一種耐腐蝕鎂合金材料及其製備方法
2023-07-08 19:04:51 1
專利名稱：一種耐腐蝕鎂合金材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及ー種耐腐蝕鎂合金材料及其製備方法，屬於有色金屬合金及其製備技術領域。
背景技術：
鎂合金材料是目前工程應用中質量最輕的金屬材料，具有比重小，比強度高，比剛度高，導電、導熱性能好，減震性好，電磁屏蔽好，易切削加工 ，易於回收等多種優點，廣泛應用在航空、航天、汽車、船舶、電子信息產品中，成為21世紀最有應用前景的金屬材料。目前應用最為廣泛的有鑄造行業應用的AZ91D鎂合金，在型材、板材中應用的變形鎂合金AZ31、AZ61、AZ80、ZK60等。然而現有的鎂合金材料的耐腐蝕性能較差，這嚴重製約了鎂合金材料的應用和推廣。目前國內外廣泛開展了提高鎂合金耐腐蝕性能的研究工作，歐美日等國家開展的耐腐蝕鎂合金材料研究處於較領先的地位，研製出的新型鎂合金材料具有較好的耐腐蝕性能，其中以添加鈹、鈣、稀土元素來提高鎂合金的耐腐蝕性能為主，添加稀土元素可以細化鎂合金晶粒，形成富含稀土的第二相，提高鎂合金的耐腐蝕性能；添加鈣和鈹能夠獲得一定的高溫耐腐蝕性能，目前已經研製出了ー些鎂合金材料，並應用於エ業化生產中。然而由於鈹的毒性、鈣的價格因素，限制了這種鎂合金材料的進ー步應用。國內目前已經有部分高校、研究所和企業開展了相關方面的研究工作，已經取得了ー些初步進展，但大多圍繞鈹、鈣、稀土元素進行研究，雖然添加這些元素能起到一定的防腐蝕作用，但是由於這些元素的在地球中的含量較少、成本較高或具有毒性，限制了其應用領域和範圍。綜合這些因素，導致了這些材料仍然處於小批量生產階段，難以大批量的生產，耐腐蝕鎂合金還有待於進ー步開發。
發明內容
本發明的目的是為了降低製造耐腐鎂合金的成本，避免有毒有害添加元素的使用和高成本添加元素的使用，以比較低的成本較大幅度的提高鎂合金的耐腐蝕性能，提供一種耐腐蝕鎂合金材料及其製備方法。ー種耐腐蝕鎂合金材料的成分如下鎂合金中各元素及雜質含量Nd 0. 5 3. 5wt%，Y :0. 2 L 2wt%，Sn :L 5 3. 5wt%,Sb 1. 2 3. 0wt%;雜質元素A1 く O. 02wt%,Mn く O. 05wt%,Fe く O. 005wt%,Si く O. 05wt%,Cu く O. OOlwt%，Ni く O. OOlwt%，其它雜質元素含量彡 O. 05wt%，其餘為Mg。本發明的製備耐腐蝕鎂合金材料的原材料採用純鎂、純錫、純銻、Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金，純鎂、純錫、純銻及稀土合金中雜質元素的含量在符合國家標準的基礎上還應符合A1 ^ O. 003wt%, Mn ^ O. 008wt %,Fe く O. 0008wt%, Si く O. 006wt%, Cu く O. OOOlwt%, Ni く O. OOOlwt%。本發明的製備方法是
(I)準備按鎂合金材料的成分配比準備純鎂、純錫、純銻、Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金，其中純Mg的燒損量按5wt%計算,純錫、純鋪的燒損量分別按3wt%計算,Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金的燒損量分別按15wt%計算；(2)中間合金的加入在エ業用エ頻感應熔化爐中先將純鎂、純Sn、純Sb加熱，在加熱至400°C以上時通入I. O 2. OL/min的氬氣進行保護，加熱至720°C ± 10°C，保溫15 30分鐘使材料完全熔化，熔化後保持熔液溫度720°C ± 10°C，保溫20min，依次加入Mg-Nd中間合金、Mg-Y中間合金，熔化後保持熔液溫度720V ±10°C，保溫10 15分鐘後進行澆鑄；(3)澆鑄溫度控制在680°C 700°C之間，澆鑄時間控制在稀土中間合金加入後的20分鐘以內； (4)採用金屬型鋳造方法鋳造錠坯；(5)去應カ退火エ藝為電阻爐加熱，通入I. O 2. OL/min的エ業普通氬氣進行保護，加熱溫度在100°C 150°c之間，加熱時間為10 20分鐘。發明效果本發明的ー種耐腐蝕鎂合金材料及其製備方法，特點之ー是原材料來源廣泛，採用國內大量生產和銷售的純鎂、純錫、純銻及鎂稀土中間合金材料；特點之ニ是通過Sn、Sb、Nd、Y的合金化科學配方設計，以較低成本較大幅度的提高鎂合金的耐腐蝕性能，具有較高的價格、性能比。經5% NaCl鹽霧實驗，鎂合金腐蝕率< O. lmg. cm_2. IT1。
