一種耐腐蝕鎂合金的製備方法
2023-05-24 09:06:16 1
一種耐腐蝕鎂合金的製備方法
【專利摘要】本發明涉及鎂合金，特指一種耐腐蝕鎂合金的製備方法。其特徵在於：首先對鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，接著將經過化學鍍鎳的鎂合金顆粒加熱到鎂合金的半固態溫度，最後對化學鍍鎳的鎂合金顆粒進行半固態成形，從而獲得耐腐蝕鎂合金。該方法可以獲得緻密的鎂合金材料，在表層遭到損傷時腐蝕不會繼續向材料內部擴展。
【專利說明】一種耐腐蝕鎂合金的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鎂合金，特指一種耐腐蝕鎂合金的製備方法。
【背景技術】
[0002]鎂合金具有密度低、比強度及比剛度高、電磁屏蔽性能好、易於回收利用等一系列優點，被譽為二十一世紀的綠色材料。但是，由於鎂的化學活性高，鎂合金的整體耐腐蝕性能較差，極大地限制了鎂合金的應用。耐蝕鎂合金的開發，為擴大鎂合金的應用提供了良好的技術支撐。
[0003]目前，耐蝕鎂合金的開發思路是降低鎂合金中Fe、Cu、Ni等雜質元素的含量，以降低鎂合金的化學活性，或者通過添加合金元素在鎂合金表面形成耐腐蝕的氧化膜，從而起到提高鎂合金耐腐蝕性能的作用。其中，開發高純鎂合金已經成為歐美汽車工業增加鎂合金用量的重要途徑之一，但是工藝難度較大。稀土耐蝕鎂合金具有良好的室溫力學性能和高溫耐蝕性能，但是稀土的成本高，要產業化應用尚有一定的距離。目前，可用於實際生產的廉價的、具有良好綜合性能的耐蝕鎂合金的牌號還比較少。提高鎂合金耐腐蝕的另一個途徑就是對鎂合金進行表面防護，即通過各種技術在鎂合金表面形成一層耐腐蝕的保護層，化學鍍鎳(如:常立民，孫小。鎂合金化學鍍鎳研究進展。2010,29 (9):25-29)就是其中的方法之一。通過化學鍍鎳，可以極大地提高鎂合金在大氣和低濃度鹽水中的使用壽命。但是，表面防護方法存在一個很大的問題，對鎂合金來說也是比較致命的問題，即防護層一旦發生破壞，鎂合金本身不具備自修復的能力，將嚴重影響材料或零件的繼續使用。
[0004]本發明的目的是開發一種新型耐腐蝕鎂合金製備方法，將化學鍍鎳技術結合到新材料的開發之中。
【發明內容】
[0005]本發明提出一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其原理是:利用目前比較成熟的鎂合金表面防護方法，對鎂合金顆粒表面化學鍍鎳，化學鍍鎳過程中通過攪拌保證鎂合金顆粒表面鍍鎳層均勻，然後將化學鍍鎳的鎂合金顆粒半固態成形，充分利用複合顆粒的變形能力，獲得緻密的材料，這種材料在表層遭到損傷時，腐蝕不會繼續向材料內部擴展。
[0006]一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其特徵在於:首先對鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，接著將經過化學鍍鎳的鎂合金顆粒加熱到鎂合金的半固態溫度，最後對化學鍍鎳的鎂合金顆粒進行半固態成形，從而獲得耐腐蝕鎂合金。
[0007]所述的鎂合金顆粒，是指由鎂合金加工成的長徑比為廣2的，平均直徑為10^50 μ m的粉體材料，粉體中總雜質含量不大於0.5wt%。
[0008]所述的進行化學鍍鎳，是指採用常規的鎂合金化學鍍鎳工藝，對經過表面預處理的鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，在化學鍍鎳過程中邊化學鍍鎳邊對電鍍液進行攪拌，攪拌速度控制在3(T90r/min。
[0009]所述的加熱到鎂合金的半固態溫度，是指在氮氣保護下以1(T30°C /min的加熱速度加熱到鎂合金液相線溫度以下1(T30°C，並保持5~10min。
