一种镁合金材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型镁合金材料的制备方法，所述镁合金材料的表面镀锌膜，形成梯度结构，生产效率高，镁合金的抗腐蚀性和机械强度均有所提高。本发明专利技术的方法将真空镀膜和扩散技术相结合，简化前处理工序，形成一次性完成前处理与扩散镀膜的工艺；对镁合金材料无任何损伤，将镀膜与镁基体材料紧密结合，使扩散层更为均匀一致，提高了生产效率便于流水线生产，同时具有工作场所无粉末飞扬具有绿色环保的优点。另外，镁合金材料中合金元素和稀土元素协同作用，能显著提高镁合金材料的力学性能和电导率，使其综合性能显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金材料的制备方法
本专利技术涉及金属合金制备
，特别涉及一种镁合金材料的制备方法。
技术介绍
镁合金材料是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小(1.8g/cm3左右)，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前，使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金，主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中，镁是最轻的金属，其比重大约是铝的2/3，铁的1/4。镁合金材料的应用范围很广，主要应用领域包括：1)航空航天工业、军工领域、交通领域(包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等)、3C等领域：镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件：一个型号的飞机最多选用了300-400项镁合金构件；一个零件的重量最重近300kg；一个构件的最大尺寸达2m多。在军工方面需要镁合金板材以提高结构件强度,减轻装备重量,提高武器命中率。2)国防工业领域：由于镁及镁合金耐冲击，如果能够开发出与铝合金耐蚀性能相当的镁合金，则其在兵器等各种军用领域将有着广阔的应用前景。如照明弹用镁粉、穿甲弹用高比强度镁合金弹托材料，以及可用变形镁合金制造的战术航空导弹舱段、副翼蒙皮、壁板和雷达、卫星上用的镁合金井字梁、相机架和外壳等零件。3)汽车工业领域：镁合金汽车零件密度小，可减轻整车重量，间接减少燃油消耗量；镁比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能承受一定负荷；镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低；镁具有较高阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。目前，汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。然而，镁合金材料的绝对强度普遍较低，无法经受高强度的物理损伤；化学性质也比较活泼，在雨水、化学物质等的侵蚀下易腐蚀；上述缺点极大限制了镁合金的应用，因此现在多在镁金属表面镀膜，以提高耐腐蚀性能和机械强度。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种新型镁合金材料的制备方法，所述镁合金材料的表面镀锌膜，形成梯度结构，生产效率高，镁合金的抗腐蚀性和机械强度均有所提高。本专利技术提供一种镁合金材料的制备方法，所述镁合金材料中按照质量百分比至少包括以下组分：B：3.4-5.1％Mo：0.02-0.05％Ni：3.0-3.2％Sn：0.3-0.4％Al：2-2.5％Zn：1-5％Sc：1.5-6％，其余为Mg和不可避免的杂质；其中，B元素的质量百分比可以是3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％、5.1％或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举。Mo元素的质量百分比可以是0.02％、0.025％、0.03％、0.035％、0.04％、0.045％、0.05％或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举。Ni元素的质量百分比可以是3.0％、3.01％、3.02％、3.03％、3.04％、3.05％、3.06％、3.07％、3.08％、3.09％、3.10％、3.11％、3.12％、3.13％、3.14％、3.15％、3.16％、3.17％、3.18％、3.19％、3.2％或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举。Sn元素的质量百分比可以是0.3％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.4％或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举。Al元素的质量百分比可以是2％、2.05％、2.1％、2.15％、2.2％、2.25％、2.3％、2.35％、2.4％、2.45％、2.5％或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举。