具體實施例方式下面對本發明作進ー步的說明(一 )合金成分的控制鎂合金中各元素及雜質含量Nd 0. 5 3. 5wt%, Y :(λ 2 L 2wt%, Sn 1. 5 3. 5wt%,Sb 1. 2 3. Owt%;雜質元素A1 く O. 02wt%,Mn く O. 05wt%,Fe く O. 005wt%,Si く O. 05wt%,Cu く O. OOlwt%，Ni く O. OOlwt%，其它雜質元素含量彡 O. 05wt%，其餘為Mg。(ニ)材料製造エ藝(I)準備按鎂合金材料的成分配比準備純鎂、純錫、純銻、Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金，其中純Mg的燒損量按5wt%計算,純錫、純鋪的燒損量分別按3wt%計算,Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金的燒損量分別按15wt%計算。(2)中間合金的加入在エ業用エ頻感應熔化爐中先將純鎂、純Sn、純Sb加熱，在加熱至400°C以上時通入I. O 2. OL/min的氬氣進行保護，加熱至720°C ± 10°C，保溫15 30分鐘使材料完全熔化，熔化後保持熔液溫度720°C ± 10°C，保溫20min，依次加入Mg-Nd中間合金、Mg-Y中間合金，熔化後保持熔液溫度720V ±10°C，保溫10 15分鐘後進行澆鑄。(3)澆鑄溫度控制在680°C 700°C之間，澆鑄時間在稀土中間合金的加入後20分鐘以內。(4)採用金屬型鋳造方法鋳造錠坯。(5)去應カ退火エ藝為100°C 150°C之間，時間為10 20分鐘，電阻爐加熱通入I. O 2. OL/min的工業普通氬氣進行保護。經5 % NaCl鹽霧實驗，鎂合金腐蝕率< 0. lmg. cm 2. h、實施例I
分別購置雜質含量在要求範圍內的純Mg、純Sn、純Sb、MgY10中間合金、MgNdlO中間合金，按照中間合金元素的含量配置成分，如表I所示。表I配料重量及元素含量
權利要求
1.ー種耐腐蝕鎂合金材料，其特徵是合金材料各組分質量百分數如下Nd O.5 3. 5wt%, Y :0. 2 I. 2wt%, Sn :1. 5 3. 5wt %, Sb :1. 2 3. Owt % ;雜質元素Al く O. 02wt %, Mn ^ O. 05wt %, Fe ^ O. 005wt %, Si ^ O. 05wt %, Cu ^ 0. OOlwt %,Ni彡0. OOlwt%，其它雜質元素含量彡O. 05wt%，其餘為Mg。
2.根據權利要求I所述的耐腐蝕鎂合金材料,其特徵是製備耐腐蝕鎂合金材料的原材料採用純鎂、純錫、純銻、Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金，純鎂、純錫、純銻及稀土合金中雜質元素的含量符合A1彡O. 003wt%, Mn彡O. 008wt %, Fe彡O. 0008wt%,Si く O. 006wt%, Cu く O. OOOlwt%, Ni く O. OOOlwt%。
3.根據權利要求I或2所述的耐腐蝕鎂合金材料的製備方法，其特徵是 (1)準備按鎂合金材料的成分配比準備純鎂、純錫、純銻、Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金，其中純Mg的燒損量按5wt%計算,純錫、純鋪的燒損量分別按3wt%計算，Mg-Y中間合金、Mg-Nd中間合金的燒損量分別按15wt%計算； (2)中間合金的加入在エ業用エ頻感應熔化爐中先將純鎂、純Sn、純Sb加熱，在加熱至400°C以上時通入I. O 2. OL/min的氬氣進行保護，加熱至720°C ±10°C，保溫15 30分鐘使材料完全熔化，熔化後保持熔液溫度720V ± 10°C，保溫20min，依次加入Mg-Nd中間合金、Mg-Y中間合金，熔化後保持熔液溫度720V ±10°C，保溫10 15分鐘後進行澆鑄； (3)澆鑄溫度控制在680°C 700°C之間，澆鑄時間控制在稀土中間合金加入後的20分鐘以內； (4)採用金屬型鋳造方法鋳造錠坯； (5)去應カ退火エ藝為電阻爐加熱，通入I.O 2. OL/min的エ業普通氬氣進行保護，加熱溫度在100°C 150°C之間，加熱時間為10 20分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種耐腐蝕鎂合金材料及其製備方法，合金材料中各組分質量百分數如下Nd0.5～3.5wt％，Y0.2～1.2wt％，Sn1.5～3.5wt％，Sb1.2～3.0wt％；雜質元素Al≤0.02wt％，Mn≤0.05wt％，Fe≤0.005wt％，Si≤0.05wt％，Cu≤0.001wt％，Ni≤0.001wt％，其它雜質元素含量≤0.05wt％，其餘為Mg。其製備方法是在工業用工頻感應熔化爐中先將純鎂、純Sn、純Sb加熱至720℃±10℃，保溫直至熔化，在加熱至400℃以上後通入1.0～2.0L/min的工業普通氬氣進行保護，熔化後保溫20min，依次加入Mg-Nd中間合金、Mg-Y中間合金，熔化後保溫10～15分鐘後進行澆鑄，金屬型鑄造後進行100℃～150℃之間，時間為10～20分鐘的去應力退火處理。其優點是耐腐蝕性能高，經5％NaCl，溫度為(25±1)℃，腐蝕時間為72h的鹽霧實驗，鎂合金腐蝕率＜0.1mg.cm-2.h-1。
文檔編號C22C23/00GK102676896SQ201210174229
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者劉利濤, 狄石磊 申請人:劉利濤, 狄石磊