[发明专利]一种高耐腐蚀镁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明一种高耐腐蚀镁合金材料及其制备方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

镁合金具有许多优异的性能，这也是镁合金得以广泛应用的根本前提，但是，镁合金在各种环境的应用，必然产生腐蚀问题，因为镁的化学活泼性决定了镁合金的耐蚀性不会太理想，在各种应用环境中有可能因腐蚀而影响到其应用的效果或寿命，这就会大大地提高镁合金的应用成本。当应用成本过高时，镁合金的应用就会失去动力。可以说腐蚀问题是制约镁在各领域应用的关键因素之一，只有较好地解决镁合金的腐蚀问题，才能消除镁合金及其相关产业的发展的阻力，并使镁合金应用于原来不大可能的领域中。因此，提高镁合金的耐腐蚀性是目前镁合金研究的重点之一。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种低成本、高耐蚀镁合金及其制备方法，通过控制合金中不同元素的配比，实现大幅度提高镁合金的耐腐蚀性能，同时在镁合金加入少量的稀土元素增加铝在镁基体中的溶解度以及增加表面钝化，使得镁铝合金的耐腐蚀性能进一步提高。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高耐腐蚀镁合金材料，具体配比如下：镁合金中各元素以及杂质元素含量：Al：4.5％～5.5％，Zn：1.5％～2％，Mn：0.1％～0.3％，Y：0.1％～0.5％；杂质元素含量：Fe≤0.01％，Ni≤0.003％，Cu≤0.0004％，Si≤0.03％，Ca≤0.003％，其余为Mg。

本发明制备高耐蚀镁铝合金的原材料采用：

纯镁、纯铝、纯锌、Al-10％Mn中间合金、Mg-30％Y中间合金，纯镁、纯铝、纯锌以及中间合金中杂质元素的含量在符合国家标准的基础上还应符合：Fe≤0.01％,Ni≤0.003％,Cu≤0.0004％,Si≤0.03％。

本发明提供的高耐蚀镁铝合金的制备方法，步骤和条件如下：按照配比称材料，将纯镁锭预热到250℃放入到预热温度为500℃的45#钢坩埚中熔化，通入SF₆+CO₂+N₂保护气体(混合气体配比/V％:50N₂+50CO₂+0.3SF₆),并将温度上升到700℃。待镁锭完全熔化后，将温度升至720℃，加入预热到250℃的纯铝，加入后搅拌2～3分钟至全部熔化后，按照加入纯铝的方法将温度保持在720℃依次加入纯锌、Al-10％Mn中间合金、Mg-30％Y中间合金。待其全部熔化后，撇去表面浮渣，加入JDMJ(无水MgCl₂占60％～70％，工业KCl占20％左右，萤石粉占10％左右)进行精炼，上下搅动5min直至液面呈光亮的镜面为止，升温至740℃静止15min。保持在740℃进行金属型浇注，最终得到高耐蚀的镁铝合金。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明原料来源广泛，采用国内大量生产和销售的纯镁、纯铝、纯锌、铝锰中间合金以及稀土中间合金材料。

2、本发明中，Y的加入不仅改善Al元素在镁基体中的溶解度，同时Y的加入使得耐腐蚀表面膜中增加了Y₂O₃。

3、本发明中，通过Al、Mn、Zn、Y的合金化科学配方设计，实现较低成本大幅度提高镁合金的耐腐蚀性能，经过5％NaCl盐雾试验120h，镁合金腐蚀速率腐蚀速度v_失＜0.008mg·cm^-2·h^-1，v_深＜0.5mm/a。

具体实施方式

本发明的设计思想如下：

稀土金属Y可以改善Al元素在镁基体中的溶解度，使得α-Mg中的Al含量增加，可以形成致密的Al₃O₂保护膜；同时Y的加入使得耐腐蚀表面膜中增加了Y₂O₃；1.5％～2％的锌对镁合金腐蚀影响的益处是，它能减少杂质元素，如铁、镍等在镁中的不利作用。它也能一定程度地提高对杂质铜的容许极限，能使镁合金的局部腐蚀倾向变小；锰的加入可大大地抑制一些杂质元素的不利影响，从而提高镁合金的耐腐蚀性，但是，镁铝合金中锰的溶解度仅有0.3％，所以含量选择在0.1wt％～0.3wt％。

实施例一