一种耐腐蚀铸造镁合金及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种耐腐蚀的铸造镁合金，由以下重量配比的组分组成(wt%)：5.0%~8.0%Sn，3.0%~5.0%Si，0.1%~1.2%Al，0.004%~0.05%P，0.1%~2%Fe，其余为镁和其它元素；所述一部分Si以Si和Mg中间合金的形式加入，另一部分Si以粒径80um以下的粉末形式加入，以Si和Mg中间合金的形式加入的Si与以粉末形式加入的Si的重量比为1:1‑3:1。该镁合金在保证了具有优秀延展性和力学性能的同时，也具有极好的耐腐蚀性能，适合用于多水潮湿的环境下使用。并且该配方原料廉价易得，制备工艺简单，适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀铸造镁合金及其制造方法
本专利技术涉及一种合金材料，具体是一种耐腐蚀铸造镁合金材料及其制造方法。
技术介绍
我国镁资源丰富，国内镁产量居世界首位。镁合金具有高比强度和刚度、减震性能和切削性能好，具有磁屏蔽性能、可回收性，使得镁合金近年来在工业上得到了越来越广泛的应用。我国镁资源丰富，国内镁产量居世界首位。镁合金具有高比强度和刚度、减震性能和切削性能好，具有磁屏蔽性能、可回收性，使得镁合金近年来在工业上得到了越来越广泛的应用。镁及其合金是最轻的金属结构材料，其密度仅为钢的1/4，铝的2/3，具有比强度、比刚度高，电磁屏蔽性能优良，散热性好，减震性能好等诸多优点。由于纯镁的强度太低(铸态下的拉伸屈服强度仅为21MPa左右)且可铸造差，同时，合金化又是提高其力学性能以及可铸造性的最为行之有效的方法，因此实际应用中都是采用镁合金而不是纯镁。在现有的镁合金加工方法中，由于压铸工艺具有生产效率高、成本低、制备零部件尺寸精度高等诸多优点，因此现有的大多数镁合金零部件都是通过压铸工艺来制备的，90％以上的镁合金零部件为压铸件。其中，又以镁合金在汽车、3C等零部件中的应用为重点，满足了汽车、3C工业轻量化的要求。由于汽车、3C等零部件需要具有较高强度、刚度和较高塑性，并且要求耐磨、耐腐蚀、表面光洁度好，能在较恶劣的环境条件下使用，所以镁合金作为结构材料用于汽车、3C等行业一直是研究应用的热点。目前，铸造镁合金的综合性能有待进一步提高，尤其是强度，刚度和耐腐蚀方面。CN104278179A公开了一种Si增强的Mg-Sn铸造镁合金，其具有优秀的力学性能，但是未对其它性能例如耐腐蚀性能，进行优化。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种耐腐蚀铸造镁合金，该镁合金在保证了具有优秀延展性和力学性能的同时，也具有极好的耐腐蚀性能，适合用于多水潮湿的环境下使用。并且该配方原料廉价易得，制备工艺简单，适合大规模工业化生产。本专利技术提供了一种耐腐蚀铸造镁合金，由以下重量配比的组分组成(wt%)：5.0%~8.0%Sn，3.0%~5.0%Si，0.1%~1.2%Al，0.004%~0.05%P，0.1%~2%Fe，其余为镁和其它元素；所述一部分Si以Si和Mg中间合金的形式加入，另一部分Si以粒径80um以下的粉末形式加入，以Si和Mg中间合金的形式加入的Si与以粉末形式加入的Si的重量比为1:1-3:1。优选地，其中最佳的合金成分为：6%Sn，4%Si，0.25%Al，0.01%P，0.5%Fe，其余为镁和其它元素。优选地，其中P以Al和P中间合金的形式加入。优选地，其中其它元素包括氧元素，氮元素，以及其它不避免的杂质。优选地，其中以粉末形式加入的Si在高温下与氧、氮元素形成二氧化硅和氮化硅，并集中在合金表层。优选地，其中以Si和Mg中间合金的形式加入的Si与以粉末形式加入的Si的重量比为2:1。本专利技术还提供了一种耐腐蚀铸造镁合金的制造方法，其步骤和条件如下：（1）以按重量配比为5.0%~8.0%Sn，3.0%~5.0%Si，0.1%~1.2%Al，0.004%~0.05%P，0.1%~2%Fe，其余为镁作为原料，将铁坩埚预热到120~250℃下放入原料，加热并升温至720℃~770℃熔化，其中一部分Si元素是以Mg-5%Si中间合金的形式加入到合金中，P以Al-3.5%P中间合金的形式加入，待合金完全熔化，静置10~30分钟；（2）待熔体温度达到720~770℃时，加入粒径80um以下的粉末Si，搅拌均匀后，待中间合金完全熔化并且将合金液调至710~760℃，静置10~30分钟后浇注铁模具中凝固成形，制得铸造镁合金，熔炼过程中通入SF6：N2体积比为200:1的混合气体进行合金液的防氧化保护。以Mg-5%Si中间合金的形式加入到合金中的Si在镁合金中以Mg2Si相形式存在，呈较粗大汉字状存在。该相较硬，可以起到强化相得作用，提高材料的强度和耐磨性。