[0010]所述的半固態成形，是指在底部平整的由熱作模具鋼製造的模具中，在5(Tl00MPa的壓力下對溫度處於鎂合金液相線溫度以下1(T30°C的化學鍍鎳鎂合金顆粒擠壓5~10s，整個成形過程在氮氣保護下進行。
[0011]通過本發明的方法可以獲得緻密的鎂合金材料，其最大的特點是在表層遭到損傷時，腐蝕不會繼續向材料內部擴展。
【具體實施方式】
[0012]本發明可以根據以下實例實施，但不限於以下實例；在本發明中所使用的術語，除非有另外的說明，一般具有本領域普通技術人員通常理解的含義；應理解，這些實施例只是為了舉例說明本發明，而非以任何方式限制本發明的範圍；在以下的實施例中，未詳細描述的各種過程和方法是本領域中公知的常規方法。
[0013]實施例1
本實施例具體實施一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其具體過程是:首先選用由AZ31鎂合金加工成的長徑比為1、平均直徑為IOy m的AZ31合金粉體材料，粉體中總雜質含量控制在0.3wt% ;接著，採用常規的鎂合金直接化學鍍鎳工藝，通過對AZ31鎂合金粉體進行鹼洗—酸洗一氟化物活化，然後對其進行化學鍍鎳；在化學鍍鎳過程中邊化學鍍鎳邊對電鍍液進行攪拌，攪拌速度控制在30r/min ;將經過化學鍍鎳的鎂合金顆粒在氮氣保護下以10°C /min的加熱速度加熱到600°C，並保持5min ;最後，將溫度為600°C的化學鍍鎳鎂合金顆粒在由熱作模具鋼製造的模具中進行半固態成形，模具的模腔為直徑100mm、高60mm的圓柱形空腔且模腔底部平整，成形 壓力為50MPa，保持10s，整個成形過程在氮氣保護下進行，成形結束即獲得耐腐蝕鎂合金。
[0014]鹽霧試驗表明，本發明方法製備的耐腐蝕鎂合金的耐腐蝕能力是普通AZ31鎂合金的3倍，表明其表層遭到損傷後腐蝕不容易繼續向材料內部擴展。
[0015]實施例2
本實施例具體實施一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其具體過程是:選用由AZ91D鎂合金加工成的長徑比為2、平均直徑為50 ii m的粉體材料，粉體中總雜質含量控制在0.4wt% ；接著，對經過表面預處理的AZ91D鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，主要步驟包括:清洗一除油—鹼蝕一酸活化一鹼活化一鹼性化學預鍍鎳一酸性化學鍍鎳；在化學鍍鎳過程中邊化學鍍鎳邊對電鍍液進行攪拌，攪拌速度控制在90r/min ;然後，將經過化學鍍鎳的鎂合金顆粒在氮氣保護下以30°C /min的加熱速度加熱到590°C，並保持IOmin ;最後，將溫度為590°C的化學鍍鎳鎂合金顆粒在由熱作模具鋼製造的模具中進行半固態成形，模具的模腔為截面IOOmmX 80mm、高80mm的柱狀空腔且模腔底部平整，成形壓力為lOOMPa，保持5s，整個成形過程在氮氣保護下進行，成形結束即獲得耐腐蝕鎂合金。
[0016]鹽霧試驗表明，本發明方法製備的耐腐蝕鎂合金的耐腐蝕能力是AZ91D鎂合金的
2.5倍，表明其表層遭到損傷後腐蝕不容易繼續向材料內部擴展。
[0017]實施例3
本實施例具體實施一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其具體過程是:首先選用由AS31鎂合金加工成的長徑比為1.5、平均直徑為30 iim的粉體材料，粉體中總雜質含量控制在0.4wt% ;接著，對經過表面預處理的AS31鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，主要步驟包括:清洗一除油一鹼蝕一酸活化一鹼活化一鹼性化學預鍍鎳一酸性化學鍍鎳；在化學鍍鎳過程中邊化學鍍鎳邊對電鍍液進行攪拌，攪拌速度控制在60r/min ;然後，將經過化學鍍鎳的鎂合金顆粒在氮氣保護下以20°C /min的加熱速度加熱到600°C，並保持8min ;最後，將溫度為600°C的化學鍍鎳鎂合金顆粒在由熱作模具鋼製造的模具中進行半固態成形，模具的模腔為截面IOOmmX 100mm、高120mm的柱狀空腔且模腔底部平整，成形壓力為80MPa，保持7s,整個成形過程在氮氣保護下進行，成形結束即獲得耐腐蝕鎂合金。
