1.本发明涉及轨道交通用金属型材技术领域，具体为一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺。


背景技术：

2.镁合金作为最轻的工程金属材料，具有高阻尼性、良好的热导性、高比刚度和比强度、易于切削加工、较高的回收利用率、抗电磁干扰等优异性能。因此，镁铝合金在航空航天、汽车工业、医疗器械、电子通讯等领域具有巨大的应用前景和使用价值，已经成为未来新材料的发展方向之一；
3.由于镁的化学活性高、平衡点位低，同时暴露再大气条件下的镁合金表面形成的氧化镁薄膜较疏松，其致密性仅为0.79，使得镁合金的耐腐蚀性能较差。因此本技术在提高耐腐蚀性能的同时，提高了镁合金金属型材的强度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，制备工艺为：球磨，保温，冷压，超声保温，喷涂自制超疏水膜层材料。
6.优选的，所述一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，包括以下具体步骤：
7.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，将镁合金和钼混合置于球磨机中进行球磨90～110h，转速为200～400rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
8.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，升温至400～550℃，保温0.5～1h；随后在压力为10～15mpa的条件下冷压，并保压5～10min，在超声条件下进行保温，温度为400～550℃，保温5～10min，放置4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为13～15h，冷却至室温，脱模得到金属型材基体；
9.(3)向金属型材基体上喷涂自制超疏水膜层材料，静置24h，制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
10.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为2.5～3.0％的铝，0.7～1.3％的锌，0.2～0.4％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1～25：1。
11.优选的，上述步骤(2)中：超声条件为20～30khz，时间为5～10min。
12.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层厚度为0.015～0.025mm。
13.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层材料制备方法为：将羟基磷灰石置于球磨机中进行0.5～1h，转速为800～1200rpm，球磨后过50目筛，制得羟基磷灰石颗粒；将羟基磷灰石颗粒分散在羟基磷灰石颗粒质量30～50倍的多巴胺溶液中，在室温、400～800rpm下搅拌5～8min后，静置30min，制得改性羟基磷灰石；在氮气氛围下，将改性羟基磷灰石与丙
烯酸按质量比1：2.6～1：2.8溶于改性羟基磷灰石质量30倍的混合液中，加入改性羟基磷灰石质量0.3～0.35倍的三乙胺，室温下反应3h，制得自制超疏水膜层材料。
14.优选的，所述多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1g/l多巴胺-盐酸溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液将多巴胺-盐酸溶液ph调节至9，制得多巴胺溶液；三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液为质量分数为5％的盐酸和三羟甲基氨基甲烷按质量比1：3混合均匀制得。
15.优选的，所述混合液为二氯甲烷于二甲基甲酰胺按质量比1；1混合制得。
16.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
17.本发明在制备轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材时，经过球磨、保温、冷压、超声保温制得金属型材基体，在金属型材基体上再进行喷涂一层自制超疏水膜层；
18.将镁合金和钼进行球磨，采用后加钼的方式，增强钼在镁合金中的弥散性，从而增强金属型材强度，球磨获得金属颗粒后先进行保温，再进行冷压，金属颗粒球磨后会升温，保温不仅保留了金属颗粒间的孔隙，还将内部的孔隙增大形成分散的通路，直接在保温的温度下进行冷压，在不断加压的过程中，温度缓慢降低，金属颗粒内部的孔隙沿路径被挤压，同时防止钼的移动，保证钼均匀弥散在铝合金内部，从而保证金属型材强度，冷压后再进行超声保温，增强金属型材基体表面的活性，使得金属型材基体与自制超疏水膜层粘合更紧密。
19.自制超疏水膜层材料为丙烯酸、聚多巴胺、羟基磷灰石组成；将羟基磷灰石浸于多巴胺溶液中，在羟基磷灰石表面形成聚多巴胺，再将丙烯酸连接在聚多巴胺上，形成自制超疏水膜层材料；喷涂在金属型材基体上时，被多巴胺包覆的羟基磷灰石嵌在丙烯酸的网络结构中，形成纳米结构的突起，使基体表面形成超疏水膜层，增强疏水性的同时，有效得隔断潮湿空气、侵蚀溶液等腐蚀介质对镁合金基体的直接接触，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。
具体实施方式
20.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，将实施例和对比例中制备的轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的各指标测试方法如下：
22.力学性能：将实施例和对比例制备的轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材参照gb/t228.1-标准《金属材料拉伸试验室温试验方法》，在微机控制电子万能实验机上进行常温拉伸试验。
23.耐腐蚀性：将实施例和对比例制备的轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材参照jb/z111进行96小时的耐酸测试。
24.疏水性：将实施例和对比例制备的轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材进行表面接触角测试。
25.实施例1
26.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，所述轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺为：
27.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，将镁合金和钼混合置于球磨机中进行球磨110h，转速为200rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
28.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，升温至400℃，保温1h；随后在压力为10mpa的条件下冷压，并保压10min，在超声条件下进行保温，温度为400℃，保温5min，放置4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为13h，冷却至室温，脱模得到金属型材基体；
29.(3)向金属型材基体上喷涂自制超疏水膜层材料，静置24h，制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
30.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为2.5％的铝，0.7％的锌，0.2％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1。
31.优选的，上述步骤(2)中：超声条件为30khz，时间为5min。
32.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层厚度为0.015mm。
