂合金微弧氧化的厚度為0. 010至0. 015mm，經(jīng)不起復(fù)雜路面沙石沖擊、刮擦，同時也經(jīng)不起大型輪胎安裝時鐵棒的撬動、碰撞。因此，采用以上幾種鎂合金輪轂的表面處理或防腐技術(shù)僅適宜于車輪在路況極佳的條件下使用，難以適應(yīng)各種大型車輛的輪轂、輪胎的安裝需求以及在復(fù)雜道路和路況較差的條件下行駛使用的要求。冷噴涂技術(shù)是在鎂合金表面上生成厚的鋁鍍膜的一種有效方法，它是通過將鋁合金顆粒高速撞擊基材，粒子發(fā)生純塑性變形聚合形成的涂層，可以較好的防止鎂合金材料的電腐蝕。但現(xiàn)有技術(shù)的鎂合金基材冷噴鋁合金后所形成的涂層較薄，涂層與鎂合金之間的結(jié)合力較弱。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)鎂合金基材冷噴鋁合金時，噴頭的指向大多與噴涂面或噴涂點垂直，這導(dǎo)致鋁合金顆粒在噴涂面法線方向(即垂直于噴涂面或噴涂點的方向)上的結(jié)合強度較好，而在平行于噴涂面或噴涂點方向上的結(jié)合強度較差，從而導(dǎo)致涂層的孔隙度較大，影響了使用壽命。
公開日為2001年10月17日，公開號為CN 2454045Y的中國專利文件公開了一種超音速冷噴涂裝置，主要由本體、縮放噴管、混合器、抽吸泵管和進料箱組成的超音速冷噴涂裝置，借助高壓常溫空氣A、B為載體，引射、混合和加速粉料至音速以上來完成材料表面改性。該裝置利用高壓氣流引射涂層粉末，在主高壓空氣的作用下一起經(jīng)縮放噴管使涂層粉末加速，使涂層粉末在超音速狀態(tài)下撞擊基板靶體，在常溫下完成工件表面噴涂。
公開日為2012年7月4日，公開號為CN102527544A的中國專利文件公開了一種制備金屬復(fù)合梯度準晶涂層的冷噴涂裝置及方法，該裝置的準晶粉末送粉器和金屬或合金粉末送粉器分別通過管路連至氣固混合室，形成雙通道送粉結(jié)構(gòu)，在所述管路上分別設(shè)有準晶粉末加熱器和金屬或合金粉末加熱器，氣體加熱器通過管路連接氣固混合室，在氣固混合室的出口處設(shè)置超音速噴嘴。氣源壓縮氣體的一分路進入準晶粉末送粉器，一分路進入金屬粉末送粉器，一分路進入加熱器，氣體和粉末通過氣固混合室進入超音速噴嘴形成氣一固雙相流，氣一固雙相流中的固體顆粒噴射到工件表面，發(fā)生嚴重的塑性變形沉積于工件表面。但上述結(jié)構(gòu)均存在涂層與基材之間結(jié)合不牢固，涂層較薄及涂層孔隙度較大的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)的鎂合金輪轂其涂層薄，與基材結(jié)合強度低，不能適應(yīng)復(fù)雜道路和路況較差的條件下行駛的問題而提供一種涂層厚，結(jié)合牢固，使鎂合金輪轂表面具備了鋁合金輪轂的防腐特性的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置。本實用新型的第二個目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)的鋁合金涂層孔隙度大，容易被腐蝕，使用壽命短的問題而提供一種涂層孔隙度小、耐腐蝕性好，使用壽命長的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置。本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，包括機架及設(shè)置在機架上的輪轂驅(qū)動機構(gòu)，所述的輪轂驅(qū)動機構(gòu)上設(shè)有用于固定輪轂的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一側(cè)設(shè)有輪轂加熱裝置，所述的輪轂加熱裝置包括一可以容納部分輪轂的加熱腔，所述輪轂加熱裝置的加熱溫度為60至230攝氏度，機架上還設(shè)有用于對 輪轂冷噴鋁合金的噴頭，噴頭與用于控制其流量、噴速的噴頭噴涂控制裝置相連接，所述鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置還包括控制器，所述的控制器連接并控制輪轂驅(qū)動機構(gòu)、輪轂加熱裝置及噴頭噴涂控制裝置。本實用新型采用超音速冷噴鋁合金粉末，使鎂合金輪轂表面具備了鋁合金輪轂的防腐特性，在鎂合金輪轂外表面冷噴鋁合金粉末過程中，采用輪轂轉(zhuǎn)動裝置以及輪轂外表恒溫控制裝置，可使鎂合金輪轂表面的溫度與冷噴鋁合金粉末的溫度相吻合，使鎂合金輪轂表面的鋁合金粉末接受更加均勻，結(jié)合更加牢固，重疊性更好，從而有效提高鋁合金粉末膜層厚度及均勻度。