[0018]鹽霧試驗表明，本發明方法製備的耐腐蝕鎂合金的耐腐蝕能力是AS31鎂合金的3倍，表明其表層遭到損傷後腐蝕不容易繼續向材料內部擴展。
[0019]實施例4
本實施例具體實施一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其具體過程是:首先選用由AZ61鎂合金加工成的長徑比為2、平均直徑為40μπι的粉體材料，粉體中總雜質含量控制在
0.4wt% ;接著，對經過表面預處理的AZ61鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，主要步驟包括:清洗一除油一鹼蝕一酸活化一鹼活化一鹼性化學預鍍鎳一酸性化學鍍鎳；在化學鍍鎳過程中邊化學鍍鎳邊對電鍍液進行攪拌，攪拌速度控制在70r/min ;然後，將經過化學鍍鎳的鎂合金顆粒在氮氣保護下以30°C /min的加熱速度加熱到605°C，並保持7min ;最後，將溫度為605°C的化學鍍鎳鎂合金顆粒在由熱作模具鋼製造的模具中進行半固態成形，模具的模腔為直徑150mm、高IOOmm的圓柱形空 腔且模腔底部平整，成形壓力為60MPa，保持9s，整個成形過程在氮氣保護下進行，成形結束即獲得耐腐蝕鎂合金。
[0020]鹽霧試驗表明，本發明方法製備的耐腐蝕鎂合金的耐腐蝕能力是AZ61合金的3.5倍，表明其表層遭到損傷後腐蝕不容易繼續向材料內部擴展。
【權利要求】
1.一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其特徵在於:首先對鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，接著將經過化學鍍鎳的鎂合金顆粒加熱到鎂合金的半固態溫度，最後對化學鍍鎳的鎂合金顆粒進行半固態成形，從而獲得耐腐蝕鎂合金。
2.如權利要求1所述的一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其特徵在於:所述的鎂合金顆粒，是指由鎂合金加工成的長徑比為f 2的，平均直徑為l(r50iim的粉體材料，粉體中總雜質含量不大於0.5wt%。
3.如權利要求1所述的一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其特徵在於:所述的進行化學鍍鎳，是指採用常規的鎂合金化學鍍鎳工藝，對經過表面預處理的鎂合金顆粒進行化學鍍鎳，在化學鍍鎳過程中邊化學鍍鎳邊對電鍍液進行攪拌，攪拌速度控制在3(T90r/min。
4.如權利要求1所述的一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其特徵在於:所述的加熱到鎂合金的半固態溫度，是指在氮氣保護下以1(T30°C /min的加熱速度加熱到鎂合金液相線溫度以下1(T30°C，並保持5~lOmin。
5.如權利要求1所述的一種耐腐蝕鎂合金的製備方法，其特徵在於:所述的半固態成形，是指在底部平整的由熱作模具鋼製造的模具中，在5(Tl00MPa的壓力下對溫度處於鎂合金液相線溫度以下1(T30°C的化學鍍鎳鎂合金顆粒擠壓5~10s，整個成形過程在氮氣保護下進行。``
【文檔編號】C22C23/00GK103710553SQ201310710830
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】陳剛, 趙玉濤, 朱敏華, 邵靜波, 楊添天 申請人:江蘇大學