一种提高镁抗氧化能力的方法及镁钙合金技术

本发明专利技术适用于金属复合物抗氧化技术领域，提供了一种提高镁抗氧化能力的方法及镁钙合金，该方法包括以下步骤：将镁与钙按照(95~99):(1~5)的质量比进行混合，得到混合料；将混合料置于250~350℃的温度下，并通入保护气体后，再进行熔炼，得到熔体；所述保护气体包括六氟化硫和二氧化碳，所述六氟化硫和二氧化碳的体积比为1:(150~250)；往熔体中通入惰性气体，并进行搅拌精炼后，再进行压铸，得到合金锭；将合金锭置于300~500℃的温度下进行退火处理，得到镁钙合金。该方法可以在镁钙合金中形成致密且性能稳定的MgO‑CaO复合物附着膜，从而可以使镁金属基体在高温纯氧的条件下不易被氧化。

【技术实现步骤摘要】
一种提高镁抗氧化能力的方法及镁钙合金
本专利技术属于金属复合物抗氧化
，尤其涉及一种提高镁抗氧化能力的方法及镁钙合金。
技术介绍
镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比刚度和比强度高、电磁屏蔽性和阻尼减震性好、易于回收等优点，拥有广阔的应用前景。镁合金有“二十世纪九十年代以后的新型金属材料”的美誉，镁合金具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化，又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能，尤其易于回收等优点。国内外将镁主要应用于汽车行业，以减重、节能、降低污染，改善环境。为适应现代电子、通讯器件高度集成化和轻薄小型化的发展趋势，镁合金是未来交通、电子信息、通讯、计算机、声像器材、手提工具、电机、林业、纺织、核动力装置等产品外壳的理想材料。然而实际生产中由于镁化学性质活泼，在高温下极易被氧化，从而严重影响了产品的性能，并造成巨大的工业浪费。面对该问题，目前的工业生产中普遍使用向镁中加入Y、Gd、La、Ce等一种或多种元素形成复合物来提高金属镁的使用率，然而由于大量使用这些合金元素将影响镁自身的性能，如导电性、导热性下降以及机械性能受到影响等，导致该工艺的使用受到限制。此外，电化学阳极氧化法在镁防腐方面的应用也极为广泛，但得到的防腐氧化膜性能差，需要进一步的封装处理，对环境和人体也有害。镁合金化学性质活泼，属于较难进行化学镀和电镀的金属，而且抗氧化能力不强。本专利技术力图通过一种操作简单的工艺流程，环保无污染的方法，向镁中掺少量的合金元素，使其表面生成抗氧化的金属复合物附着膜，提高镁制品的抗氧化性，对进一步拓展镁制品的适用领域具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种提高镁抗氧化能力的方法，旨在解决
技术介绍
中提出的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种提高镁抗氧化能力的方法，包括以下步骤：将镁与钙按照(95~99):(1~5)的质量比进行混合，得到混合料；将混合料置于250~350℃的温度下，并通入保护气体后，再进行熔炼，得到熔体；所述保护气体包括六氟化硫和二氧化碳，所述六氟化硫和二氧化碳的体积比为1:(150~250)；往熔体中通入惰性气体，并进行搅拌精炼后，再进行压铸，得到合金锭；将合金锭置于300~500℃的温度下进行退火处理，得到镁钙合金。作为本专利技术实施例的一个优选方案，所述步骤中，保护气体的通入流量为3000~6000cm3/min。作为本专利技术实施例的另一个优选方案，所述步骤中，保护气体的气压为0.8~1.2atm。作为本专利技术实施例的另一个优选方案，所述步骤中，熔炼温度为720~800℃，压铸的温度为650~700℃。作为本专利技术实施例的另一个优选方案，所述惰性气体为氩气。作为本专利技术实施例的另一个优选方案，所述步骤中，退火处理时通有混合气体；所述混合气体包括氩气和氢气，氩气和氢气的体积比为(7.5~8.5):(1.5~2.5)。作为本专利技术实施例的另一个优选方案，所述步骤，混合气体的通入流量为30~50cm3/min。作为本专利技术实施例的另一个优选方案，所述步骤，镁和钙均为大颗粒或块状结构，以防止熔炼时物料飞溅，影响合金成分以及合金均匀性。其中，钙的体积为2~3cm3，镁的尺寸为高度2cm，长宽1.5~2cm。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种采用上述方法处理得到的镁钙合金。作为本专利技术实施例的另一个优选方案，所述镁钙合金经过纯氧氧化120min后，其增重量不高于0.038%。本专利技术实施例提供的一种提高镁抗氧化能力的方法，工艺流程简单、环保无污染，其通过向镁中添加少量的Ca元素，可以形成镁钙合金，其中，镁钙合金在氩氢气氛中退火的过程中Ca可以富集到合金表面，由于同等条件下Ca相较于Mg更易与O结合，所以镁钙合金的表面大量富集的Ca和少量的Mg与气氛中极少量的残余O2结合形成性能稳定的MgO-CaO附着膜，极大提高了金属镁的抗氧化能力。