比未加溫的鎂合金輪轂的表面膜層厚度提高10-35倍，成為一件內(nèi)鎂合金基體，外鋁合金保護層的汽車輪轂。解決了現(xiàn)有技術(shù)的鎂合金輪轂其涂層薄，不能適應(yīng)復(fù)雜道路和路況較差的條件下行駛的問題。作為優(yōu)選，機架上還設(shè)有用于控制噴頭位置的噴頭位置控制裝置，噴頭位置控制裝置與所述的控制器相連接，所述噴頭的中心軸線位于噴涂點法線及噴涂點線速度方向線所在的平面上，噴頭工作時，噴頭的中心軸線與噴涂點線速度方向線之間的夾角為35至55度?，F(xiàn)有技術(shù)鎂合金基材冷噴鋁合金時，噴頭的指向大多與噴涂面或噴涂點垂直，這導(dǎo)致鋁合金顆粒在噴涂面法線方向(即垂直于噴涂面或噴涂點的方向)上的結(jié)合強度較好，而在平行于噴涂面或噴涂點方向上的結(jié)合強度較差，從而導(dǎo)致涂層的孔隙度較大，影響了使用壽命。雖然在現(xiàn)有技術(shù)中，嗔頭在嗔涂過程中也有可能與嗔涂面或嗔涂點形成一定的夾角，但這種夾角是不規(guī)則的，對提高涂層的結(jié)合力及降低涂層的孔隙度沒有什么作用。而本實用新型噴頭的中心軸線位于噴涂點法線及噴涂點線速度方向線所在的平面上，噴頭工作時，噴頭的中心軸線與噴涂點線速度方向線之間的夾角為35至55度。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，而本實用新型首先利用輪轂轉(zhuǎn)動這一特點，將噴頭朝向噴涂點的線速度方向且與噴涂點轉(zhuǎn)動的線速度方向線之間構(gòu)成35至55度的夾角，輪轂轉(zhuǎn)動時，噴頭的中心軸線與噴涂點線速度方向線之間的夾角是保持不變的。這里所述的噴涂點，是指噴頭正對的小塊噴涂區(qū)；這里所述的噴涂面，是指上述噴涂點的總和，另外，小塊噴涂區(qū)可以看作都是平面結(jié)構(gòu)，而噴涂面可以是平面結(jié)構(gòu)，也可以是曲面結(jié)構(gòu)。這樣，噴頭噴出的鋁合金粉末與轉(zhuǎn)動的噴涂面發(fā)生對撞，35至55度的夾角兼顧了鋁合金顆粒在噴涂點法線方向上的結(jié)合強度及平行于該噴涂點的線速度方向上的結(jié)合強度，尤其是強化了涂層橫向(平行于噴涂點的線速度方向)的擠壓堆積作用，由于鋁合金顆粒在縱、橫兩個方向上均受到足夠的擠壓，因此不但提高了鋁合金涂層的結(jié)合強度，還可以大幅度地降低涂層的孔隙度，提高涂層的致密度。因此，本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)的鋁合金涂層孔隙度大，容易被腐蝕，從而造成使用壽命短的問題。作為優(yōu)選，輪轂加熱裝置的加熱溫度與噴頭冷噴鋁合金粉末的溫度一致。加熱裝置將輪轂的溫度加熱到與噴頭所噴鋁合金粉末的溫度一致，有利于提高涂層與基材結(jié)合的牢固度，尤其是剛開始進行噴涂的時候，鋁合金粉末與輪轂的溫度差(通常鋁合金粉末的溫度高于輪轂)將影響兩者結(jié)合的牢固度。作為優(yōu)選，機架上還設(shè)有噴涂面壓緊裝置，所述的壓緊裝置包括與噴涂面滾動接觸的壓緊輪，壓緊輪的壓緊面與輪轂的噴涂面相適配，壓緊輪的壓緊面對輪轂的壓強平均值為0. 3至0. SMPa0壓緊裝置對受到撞擊而發(fā)生塑性變形的鋁合金涂層進行擠壓，可以提高涂層的致密度，降低涂層的孔隙度，提高鎂合金輪轂的防腐效果。作為優(yōu)選，噴涂面壓緊裝置包括壓緊輪加熱裝置，壓緊輪加熱裝置的加熱溫度與噴頭冷噴鋁合金粉末的溫度一致。壓緊輪加熱裝置的效果與本實用新型的輪轂加熱基本一致，可以提高涂層的致密度，降低涂層的孔隙度，提高鎂合金輪轂的防腐效果。 作為優(yōu)選，噴涂面壓緊裝置包括壓緊輪振動裝置，壓緊輪振動裝置的振動頻率為50至100赫茲，所述的振動裝置通過彈簧與壓緊輪的驅(qū)動軸相連接。在壓緊輪上設(shè)置振動裝置，在壓緊輪擠壓涂層的同時對壓緊輪施加一定頻率的振動，這種小幅度的振動對涂層具有沖擊作用，可以更進一步提高涂層的致密度，降低涂層的孔隙度，提高鎂合金輪轂的防腐效果。作為優(yōu)選，噴頭為一個或若干個，輪轂驅(qū)動機構(gòu)上的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為60至120轉(zhuǎn)每分鐘。多個噴頭可以并列設(shè)置以加快噴涂速度，另外，也可以同時對輪轂的外周面及端面進行嗔涂。本實用新型的有益效果是它有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)的鎂合金輪轂其涂層薄，與基材結(jié)合強度低，不能適應(yīng)復(fù)雜道路和路況較差的條件下行駛的問題，也解決了現(xiàn)有技術(shù)的涂層孔隙度大，容易被腐蝕，使用壽命短的問題。采用本實用新型的裝置及方法生產(chǎn)的鎂合金輪轂涂層厚、孔隙度小、結(jié)合牢固、耐腐蝕性好、使用壽命長，使鎂合金輪轂表面具備了鋁合金輪轂的防腐特性，具有很高的應(yīng)用價值。