Zn元素的质量百分比可以是1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％或5％或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举。Sc元素的质量百分比可以是1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举。所述镁合金材料的制备方法至少包括如下步骤：(1)将各原料混合后进行球磨，得到粉体；然后在1050-1090℃(例如可以是1050℃、1055℃、1060℃、1065℃、1070℃、1075℃、1080℃、1085℃、1090℃或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举)下进行真空感应熔炼，待金属熔化后加除渣剂，搅拌、冷却后得到镁合金；(2)将镁合金的表面进行机械抛光，然后在水砂纸上进行打磨，去除表面杂质，然后在醇和/酮溶液中进行超声清洗，风干后得镁基体材料；(3)将镁基体材料和高纯锌靶材置于真空罐中，采用真空蒸镀法对在镁基体材料表面镀上锌膜；(4)在700-730℃(例如可以是700℃、702℃、704℃、706℃、708℃、710℃、712℃、714℃、716℃、718℃、720℃、722℃、724℃、726℃、728℃、730℃或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举)条件下进行退火处理3-4h，然后用水基型清洗剂进行清洗，得到镁合金材料。优选地，步骤(1)中，所述球磨采用机械球磨法进行；优选地，所述粉体的粒径小于或等于18nm，例如可以是17nm、16nm、15nm、14nm、13nm、12nm、11nm、10nm、9nm、8nm、7nm、6nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举；优选地，所述除渣剂为主要成分为硅酸盐的复合除渣剂。优选地，步骤(2)中，将镁合金打磨至表面粗糙度Ra≤0.8μm，例如可以是0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm、0.1μm或所述范围内的任意取值，由于篇幅的限制在此不再一一列举；优选地，所述水砂纸的型号为800#-2000#，例如可以是800#、900#、1000#、1100#、1200#、1300#、1400#、1500#、1600#、1700#、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述镁合金材料中按照质量百分比至少包括以下组分：B：3.4‑5.1％Mo：0.02‑0.05％Ni：3.0‑3.2％Sn：0.3‑0.4％Al：2‑2.5％Zn：1‑5％Sc：1.5‑6％，其余为Mg和不可避免的杂质；所述镁合金材料的制备方法至少包括如下步骤：(1)将各原料混合后进行球磨，得到粉体；然后在1050‑1090℃下进行真空感应熔炼，待金属熔化后加除渣剂，搅拌、冷却后得到镁合金；(2)将镁合金的表面进行机械抛光，然后在水砂纸上进行打磨，去除表面杂质，然后在醇和/酮溶液中进行超声清洗，风干后得镁基体材料；(3)将镁基体材料和高纯锌靶材置于真空罐中，采用真空蒸镀法对在镁基体材料表面镀上锌膜；(4)在700‑730℃条件下进行退火处理3‑4h，然后用水基型清洗剂进行清洗，得到镁合金材料。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述镁合金材料中按照质量百分比至少包括以下组分：B：3.4-5.1％Mo：0.02-0.05％Ni：3.0-3.2％Sn：0.3-0.4％Al：2-2.5％Zn：1-5％Sc：1.5-6％，其余为Mg和不可避免的杂质；所述镁合金材料的制备方法至少包括如下步骤：(1)将各原料混合后进行球磨，得到粉体；然后在1050-1090℃下进行真空感应熔炼，待金属熔化后加除渣剂，搅拌、冷却后得到镁合金；(2)将镁合金的表面进行机械抛光，然后在水砂纸上进行打磨，去除表面杂质，然后在醇和/酮溶液中进行超声清洗，风干后得镁基体材料；(3)将镁基体材料和高纯锌靶材置于真空罐中，采用真空蒸镀法对在镁基体材料表面镀上锌膜；(4)在700-730℃条件下进行退火处理3-4h，然后用水基型清洗剂进行清洗，得到镁合金材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述球磨采用机械球磨法进行；优选地，所述粉体的粒径小于或等于18nm；优选地，所述除渣剂为主要成分为硅酸盐的复合除渣剂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将镁合金打磨至表面粗糙度Ra≤0.8μm；优选地，所述水砂纸的型号为800#-2000#；优选地，所述醇溶液为甲醇和/或乙醇溶液；优选地，所述酮溶液为丙酮溶液；优选地，所述超声清洗的时间为1-3min。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在真空蒸镀时，所述真空罐内的压强≤6×10-3Pa；优选地，在真空蒸镀时，所述真空罐内的温度为350-450℃；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，
申请(专利权)人：张建华，
类型：发明
国别省市：天津,12