一种稀土镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稀土镁合金及其制备方法，所述稀土镁合金包括：稀土镁合金基底；复合在所述稀土镁合金基底上的钛过渡层；复合在所述钛过渡层上的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层由碳化物形成。其中，钛过渡层起到释放耐腐蚀层与稀土镁合金基底间的残余应力的作用，提高了耐腐蚀层与稀土镁合金基底之间的结合强度。实验结果表明，本发明专利技术提供的稀土镁合金与没有复合耐腐蚀层的稀土镁合金相比，在3.5％NaCl溶液中的腐蚀电流密度提高一个数量级；耐腐蚀层与稀土镁合金基底的结合强度达到5B级(ASTM)以上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，所述稀土镁合金包括：稀土镁合金基底；复合在所述稀土镁合金基底上的钛过渡层；复合在所述钛过渡层上的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层由碳化物形成。其中，钛过渡层起到释放耐腐蚀层与稀土镁合金基底间的残余应力的作用，提高了耐腐蚀层与稀土镁合金基底之间的结合强度。实验结果表明，本专利技术提供的稀土镁合金与没有复合耐腐蚀层的稀土镁合金相比，在3.5％NaCl溶液中的腐蚀电流密度提高一个数量级；耐腐蚀层与稀土镁合金基底的结合强度达到5B级(ASTM)以上。【专利说明】
本专利技术涉及合金
，更具体地说，是涉及。
技术介绍
镁合金作为最轻的工程金属材料，具有高的比强度、比刚度、良好的减震性、较强的电磁屏蔽能力以及可回收利用等优点，被广泛应用于航空航天、国防军工、汽车以及电子工业中，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。 然而，由于镁合金的耐磨性较差，严重影响到其在工业领域中的应用。此外，镁合金中的杂质(如铁、镍等)、合金元素及第二相可以作为阴极，镁基体作为阳极，很容易发生电偶腐蚀，也导致了目前镁合金作为结构材料的潜在应用与现实之间存在着较大的反差。 稀土元素能够与镁合金中的有害杂质(铁、镍等)结合，降低其阴极性作用，从而提高镁合金基体的耐腐蚀性。另外，稀土元素的引入可以使合金表面形成更加致密的腐蚀产物膜，可以有效地抑制合金的进一步腐蚀，对合金耐腐蚀性的提高也有着积极的意义。但由于镁的固有特性，单纯的地依靠合金化来提高耐腐蚀性的程度十分有限，因此表面改性已成为改善镁合金耐腐蚀性的主要手段。此外,表面处理技术还有利于改善镁合金表面的耐磨性，以适应不同工业领域对镁合金的各种需求。 传统的镁合金表面处理技术(如微弧氧化)虽然可以成功制备耐腐蚀的陶瓷层，但该保护层空隙较多，均匀性差，需要进行后续的封孔处理；而化学镀、电镀等工艺制备的薄膜与镁合金基体的结合较差，极易脱落而失效。利用磁控溅射制备的单层碳化铪薄膜由于膜层与基体的硬度、弹性模量等力学性能与基体镁合金的差异较大(如碳化铪薄膜的弹性模量约为255GPa，而镁合金弹性模量通常仅为45GPa)，因此二者的结合强度很低，容易造成薄膜脱落。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了，本专利技术提供的稀土镁合金耐腐蚀性好、结合强度高。 本专利技术提供一种稀土镁合金，包括: 稀土镁合金基底； 复合在所述稀土镁合金基底上的钛过渡层； 复合在所述钛过渡层上的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层由碳化物形成。 优选地，所述耐腐蚀层还包括: 复合在所述碳化物层上的钛层； 复合在所述钛层上的碳化物/钛交替形成的多层结构。 优选地，所述碳化物为碳化铪、碳化钽或碳化锆。 优选地，所述耐腐蚀层的厚度为0.1 μ m?30 μ m。 优选地，所述稀土镁合金基底包含: 大于O小于等于6￥七％的Al ; 大于O小于等于Iwt %的Ca ； 大于O小于等于^^%的Sm ; 余量为Mg。 优选地，所述钛过渡层的厚度为0.2 μ m?2.0 μ m。 本专利技术还提供一种稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤: a)采用磁控溅射法在稀土镁合金基底上形成钛过渡层； b)采用磁控溅射法在所述钛过渡层上形成耐腐蚀层；所述耐腐蚀层由碳化物形成； c)对步骤b)得到的产品进行真空退火，得到稀土镁合金。 