圖1是本實用新型鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置實施例1的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置實施例1的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖中未顯示側(cè)面噴頭；圖3是本實用新型鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置實施例2的一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的輪轂轉(zhuǎn)向與圖2相反；圖4是本實用新型的噴頭與噴涂點的位置關(guān)系示意圖；圖5是本實用新型輪轂與鋁合金顆粒的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)鎂合金基材與鋁合金顆粒的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。圖中1.輪轂驅(qū)動機構(gòu)，2.輪轂，3.轉(zhuǎn)軸，4.輪轂加熱裝置，5.噴頭，6.控制器，7.噴涂點，8.加熱腔，9.壓緊輪，10.壓緊輪加熱裝置，11.壓緊輪振動裝置，12.彈簧，13.驅(qū)動軸，14.鋁合金顆粒，15.加熱元件。
具體實施方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案的具體實施方式
作進一步的說明。實施例1在如圖1圖2所示的實施例1中，一種鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，包括機架及設(shè)置在機架上的輪轂驅(qū)動機構(gòu)1，所述的輪轂驅(qū)動機構(gòu)上設(shè)有用于固定輪轂2的轉(zhuǎn)軸3，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為60至120轉(zhuǎn)每分鐘，轉(zhuǎn)軸的一側(cè)設(shè)有輪轂加熱裝置4，輪轂加熱裝置包括一可以容納部分輪轂的加熱腔8，加熱腔設(shè)有加熱元件15，加熱腔的加熱溫度范圍為60至230攝氏度，在本實施例中輪轂加熱裝置的加熱溫度與噴頭冷噴鋁合金粉末的溫度一致。機架上還設(shè)有用于對輪轂冷噴鋁合金的噴頭5，噴頭分別設(shè)置在輪轂的外周面一側(cè)及輪轂的端面一側(cè)，噴頭與用于控制其流量、噴速的噴頭噴涂控制裝置相連接，所述鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置還包括控制器6，所述的控制器連接并控制輪轂驅(qū)動機構(gòu)、輪轂加熱裝置及噴頭噴涂控制裝置。所述的機架上還設(shè)有用于控制噴頭位置的噴頭位置控制裝置，噴頭位置控制裝置與所述的控制器相連接，所述噴頭的中心軸線位于噴涂點7法線(圖4中n向)及噴涂點線速度方向(圖4中V向)線所在的平面上，噴頭工作時，噴頭的中心軸線與噴涂點線速度方向線之間的夾角(圖4中θ角)為35至55度，在本實施例中如附圖所示為45度。實施例2實施例2的機架上還設(shè)有噴涂面壓緊裝置(見圖3)，所述的壓緊裝置包括與噴涂面滾動接觸的壓緊輪9，壓緊輪的壓緊面與輪轂的噴涂面相適配，壓緊輪的壓緊面對輪轂的壓強平均值為0. 3至0. SMPa0所述的噴涂面壓緊裝置包括壓緊輪加熱裝置10，壓緊輪加熱裝置的加熱溫度與噴頭冷噴鋁合金粉末的溫度一致，所述的噴涂面壓緊裝置還包括壓緊輪振動裝置11，壓緊輪振動裝置的振動頻率為50至100赫茲，所述的壓緊輪振動裝置通過彈簧12與壓緊輪的驅(qū)動軸13相連接，其余和實施例1相同。需要說明的是，本實用新型在設(shè)有壓緊輪時，壓緊輪加熱裝置與壓緊輪振動裝置可以同時設(shè)置或選擇設(shè)置，噴頭也可以是一個或者多個，對于輪轂上不同的面，可以單個噴頭分別噴涂，也可以多個噴頭同時噴涂。