33.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层材料制备方法为：将羟基磷灰石置于球磨机中进行1h，转速为800rpm，球磨后过50目筛，制得羟基磷灰石颗粒；将羟基磷灰石颗粒分散在羟基磷灰石颗粒质量30倍的多巴胺溶液中，在室温、400rpm下搅拌8min后，静置30min，制得改性羟基磷灰石；在氮气氛围下，将改性羟基磷灰石与丙烯酸按质量比1：2.6溶于改性羟基磷灰石质量30倍的混合液中，加入改性羟基磷灰石质量0.3倍的三乙胺，室温下反应3h，制得自制超疏水膜层材料。
34.优选的，所述多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1g/l多巴胺-盐酸溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液将多巴胺-盐酸溶液ph调节至9，制得多巴胺溶液；三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液为质量分数为5％的盐酸和三羟甲基氨基甲烷按质量比1：3混合均匀制得。
35.优选的，所述混合液为二氯甲烷于二甲基甲酰胺按质量比1；1混合制得。
36.实施例2
37.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，所述轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺为：
38.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，将镁合金和钼混合置于球磨机中进行球磨90h，转速为400rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
39.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，升温至400℃，保温1h；随后在压力为15mpa的条件下冷压，并保压5min，在超声条件下进行保温，温度为550℃，保温10min，放置4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为15h，冷却至室温，脱模得到金属型材基体；
40.(3)向金属型材基体上喷涂自制超疏水膜层材料，静置24h，制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
41.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为3.0％的铝，1.3％的锌，0.4％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1。
42.优选的，上述步骤(2)中：超声条件为30khz，时间为5min。
43.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层厚度为0.025mm。
44.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层材料制备方法为：将羟基磷灰石置于球
磨机中进行0.5h，转速为1200rpm，球磨后过50目筛，制得羟基磷灰石颗粒；将羟基磷灰石颗粒分散在羟基磷灰石颗粒质量50倍的多巴胺溶液中，在室温、800rpm下搅拌5min后，静置30min，制得改性羟基磷灰石；在氮气氛围下，将改性羟基磷灰石与丙烯酸按质量比1：2.8溶于改性羟基磷灰石质量30倍的混合液中，加入改性羟基磷灰石质量0.35倍的三乙胺，室温下反应3h，制得自制超疏水膜层材料。
45.优选的，所述多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1g/l多巴胺-盐酸溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液将多巴胺-盐酸溶液ph调节至9，制得多巴胺溶液；三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液为质量分数为5％的盐酸和三羟甲基氨基甲烷按质量比1：3混合均匀制得。
46.优选的，所述混合液为二氯甲烷于二甲基甲酰胺按质量比1；1混合制得。
47.对比例1
48.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，所述轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺为：
49.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，将镁合金和钼混合置于球磨机中进行球磨110h，转速为200rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
50.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，在压力为10mpa的条件下冷压，并保压10min，在超声条件下进行保温，温度为400℃，保温5min，放置4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为13h，冷却至室温，脱模得到金属型材基体；
51.(3)向金属型材基体上喷涂自制超疏水膜层材料，静置24h，制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
52.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为2.5％的铝，0.7％的锌，0.2％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1。
53.优选的，上述步骤(2)中：超声条件为30khz，时间为5min。
54.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层厚度为0.015mm。
55.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层材料制备方法为：将羟基磷灰石置于球磨机中进行1h，转速为800rpm，球磨后过50目筛，制得羟基磷灰石颗粒；将羟基磷灰石颗粒分散在羟基磷灰石颗粒质量30倍的多巴胺溶液中，在室温、400rpm下搅拌8min后，静置30min，制得改性羟基磷灰石；在氮气氛围下，将改性羟基磷灰石与丙烯酸按质量比1：2.6溶于改性羟基磷灰石质量30倍的混合液中，加入改性羟基磷灰石质量0.3倍的三乙胺，室温下反应3h，制得自制超疏水膜层材料。
56.优选的，所述多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1g/l多巴胺-盐酸溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液将多巴胺-盐酸溶液ph调节至9，制得多巴胺溶液；三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液为质量分数为5％的盐酸和三羟甲基氨基甲烷按质量比1：3混合均匀制得。
57.优选的，所述混合液为二氯甲烷于二甲基甲酰胺按质量比1；1混合制得。
58.对比例2
59.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，所述轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺为：
60.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，将镁合金和钼混合置于球磨机中进行球
磨110h，转速为200rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
61.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，升温至400℃，保温1h；随后在压力为10mpa的条件下冷压，并保压10min，放置4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为13h，冷却至室温，脱模得到金属型材基体；
62.(3)向金属型材基体上喷涂自制超疏水膜层材料，静置24h，制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