该方法得到的MgCa合金可以保证镁制品在高温纯氧的条件下不易被氧化，一则提高产品抗氧化性，二则提高相关制品及设备的可靠性，减少工业浪费，扩展应用领域。此外，由于Ca元素在镁合金的添加有细化晶粒的作用，一些含镁钙合金具有较好的力学性能，适量的钙能够提高镁合金力学性能和腐蚀性，且与Mg形成热稳定性较高的Mg2Ca相，有利于提高合金的高温强度及蠕变性能。附图说明图1为本专利技术实施例2得到的镁钙合金的二次离子质谱图。图2~3为本专利技术实施例2得到的XPS表征图。图4为本专利技术实施例1~3得到的镁钙合金与纯镁的热重抗氧化曲线。图5为本专利技术实施例1得到的镁钙合金的SEM表征图。图6为本专利技术实施例2得到的镁钙合金的SEM表征图。图7为本专利技术实施例2得到的镁钙合金的截面的SEM图。图8~11分别为本专利技术实施例2得到的镁钙合金的界面SEM图及元素分布图。图12为纯镁的场发射图。图13为本专利技术实施例1得到的镁钙合金的场发射图。图14为本专利技术实施例2得到的镁钙合金的场发射图。图15为本专利技术实施例3得到的镁钙合金的场发射图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1该实施例提供了一种提高镁抗氧化能力的方法，其包括以下步骤：S1、将镁与钙按照99:1的质量比进行混合，得到混合料；其中，镁和钙均为块状结构，纯度均为99.99%，以防止熔炼时物料飞溅，影响合金成分以及合金均匀性。另外，钙的体积为2.5cm3，镁的尺寸为高度2cm，长宽1.8cm。S2、将上述混合料置于石墨坩埚中，并将石墨坩埚放置于熔炼炉中央，以对石墨坩埚进行加热；当石墨坩埚加热到300℃时，通入保护气体，并继续加热至740℃进行熔炼，得到熔体。保护气体为六氟化硫和二氧化碳按照1:200的体积比进行混合的气体；保护气体的通入流量为5000cm3/min，其气压为1at，以隔绝和去除熔炼炉中的氧，防止熔炼过程中在金属液表面形成氧化皮。S3、往熔炼炉中通入惰性气体氩气，并对熔体进行反复搅拌精炼10min后，再静置30min；接着，当熔体温度下降到700℃时，再置于冷室压铸机上进行压铸，防止压铸过程中铸锭出现断裂，以得到合金锭。S4、将上述合金锭进行线切割，切成长为60mm，宽为20mm，厚为5mm的金属板；接着，使用轧机对上述金属板进行热轧处理，以形成厚度为0.8mm的合金薄板；然后，通过直径为4mm的打孔器制备成金属圆片，以便于进行后续TG实验。其中，轧机轧辊温度设置为200℃，金属板在热轧处理前需预热到300℃，以防止镁合金在轧制过程中碎裂；另外，热轧处理过程中可在轧辊上涂油，使得热轧处理后的合金薄板表面光滑，无坑蚀；打孔器为无倒角的冲头，以减少试样表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高镁抗氧化能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将镁与钙按照(95~99):(1~5)的质量比进行混合，得到混合料；/n将混合料置于250~350℃的温度下，并通入保护气体后，再进行熔炼，得到熔体；所述保护气体包括六氟化硫和二氧化碳，所述六氟化硫和二氧化碳的体积比为1:(150~250)；/n往熔体中通入惰性气体，并进行搅拌精炼后，再进行压铸，得到合金锭；/n将合金锭置于300~500℃的温度下进行退火处理，得到镁钙合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高镁抗氧化能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将镁与钙按照(95~99):(1~5)的质量比进行混合，得到混合料；
将混合料置于250~350℃的温度下，并通入保护气体后，再进行熔炼，得到熔体；所述保护气体包括六氟化硫和二氧化碳，所述六氟化硫和二氧化碳的体积比为1:(150~250)；
往熔体中通入惰性气体，并进行搅拌精炼后，再进行压铸，得到合金锭；
将合金锭置于300~500℃的温度下进行退火处理，得到镁钙合金。


2.根据权利要求1所述的一种提高镁抗氧化能力的方法，其特征在于，所述步骤中，保护气体的通入流量为3000~6000cm3/min。


3.根据权利要求2所述的一种提高镁抗氧化能力的方法，其特征在于，所述步骤中，保护气体的气压为0.8~1.2atm。


4.根据权利要求1所述的一种提高镁抗氧化能力的方法，其特征在于，所述步骤中，熔炼的温度为720...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永福，霍东升，刘国军，王亚如，田政，蒋青，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22