除上述實施例外，在本實用新型的權(quán)利要求書及說明書所公開的范圍內(nèi)，本實用新型的技術(shù)特征或技術(shù)數(shù)據(jù)可以進行重新選擇及組合，從而構(gòu)成新的實施例，這些都是本領(lǐng)域技術(shù)人員無需進行創(chuàng)造性勞動即可實現(xiàn)的，因此這些本實用新型沒有詳細描述的實施例也應(yīng)視為本實用新型的具體實施例而在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，其特征是包括機架及設(shè)置在機架上的輪轂驅(qū)動機構(gòu)(1)，所述的輪轂驅(qū)動機構(gòu)上設(shè)有用于固定輪轂(2)的轉(zhuǎn)軸(3)，轉(zhuǎn)軸的一側(cè)設(shè)有輪轂加熱裝置(4)，所述的輪轂加熱裝置包括一可以容納部分輪轂的加熱腔(8)，所述輪轂加熱裝置的加熱溫度為60至230攝氏度，機架上還設(shè)有用于對輪轂冷噴鋁合金的噴頭(5)，噴頭與用于控制其流量、噴速的噴頭噴涂控制裝置相連接，所述鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置還包括控制器(6)，所述的控制器連接并控制輪轂驅(qū)動機構(gòu)、輪轂加熱裝置及噴頭噴涂控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，其特征是所述的機架上還設(shè)有用于控制噴頭位置的噴頭位置控制裝置，噴頭位置控制裝置與所述的控制器相連接，所述噴頭的中心軸線位于噴涂點(7)法線及噴涂點線速度方向線所在的平面上，噴頭工作時，噴頭的中心軸線與噴涂點線速度方向線之間的夾角為35至55度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，其特征是所述的機架上還設(shè)有噴涂面壓緊裝置，所述的壓緊裝置包括與噴涂面滾動接觸的壓緊輪(9)，壓緊輪的壓緊面與輪轂的噴涂面相適配，壓緊輪的壓緊面對輪轂的壓強平均值為0. 3至0. SMPa0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，其特征是所述的噴涂面壓緊裝置包括壓緊輪加熱裝置(10)，壓緊輪加熱裝置的加熱溫度與噴頭冷噴鋁合金粉末的溫度一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，其特征是所述的噴涂面壓緊裝置包括壓緊輪振動裝置(11)，壓緊輪振動裝置的振動頻率為50至100赫茲，所述的壓緊輪振動裝置通過彈簧(12)與壓緊輪的驅(qū)動軸(13)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，其特征是噴頭為一個或若干個，輪轂驅(qū)動機構(gòu)上的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為60至120轉(zhuǎn)每分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，其特征是噴頭為一個或若干個，輪轂驅(qū)動機構(gòu)上的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為60至120轉(zhuǎn)每分鐘。
專利摘要本實用新型公開了一種鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置，包括機架及設(shè)置在機架上的輪轂驅(qū)動機構(gòu)，所述的輪轂驅(qū)動機構(gòu)上設(shè)有用于固定輪轂的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一側(cè)設(shè)有輪轂加熱裝置，機架上還設(shè)有用于對輪轂冷噴鋁合金的噴頭，噴頭與用于控制其流量、噴速的噴頭噴涂控制裝置相連接，所述鎂合金輪轂冷噴鋁合金的裝置還包括控制器，所述的控制器連接并控制輪轂驅(qū)動機構(gòu)、輪轂加熱裝置及噴頭噴涂控制裝置。它有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)的鎂合金輪轂其涂層薄以及現(xiàn)有技術(shù)的鋁合金涂層孔隙度大、使用壽命短的問題，本實用新型的結(jié)構(gòu)涂層厚，涂層孔隙度小、耐腐蝕性好，使用壽命長，使鎂合金輪轂表面具備了鋁合金輪轂的防腐特性。
文檔編號C23C24/04GK202849544SQ20122052769
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者劉紹東 申請人:劉紹東