63.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为2.5％的铝，0.7％的锌，0.2％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1。
64.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层厚度为0.015mm。
65.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层材料制备方法为：将羟基磷灰石置于球磨机中进行1h，转速为800rpm，球磨后过50目筛，制得羟基磷灰石颗粒；将羟基磷灰石颗粒分散在羟基磷灰石颗粒质量30倍的多巴胺溶液中，在室温、400rpm下搅拌8min后，静置30min，制得改性羟基磷灰石；在氮气氛围下，将改性羟基磷灰石与丙烯酸按质量比1：2.6溶于改性羟基磷灰石质量30倍的混合液中，加入改性羟基磷灰石质量0.3倍的三乙胺，室温下反应3h，制得自制超疏水膜层材料。
66.优选的，所述多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1g/l多巴胺-盐酸溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液将多巴胺-盐酸溶液ph调节至9，制得多巴胺溶液；三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液为质量分数为5％的盐酸和三羟甲基氨基甲烷按质量比1：3混合均匀制得。
67.优选的，所述混合液为二氯甲烷于二甲基甲酰胺按质量比1；1混合制得
68.对比例3
69.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，所述轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺为：
70.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，将镁合金和钼混合置于球磨机中进行球磨110h，转速为200rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
71.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，升温至400℃，保温1h；随后在压力为10mpa的条件下冷压，并保压10min，在超声条件下进行保温，温度为400℃，保温5min，放置4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为13h，冷却至室温，脱模制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
72.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为2.5％的铝，0.7％的锌，0.2％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1。
73.优选的，上述步骤(2)中：超声条件为30khz，时间为5min。
74.对比例4
75.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，所述轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺为：
76.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，置于球磨机中进行球磨110h，转速为200rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
77.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，升温至400℃，保温1h；随后在压力为10mpa的条件下冷压，并保压10min，在超声条件下进行保温，温度为400℃，保温5min，放置
4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为13h，冷却至室温，脱模得到金属型材基体；
78.(3)向金属型材基体上喷涂自制超疏水膜层材料，静置24h，制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
79.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为2.5％的铝，0.7％的锌，0.2％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1。
80.优选的，上述步骤(2)中：超声条件为30khz，时间为5min。
81.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层厚度为0.015mm。
82.优选的，上述步骤(3)中：自制超疏水膜层材料制备方法为：将羟基磷灰石置于球磨机中进行1h，转速为800rpm，球磨后过50目筛，制得羟基磷灰石颗粒；将羟基磷灰石颗粒分散在羟基磷灰石颗粒质量30倍的多巴胺溶液中，在室温、400rpm下搅拌8min后，静置30min，制得改性羟基磷灰石；在氮气氛围下，将改性羟基磷灰石与丙烯酸按质量比1：2.6溶于改性羟基磷灰石质量30倍的混合液中，加入改性羟基磷灰石质量0.3倍的三乙胺，室温下反应3h，制得自制超疏水膜层材料。
83.优选的，所述多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1g/l多巴胺-盐酸溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液将多巴胺-盐酸溶液ph调节至9，制得多巴胺溶液；三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液为质量分数为5％的盐酸和三羟甲基氨基甲烷按质量比1：3混合均匀制得。
84.优选的，所述混合液为二氯甲烷于二甲基甲酰胺按质量比1；1混合制得。
85.对比例5
86.一种轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺，所述轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的制备工艺为：
87.(1)将镁合金铸锭进行机械破碎至150μm，置于球磨机中进行球磨110h，转速为200rpm，球料比为30：1，制得金属颗粒；
88.(2)球磨后立刻将金属颗粒转移至模具内，升温至400℃，保温1h；随后在压力为10mpa的条件下冷压，并保压10min，在超声条件下进行保温，温度为400℃，保温5min，放置4h后进行时效，时效温度为200℃，保温时间为13h，冷却至室温，脱模制得轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材。
89.优选的，上述步骤(1)中：上述步骤(1)中：镁合金的成分为2.5％的铝，0.7％的锌，0.2％的钼，其余为镁；镁合金与钼的质量比为20：1。
90.优选的，上述步骤(2)中：超声条件为30khz，时间为5min。
91.效果例
92.下表1给出了采用本发明实施例1、2与对比例1、2、3、4、5的轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的各性能分析结果。
93.表1
[0094] 拉伸强度(mpa)耐酸性水接触角(
°
)实施例1450不起泡、不发粘155实施例2445不起泡、不发粘152对比例1320不起泡、不发粘149对比例2350不起泡、不发粘148
对比例3430气泡、发粘79对比例4405不起泡、不发粘145对比例5340气泡、发粘71
[0095]
通过表1中实施例与对比例的实验数据比较可以明显发现，实施例1、2制备的轨道交通用高强度耐腐蚀金属型材的拉伸强度、耐酸性和疏水性较好；从实施例1、实施例2和对比例1、2、4的实验数据比较可发现，在制备金属型材基体时，进行保温并且在冷压后再次进行超声保温可以明显增强本产品的力学性能，在球磨时加入钼，同时增强了本产品的耐磨性；从实施例1、实施例2和对比例3、5的实验数据比较可发现，在制备本产品时制备自制疏水涂层并喷涂于金属型材基体表面，可以增强本产品的耐磨性和疏水性。
[0096]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。