自来水中快速均匀降解的镁合金及其构件的制造方法技术

本发明专利技术属于金属材料技术领域，公开了一种自来水中快速均匀降解的镁合金及其构件的制造方法；所述镁合金各组分及其重量百分比含量为：Gd4.0~8.0%，Y0~2.0%，Cu0.4~1.0%，Zn0~0.4%，Ni、Fe、Ga、In等混合反应促进元素（MRAE）或单独Ni的总含量5.0~8.0%，其中Ni占MRAE总量不低于90%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。与现有技术相比，采用本发明专利技术所述镁合金制造的构件，可在自来水中快速均匀降解，常温下自来水中腐蚀速率可达30mg/cm

【技术实现步骤摘要】
自来水中快速均匀降解的镁合金及其构件的制造方法
本专利技术涉及的是一种金属材料
的镁合金及其构件的制造方法，具体是一种自来水中快速均匀降解的镁合金及其构件的制造方法。
技术介绍
镁合金具有密度低、比强度高的特点，在各大工业领域都有较为广泛的应用。另一方面，镁合金是现有工程应用的结构材料中化学性质较为活泼的，在要求结构材料有快速降解能力的工业领域有较好的应用前景，如采矿机械。镁合金的化学性质虽然较为活泼，但常温下镁与水的反应速度极其微弱，即使加热至沸腾，也只能观测到缓慢的反应，降解速度不能满足工业应用需求。通过合金化方法，提高镁合金在水中的降解速度，有着极为重要的意义。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未搜索到国内外类似的资料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有镁合金材料的不足，提供一种自来水中快速均匀降解的镁合金及其构件的制造方法。所述的镁合金添加较高比例的以Ni为主，Si、Fe、Ga、In为辅的混合反应促进元素（MRAE），严格控制Be、Zr、Ca等抑制镁与水反应的元素比例，大幅度提高镁与水的反应速率，同时添加合金化元素，优化材料共晶组织，实现材料及制造的构件可在自来水中快速均匀降解，并保证材料的结构力学性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的。第一方面：本专利技术提供一种自来水中快速均匀降解的镁合金，包含组分及重量百分比为：Gd4.0~8.0%，Y0~2.0%，Cu0.4~1.0%，Zn0~0.4%，Ni、Fe、Ga、In等混合反应促进元素（MRAE）或单独Ni的总含量5.0~8.0%，其中Ni占MRAE总量不低于90%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。第二方面，本专利技术提供一种所述与水快速反应的镁合金的构件制造方法，所述制造方法具体包含如下步骤。预处理：按重量百分比称取镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镍、铁、镓、铟等原材料，其中镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镍、铁预热。熔炼浇注：将预处理后的原材料均匀混合，熔炼；经覆盖、精炼处理后浇注，得到铸锭。均匀化热处理：对所述铸锭在一定温度下保温一段时间。热变形加工：对所述铸锭在一定温度下进行热变形加工，得到锻件或型材。优选地，预处理的步骤中，所述预热的温度为200℃，时间8小时。优选地，熔炼浇注的步骤中，所述覆盖采用的覆盖剂为JDMF，所述精炼采用的精炼剂为RJ6，所述的浇注温度为660~680℃。优选地，均匀化热处理的步骤中，所述的保温条件为430~450℃下3~10小时。优选地，热变形加工步骤中，所述的热变形温度为400~440℃，总变形量为60%~90%。与现有技术相比，采用本专利技术所述镁合金制造的构件，可与在自来水中快速、均匀降解，常温下自来水中腐蚀速率可达30mg/cm2·h以上，在加热电解质条件下腐蚀速率最高可达550mg/cm2·h，适合应用于对结构材料有快速降解要求的工业领域，如采矿工业。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1制造重量百分比为Mg-4.0%Gd-2.0%Y-0.4%Cu-5.0%MRAE的镁合金构件，其中Ni占MRAE总量的90%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。包括以下步骤。预处理步骤：按重量百分比称取镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、镍、铁、镓、铟等原材料，其中镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、镍、铁在200℃下预热8小时。熔炼浇注步骤：推荐采用坩埚电阻炉熔炼，加入覆盖剂JDMF进行覆盖、精炼剂RJ6进行精炼处理，使各合金成分均匀混合，去除夹杂物，在680℃浇注，得到铸锭。均匀化热处理步骤：在430℃对铸锭进行均匀化热处理，处理时间为10小时。热变形加工步骤：在400℃对铸锭进行挤压加工，总变形量为90%，得到挤压型材。本实施例制造的镁合金及其构件在常温下自来水中均匀腐蚀速率为35mg/cm2·h，92℃条件下在3%KCl的水中均匀腐蚀速率为270mg/cm2·h。