[发明专利]一种自行车架用镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，特别是涉及一种自行车架用镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、良好的铸造性能、电磁屏蔽能力以及易于再生利用等一系列独特的优点，被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的材料”。但是镁合金的加工成型性能及耐腐蚀性能较差，这就大大限制了镁合金的应用。

Mg-Mn系镁合金是变形镁合金的一种，它具有良好的耐腐蚀性能和最好的焊接性，被广泛用于飞机蒙皮、板、带、管、型材及锻件等。Mg-Mn系镁合金在现有镁合金中焊接性能是最好的，所以很适宜用于自行车架管材，但其缺点是强度不高。属于Mg-Mn系的合金有MB1和MB8两种，MB8在MB1的基础上加入了稀土Ce，虽然提高了合金的强度，但由于稀土昂贵，所以成本很高。因此开发一种价格低廉的Mg-Mn系变形镁合金具有重要意义。目前，在铸造镁合金中通过加Si和Ca进行强化的较多，但在变形镁合金中报道的相对较少。郑州大学的翁康荣等人在Mg-Mn系变形镁合金中添加Si、Ca元素，一定程度上提高了Mg-Mn变形镁合金的性能，但Ca元素的加入比较困难。因此开发一种新的具有良好焊接性能及强度的Mg-Mn变形镁合金，以满足自行车架管材的需求具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时具有优异的焊接性能及强度的自行车架用镁合金及其制备方法。 

一种自行车架用镁合金，其组分及质量百分数为：Mn：1.0~3.0％, Si: 0.5~2％，Sr: 0.6~1%，余量为Mg。

一种自行车架用镁合金的制备方法，包括如下步骤：

a、坩埚加热至400～500℃，通入保护气体2～5min后加入镁锭；保护气体为SF6、CO2的混合气体，SF6流量为15～20ml/min，CO2流量为0.5m3/h；

b、将炉温升至720℃，待装入的镁锭全部熔化后，加入预热的工业纯Si，将炉温升至740℃，搅拌熔融至合金中，保温30min以上；然后加入预热后的Mn块，搅拌熔融后保温30min；

c、将炉温降至730℃，加入的Mg-20Sr中间合金，保温静置10～20 min，将合金液搅拌均匀；

d、将炉温调至720℃，静置15min，除去表面的氧化物，浇注到预热温度为250℃的金属型中，即得所述镁合金。

作为优选，所述加入的Mg-20Sr中间合金占合金液总重量3~5%。

作为优选，所述步骤C中，Mg-20Sr中间合金在加入前，先在150℃温度下预热0.5小时。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用Si、Sr等廉价金属元素，降低了自行车架用镁合金的成本。

2、首次在Mg-Mn系合金中同时加入元素Si、Sr，细化了晶粒，提高了合金的强度。 

3、Sr以中间合金Mg-20Sr的形式加入，熔化快，吸收率高，因此制备工艺简单，实施方便。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书所特别指出的结构来实现和获得。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：以Mg-1Mn-0.5Si-0.6Sr合金为例。

制备前的准备工作：

采用的金属型（指金属模具）直径为22mm。金属型需先预热以后再喷刷涂料，这样可使涂料中水分迅速蒸发，易喷刷均匀（防止涂料向下流），获得一层紧密粘牢的涂料层。但预热温度不宜过高，否则涂料容易剥落，预热温度100℃左右。用Al(OH)₃、水、偏硅酸钠配制成防氧化易脱模的氧化铝涂料，配比为：3:1:200。模具内壁、扒渣及精炼工具除锈并涂上氧化铝涂料。

准备炉料：炉料镁锭应除油、除水和表面的氧化物等脏物。中间合金预热：将Mg-20Sr在150℃温度下预热0.5小时。模具及所配炉料用电阻炉加热到250℃预热。

制备方法如下： 

a、坩埚加热至400℃，通入SF₆+CO₂保护气体 (SF₆流量为15ml/min，CO₂流量为0.5m³/h)3min后加入镁锭；