[发明专利]一种镁合金及其表面处理方法

说明书

本发明利用微弧氧化技术，在一种新型低成本中强高韧镁合金表面先经微弧氧化处理，后对外层多孔膜层进行封孔，在这种新型低成本中强高韧镁镁合金表面原位生成一层质地均匀、与镁基体有效结合的致密瓷质氧化膜，附着牢固，有效阻碍镁合金基体与外界的接触，显著提高耐腐蚀能力，极大扩大镁合金应用领域。同时还能提高镁合金的耐磨性、耐热性，且该工艺方案过程简单，溶液配方组成单一、制备容易，且经此工艺制得的膜层性能稳定，能够满足实现工业化连续生产作业的要求。

技术领域

本发明涉及一种镁合金材料及其表面处理方法，特别涉及一种稀土镁合金及其表面微弧氧化的方法。

背景技术

镁合金作为实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度比刚度高、导热性好、电磁屏蔽及阻尼减震性能优、易于机加工、尺寸稳定等优点，被誉为“21世纪绿色工程材料”。在轻量化大趋势下，航空航天、汽车、3C、轨道交通领域对低成本高性能镁合金材料的需求持续增长。

但镁合金的缺点也同样明显。其一是镁合金绝对强度偏低，难以满足实际使用场景对强度的要求，其二是纯镁自身的电极电位低，化学活性高，镁合金在空气中很容易腐蚀，这些缺点都大大局限镁合金作为结构材料的广泛应用。

通过合金化的方法向纯镁中加入合金元素是常用的镁合金强化方式之一，作为一种应用最广泛的镁合金体系，Mg-Al-Zn(AZ)系合金塑性加工性能好、耐蚀性能优异及导热性能佳。

利用微弧氧化技术，在镁、铝、钛等阀金属表面原位生成一层与基体有效结合的瓷质氧化膜，能有效提高阀金属表面的耐蚀性、耐磨性、耐热性。这也是提高镁合金抗腐蚀能力，扩大镁合金应用范围最有效的方法之一。微弧氧化后膜层结构是决定微弧氧化效果的关键因素，而影响镁合金微弧氧化过程及膜层结构的原因很复杂，如材料成分和状态、电源输出方式、电参数、电解液组成成分及温度等，常用镁合金牌号的微弧氧化工艺已经趋于成熟稳定。但对于新型的镁合金材料，现还未有与之相匹配的微弧氧化工艺，要开发与之匹配的微弧氧化工艺是现有技术有待突破的技术难点。同时，在微弧氧化的集中放电特性下，形成的微弧氧化膜呈现出多孔状，在服役过程中，氯离子容易从这些相对薄弱的孔状区域进入，造成基体腐蚀，导致微弧氧化图层失效。

有鉴于此，本发明旨在提供一种镁合金材料，特别是一种高延展性镁合金材料。该材料成本较低，力学性能优良，延展性好，加工性能优良，适合于大量规模化生产和应用。同时针对该镁合金材料，开发出一套与之匹配的表面处理方法，大幅度提高其耐腐蚀性能。

本发明提供一种镁合金材料，包含如下质量百分数的组分：

Al：3.5-5.0％

Zn：2.0-3.5％

Al含量与Zn含量总和为：6％≤Al+Zn≤8％

Mn：0.1-0.8％

RE：0.01-0.80％

Ca：0.001-0.090％

其他不可避免的杂质元素，余量为镁。

所述的RE指的是稀土元素。

进一步地，所述镁合金材料包含Fe、Si、Cu、Ni等不可避免的杂质元素，其中Fe≤0.005％，Si≤0.05％，Cu≤0.005％，Ni≤0.005％，杂质总含量不超过0.1％。

进一步地，所述合金成分Al的质量百分比为4.0-5.0％。

进一步地，所述合金成分Zn的质量百分比为2.0-3.0％。

进一步地，所述合金成分Al含量与Zn含量总和为：6.5％≤Al+Zn≤8.0％。

进一步地，所述合金成分Mn的质量百分比为0.2-0.6％。