优选地，所述步骤b)还包括采用磁控溅射法在所述碳化物层上形成钛层和碳化物/钛交替形成的多层结构。 优选地，所述步骤a)中，所述磁控溅射的压强为0.4Pa?2.0Pa,偏压为-50V?-100V，基体温度为25°C?100°C，靶基距为50mm?80mm，溅射电流密度为7mA/cm2 ?20mA/cm2。 优选地，所述步骤b)中，所述磁控溅射的压强为0.4Pa?2.0Pa,偏压为-50V?-200V，基体温度为25°C?100°C，靶基距为50mm?80mm，溅射电流密度为1mA/cm2 ?20mA/cm2。 与现有技术相比，本专利技术提供的稀土镁合金包括:稀土镁合金基底；复合在所述稀土镁合金基底上的钛过渡层；复合在所述钛过渡层上的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层由碳化物形成。其中，钛过渡层起到释放耐腐蚀层与稀土镁合金基底间的残余应力的作用，提高了耐腐蚀层与稀土镁合金基底之间的结合强度。实验结果表明，本专利技术提供的稀土镁合金与没有复合耐腐蚀层的稀土镁合金相比，在3.5% NaCl溶液中的腐蚀电流密度提高一个数量级；耐腐蚀层与稀土镁合金基底的结合强度达到5B级(ASTM)以上。 进一步的，本专利技术提供的稀土镁合金的耐腐蚀层是由碳化物/钛交替形成的多层结构，通过多层结构之间的相互作用，不但提高了结合强度，还可以抑制由于柱状晶结构的形成而产生的大量本征微孔，显著提高了稀土镁合金的耐腐蚀性。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 图1为本专利技术实施例提供的稀土镁合金生产工艺流程图。 【具体实施方式】 下面结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术提供了一种稀土镁合金，包括: 稀土镁合金基底； 复合在所述稀土镁合金基底上的钛过渡层； 复合在所述钛过渡层上的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层由碳化物形成。 本专利技术所述稀土镁合金基底即含有稀土的镁合金，其优选包含:大于O小于等于6wt%的Al ;大于O小于等于Iwt %的Ca ;大于O小于等于Iwt %的Sm ;余量为Mg。所述Al含量更优选为lw%?3w% ;Ca含量更优选为0.2w%? 0.6w% ;Sm含量更优选为0.2w%?0.6w%。Mg-Al-Ca-Sm稀土镁合金中的稀土元素能够与镁合金中的有害杂质(铁、镍等)结合，降低其阴极性作用，从而提高镁合金基底的耐腐蚀性。 本专利技术对所述稀土镁合金基底的来源没有限制，优选按照以下方法制备:首先铸造稀土镁合金，经过均匀化处理后，对其进行热加工，得到稀土镁合金棒材，然后对稀土镁合金棒材进行去应力退火，最后进行机械加工，得到稀土镁合金基底。 按照上述方法，首先铸造稀土镁合金，具体步骤优选为:将镁源在通保护气的条件下加热至完全熔化，加入预热的铝源、钙源和钐源，再降温进行浇铸，即得到稀土镁合金铸锭。其中，镁源优选为商业纯镁(99.6%)或商用二号镁合金(99.0%);铝源优选为纯铝(99.5% )或Mg-Al中间合金；钙源优选为Mg-30% Ca中间合金或纯钙；钐源优选为Mg-20% Sm中间合金或纯钐。本专利技术对所述原料的来源没有限制，为市售即可。所述稀土镁合金的铸造方法为本领域技术人员熟知的技术手段，所述加热温度优选为750°C ;预热温度优选为300°C ;降温进行浇铸的温度优选为720V ;所述浇铸的磨具优选为45#钢永久型磨具。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土镁合金，其特征在于，包括：稀土镁合金基底；复合在所述稀土镁合金基底上的钛过渡层；复合在所述钛过渡层上的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层由碳化物形成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪杰，佟立波，文懋，张庆鑫，邱鑫，孟健，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22