但是由于该相较脆，尺寸较粗大，对基体产生脆化作用。另一方面，以粒径小于80um粉末形式的加入Si，在高温条件下，以Fe作为催化剂，与残留的微量氧元素，以及氮元素在合金中形成二氧化硅或氮化硅分子，并在轧制过程中向表层移动，在表层形成保护层，增强耐腐蚀功能，此外Ca，Ti等杂质，易与硅形成低共熔物，适当的添加量，可以促进烧结，提高制品的力学等性能。以Si和Mg中间合金的形式加入的Si与以粉末形式加入的Si的重量比为1:1-3:1，该比例范围内的添加Si，充分实现强度和抗腐蚀性的均衡提高。添加硅粉的粒径为80um以下，越小越好没有限制，小颗粒的硅粉可以有效使Si分散在合金熔融体中和趋向于集中在表层，并且充分提高抗腐蚀作用。本专利技术在Mg-Sn-Si系镁合金的基础之上，通过适当工艺加入一定量的P，对含Si相进行变质细化处理，使Mg2Si相由原来的粗大汉字状相变得细小和颗粒化，且分布均匀，从而改善了合金的力学等性能。Fe被认为是反应过程中的催化剂。它能促进硅的扩散，但同时，也将造成气孔等缺陷。Fe作为添加剂的主要作用：在反应过程中可作催化剂，促使制品表面生成SiO2氧化膜；形成铁硅熔系，氮溶解在液态FeSi2中，促进β-Si3N4的生成。但铁颗粒过大或含量过高，制品中也会出现气孔等缺陷，降低性能，因此综合力学性能考虑，Fe优选含有0.1%~2%。通过添加一定量的P到Mg-Sn-Si镁合金中，一部分P以固溶态存在，另一部分P则以Al-P的形式存在。由于P和Al-P的存在，使得汉字状的Mg2Si相生长方式发生了改变，促进Mg2Si相向颗粒状转变。以Al-P中间合金的形式将易挥发的P组元加入到Mg-Sn-Si镁合金之中，产生的Al-P化合物颗粒可以分散分布在镁熔液中，形成大量的异质核心，Mg2Si初生相以Al化合物作为形核核心而长大，因此，Al-P中间合金起到了变质细化Mg2Si相的作用。通过P的变质细化作用，在不降低该系镁合金弹性模量的前提下，有效细化了Mg2Si尺寸，提高了合金的强度、硬度等性能。本专利技术发现添加合适比例和添加量的两种形式的Si，以及Fe和P的加入，能具有协同效果的提高产品的抗腐蚀性和力学性能。具体实施方式实施例1-5和对比例1-8的铸造镁合金的制造方法，其步骤和条件如下：（1）以按下表的重量配比，作为原料，将铁坩埚预热到120~250℃下放入原料，加热并升温至720℃~770℃熔化，其中一部分Si元素是以Mg-5%Si中间合金的形式加入到合金中，P以Al-3.5%P中间合金的形式加入，待合金完全熔化，静置10~30分钟；（2）待熔体温度达到720~770℃时，加入粒径80um以下的粉末Si，搅拌均匀后，待中间合金完全熔化并且将合金液调至710~760℃，静置10~30分钟后浇注铁模具中凝固成形，制得铸造镁合金，熔炼过程中通入SF6：N2体积比为200:1的混合气体进行合金液的防氧化保护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐腐蚀铸造镁合金，其特征在于，包含以下重量配比的组分：5.0%~8.0%Sn，3.0%~5.0%Si，0.1%~1.2%Al，0.004%~0.05%P，0.1%~2%Fe，其余为镁和其它元素；一部分所述Si以Si和Mg中间合金的形式加入，另一部分所述Si以粒径80um以下的粉末形式加入，以Si和Mg中间合金的形式加入的Si与以粉末形式加入的Si的重量比为1:1-3:1。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀铸造镁合金，其特征在于，包含以下重量配比的组分：5.0%~8.0%Sn，3.0%~5.0%Si，0.1%~1.2%Al，0.004%~0.05%P，0.1%~2%Fe，其余为镁和其它元素；一部分所述Si以Si和Mg中间合金的形式加入，另一部分所述Si以粒径80um以下的粉末形式加入，以Si和Mg中间合金的形式加入的Si与以粉末形式加入的Si的重量比为1:1-3:1。


2.如权利要求1所述的铸造镁合金中，其中最佳的合金成分为：6%Sn，4%Si，0.25%Al，0.01%P，0.5%Fe，其余为镁和其它元素。


3.如权利要求1所述的铸造镁合金中，其中P以Al和P中间合金的形式加入。


4.如权利要求1所述的铸造镁合金中，所述其它元素包括氧元素，氮元素。


5.如权利要求4所述的铸造镁合金中，其中以粉末形式加入的Si在高温下与氧、氮元素形成二氧化硅和氮化硅，并集中在合金表层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩，
申请(专利权)人：温州市星峰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33