[发明专利]一种含有稀土的镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有稀土的镁合金及其制造方法。

背景技术

镁合金具有优异的比强度、比刚度、散热能力和电磁屏蔽性能，其在计算机、通讯、消费类电子产品上的应用得到了长足发展。

Mg-Al-Zn系合金发展最早，应用也很广泛。它的主要特点是强度高，能够进行热处理强化，并有良好的铸造性能。但其屈服强度和耐热性不高。铝是该合金系中的主要元素，其主要作用是提高合金的室温强度，赋于热处理强化效果。铝在镁中的溶解度很大，在共晶温度(437℃)下为12.27％。温度下降时，溶解度迅速减少，100℃时仅为2.0％。因此该系合金可进行热处理强化，强化相为Mg₁₇Al₁₂。锌也能提高合金的强度及热处理强化效果。在含量适当时，能改善合金的塑性，对提高耐蚀性也有一定的好处。

AZ91是一种标准镁合金，含有大约90％的镁，9％的铝，1％的锌的一类合金统称为AZ91，AZ91是目前应用最广泛的铸造镁合金。

CN1425785公开了一种含稀土的镁铝锌合金，其中合金含有2.0～6.0％铝，0.3～1.5％锌，0.3～0.6％锰，0.1～0.5％稀土，其余为镁和不可避免的微量杂质。该镁合金中的锌含量较低，致密度较差，铸件表面孔洞较多，电镀以后表面会出现很多缺陷，不能用于制造3C产品的装饰件。

WO2006/000022公开了一种的镁铝锌合金，其中，Al为2.5-6.4％，Zn为10-19％，Be为0％-0.0025％，Ca为0％-1％。公开了锌的含量在10％～19％时，由于Zn的增加抑制了熔融态的合金发生燃烧，认为燃点的抑制是因为合金中Mg、Zn的蒸气压力所致，由于Zn蒸气的存在阻止了镁蒸气的燃烧。

普通压铸镁合金由于铸造性能的原因，表面质量较差，其产品不适合于电镀及其它表面装饰涂覆处理。为了改善镁合金的表面质量，应提高镁合金的流动性，增加致密度，改善铸件表面质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种铸造性能优良，可获得表面致密的铸件的合金。采用本发明的镁合金，能够获得更理想的电镀镀层及其它表面装饰涂覆处理的镁合金。

本发明的镁合金重量百分组成为：铝为2.5-8.0％，锌为10.0-20.0％，锰为0.15-0.50％，混合稀土为0.5-5.0％，其余为Mg和不可避免的杂质。其中，锌的优选范围为12.0-15.0％。混合稀土优选范围为1.0-2.0％，混合稀土为富铈稀土，铈含量为混合稀土重量百分含量的40.0-60.0％，优选为45-55％；其余为除铈以外的其他稀土元素，如镧、钕。

镁合金中也可以含有铍，其中，铍为0.0005-0.0015％。

镁合金中所有杂质元素的重量百分含量控制为每种小于镁合金总量的0.02％。

加入稀土，使得液相线温度降低，液相线和固相线之间的温度差减小，合金流动性提高。锌含量较高，可以提高镁合金强度，使镁合金的致密度增加。本发明的镁合金利用了稀土金属与锌的协同作用，使得镁合金流动性提高，致密度增加，镁合金表面质量获得改善，能够获得更理想的电镀及其它涂层效果。

在镁合金中加入Be元素，可使着火点提高约200℃～250℃，且力学性能不受影响，提高了镁合金的阻燃效果。同时，严格限制镁合金中所有杂质元素的含量能够增加镁合金的耐蚀性。

一种将上述的不含有铍的镁合金的制造方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备不含有稀土的第一镁合金熔融熔液，采用坩埚电阻炉，将含Mg99.95％的纯镁锭在熔剂保护下熔化，650℃时加入含Al为99.90％的铝锭和含Zn99.99％的锌锭以及含Mn99.78％的电解锰粉，按照计量比，熔化完毕后精炼、扒渣，制得不含有稀土的第一镁合金熔融熔液，其中，第一镁合金的重量百分含量为：铝3.0-5.0％、锌12-15％、锰0.15-0.50％，其余为镁和不可避免的杂质；

(2)制备稀土镁中间合金，在电解炉内，以氯化钾、氯化镁和氯化镧镨钕铈作为电解质，以石墨坩埚为阳极，钼棒为阴极，在石墨坩埚中按计量比加入经脱水的氯化镁、脱水的镧镨钕铈氯化稀土、氯化钾电解质，在电解温度为700-900℃，阴极电流密度为10-30A/cm²的条件下，制备出镁-镧镨钕铈中间合金；其中，稀土镁中间合金的重量百分含量为：混合稀土的含量为15.0-25.0％，其余为镁和不可避免的杂质；

(3)将步骤(2)中的稀土镁中间合金加入步骤(1)中不含有稀土的第一镁合金锭的熔融熔液，搅拌，降温到650℃浇注。