力学性能可达到抗拉强度Rm≥250MPa，断后伸长率A≥3.5%。实施例2制造重量百分比为Mg-6.0%Gd-1.5%Y-1.0%Cu-0.2%Zn-6.5%MRAE的镁合金构件，其中Ni占MRAE总量的95%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。包括以下步骤。预处理步骤：按重量百分比称取镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镍、铁、镓、铟等原材料，其中镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镍、铁在200℃下预热8小时。熔炼浇注步骤：推荐采用坩埚电阻炉熔炼，加入覆盖剂JDMF进行覆盖、精炼剂RJ6进行精炼处理，使各合金成分均匀混合，去除夹杂物，在670℃浇注，得到铸锭。均匀化热处理步骤：在440℃对铸锭进行均匀化热处理，处理时间为5小时。热变形加工步骤：在440℃对铸锭进行锻造加工，总变形量为60%，得到锻件。本实施例制造的镁合金及其构件在常温下自来水中均匀腐蚀速率为48mg/cm2·h，92℃条件下在3%KCl的水中均匀腐蚀速率为380mg/cm2·h。力学性能可达到Rm≥280MPa，A≥4.0%。实施例3制造重量百分比为Mg-8.0%Gd-0.4%Cu-0.4%Zn-8.0%Ni的镁合金构件，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。包括以下步骤。预处理步骤：按重量百分比称取镁、镁钆中间合金、铜、锌、镍等原材料，并在200℃下预热8小时。熔炼浇注步骤：推荐采用坩埚电阻炉熔炼，加入覆盖剂JDMF进行覆盖、精炼剂RJ6进行精炼处理，使各合金成分均匀混合，去除夹杂物，在660℃浇注，得到铸锭。均匀化热处理步骤：在450℃对铸锭进行均匀化热处理，处理时间为3小时。热变形加工步骤：在420℃对铸锭进行挤压加工，总变形量为75%，得到挤压型材。本实施例制造的镁合金及其构件在常温下自来水中均匀腐蚀速率为65mg/cm2·h，92℃条件下在3%KCl的水中均匀腐蚀速率为550mg/cm2·h。力学性能可达到Rm≥300MPa，A≥3.0%。对比例1本对比例是实施例1的对比例，本对比例涉及一种镁合金，与实施例1不同之处仅在所述镁合金不含Ni、Fe、Ga、In等反应促进元素。本对比例镁合金制造的构件不具备在水中快速降解的能力，即使使用高温电解质加热也只能观测到微弱的反应。对比例2本对比例是实施例2的对比例，本对比例涉及一种镁合金，与实施例2不同之处仅在所述镁合金不含Gd、Y。本对比例镁合金制造构件具备在水中发生快速降解的能力，但其腐蚀极不均匀，且构件脆化严重，断后伸长率A仅1%左右，无法满足工业要求。对比例3本对比例是实施例3的对比例，本对比例涉及一种镁合金，与实施例3不同之处仅在所述镁合金不进行热变形加工。本对比例镁合金制造构件具备在水中发生快速均匀降解的能力，但构件脆化严重，抗拉强度Rm仅150MPa左右，断后伸长率A低于1%，无法作为结构件使用。以上对本专利技术的具体实施例和对比例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，在权利要求范围内做出的各种变形和修改，并不影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自来水中快速均匀降解的镁合金，其特征在于，包含组分及重量百分比为：Gd4.0~8.0%，Y0~2.0%，Cu0.4~1.0%，Zn0~0.4%，Ni、Fe、Ga、In等混合反应促进元素（MRAE）或单独Ni的总含量5.0~8.0%，其中Ni 占MRAE 总量不低于90%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。

【技术特征摘要】
1.一种自来水中快速均匀降解的镁合金，其特征在于，包含组分及重量百分比为：Gd4.0~8.0%，Y0~2.0%，Cu0.4~1.0%，Zn0~0.4%，Ni、Fe、Ga、In等混合反应促进元素（MRAE）或单独Ni的总含量5.0~8.0%，其中Ni占MRAE总量不低于90%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。2.一种权利要求1所述自来水中快速均匀降解的镁合金的构件制造方法，其特征在于，所述制造方法包含如下步骤：预处理：按重量百分比称取镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镍、铁、镓、铟等原材料，其中镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镍、铁预热；熔炼浇注：将预处理后的原材料均匀混合，熔炼；经覆盖、精炼处理后浇注，得到铸锭；均匀化热处理：对所述铸锭在一定温度下保温一段时间；热...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉兴，何英慧，王晓华，刘强，钱康，马亮，张舟，周建华，唐廷基，胡毅，
申请(专利权)人：冉兴，何英慧，王晓华，刘强，钱康，马亮，张舟，周建华，
类型：发明
国别省市：贵州,52