一种耐腐蚀镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀镁合金，以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.1

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀镁合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金
，具体涉及一种耐腐蚀镁合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁合金被誉为“21世纪的绿色工程材料”，因其比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能优异、切削加工性能、阻尼减震性能以及抗疲劳性能好等优点，被广泛应用于汽车制造、3C产业、国防军工及航空航天等领域。但是，由于镁的电极电位较负(
‑
2.37V)，并且其腐蚀产物膜比较疏松，导致镁合金在大部分环境中都具有很高的腐蚀速率；较差的耐蚀性能是限制镁合金应用与发展的主要障碍之一。
[0003]改善镁合金的耐蚀性能对促进其应用与发展有着不可替代的作用。合金化是提高镁合金耐蚀性能最有效的途径之一。目前，在合金化改善镁合金耐蚀性能的相关研究中，合金元素的添加量一般比较高。但合金元素的大量添加，在提高镁合金耐蚀性能的同时，可能会对合金的其它性能产生一些不利的影响。研究表明，微量合金元素的添加也能有效改善镁合金的微观组织与腐蚀产物膜的形貌结构，进而达到提高镁合金耐蚀性能的效果；此外，微合金化还有利于控制镁合金的力学性能与生产成本。因此，研究微合金化对镁合金耐蚀性能的影响具有重要意义。
[0004]第二相与镁基体间的电偶腐蚀极易成为腐蚀的起点，并逐渐形成严重的局部腐蚀，从而可能会加速镁合金的腐蚀。相比于多相镁合金而言，单相镁合金可避免因第二相造成的电偶腐蚀，有利于其耐蚀性能的提高。但由于单相合金的成分单一，其晶粒尺寸一般较大。此外，合金的腐蚀产物膜的成分也相对单调，不易形成非常致密的腐蚀产物膜，对合金基体的保护作用很有限。因此，采用微合金化技术，在单相合金的基础上，加入微量合金元素，可能可以在引入极少量第二相的情况下，细化其晶粒组织，并增加腐蚀产物膜的致密性，进而改善合金的耐蚀性能，但目前相关研究还比较匮乏。
[0005]Sc元素在Mg中具有较大的固溶度，容易与Mg形成单相合金。并且，Sc元素析氢过电位较高，其晶格参数还与Mg非常接近，因此Mg
‑
Sc合金可能具有优良的耐蚀性能。Ca元素是镁合金中常见的合金化元素，能有效改善镁合金的高温性能和铸造性能，因此在镁合金中被广泛应用。大量研究表明，Ca元素对镁合金的耐蚀性能也有显著的改善效果，其原因主要如下：一方面，Ca元素在镁合金的熔炼制备过程中可以作为晶粒形核剂，有效细化合金的晶粒组织；另一方面，Ca元素的添加可能还会使合金形成均匀且连续分布的第二相，阻碍合金中腐蚀的扩散；此外，Ca元素的添加还可以增加腐蚀产物膜的致密性，进而提高其对合金基体的保护作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的主要目的在于提供一种耐腐蚀镁合金，旨在揭示了微量Ca元素的添加对Mg
‑
Sc单相合金组织和腐蚀行为的影响规律及作用机理，并给出组分简单、成本低且耐腐蚀性好的镁合金。本
专利技术还提供了该耐腐蚀镁合金的制备方法。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]第一方面：一种耐腐蚀镁合金，以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.1
‑
0.5％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。
[0009]优选地，其中以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.1％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。
[0010]优选地，其中以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.2％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。
[0011]优选地，其中以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.4％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。
[0012]第二方面，一种上述的耐腐蚀镁合金的制备方法，包括如下步骤：
[0013]A)将工业纯镁锭、镁钪中间合金、镁钙中间合金按上述质量分数进行配料、熔炼，获得三元合金熔体；
[0014]B)将步骤A)所得的三元合金熔体进行浇铸成型和机械加工，得圆柱形铸锭；
[0015]C)对步骤B)中的铸锭进行挤压成型、热处理、轧制加工和退火处理，得含有Mg
‑
Sc
‑
Ca镁合金的耐腐蚀板材。
[0016]优选地，其中所述步骤A)具体为：
[0017]将纯镁锭放入坩埚中随电阻炉升温，升温至290
‑
310℃时，通入体积比为99:1的CO2和SF6混合保护气体，继续升温至710
‑
730℃，直至纯镁锭完全熔化，然后依次加入镁钪中间合金、镁钙中间合金，待中间合金完全熔化后，搅拌均匀，并刮除熔体表面浮渣，得到三元合金熔体。
[0018]优选地，其中步骤B)具体为：将步骤A)制备所得的三元合金熔体静置10
‑
20min后倒入金属模具中，空冷后，经车削、切割得到直径为85mm，高100mm的合金铸锭，将合金铸锭进行温度为400℃，时间为24h的固溶处理后，再将通过固溶处理后的合金铸锭经过铣销加工，得到直径为80mm，高度为60mm的圆柱形铸锭。
[0019]优选地，其中所述步骤C)具体为：将步骤B)制备所得的圆柱形铸锭在挤压机中经挤压成型后，得到宽度为60mm，厚度为5mm的挤压态板材；接着将挤压态板材在400℃的温度下热处理20min后进行多道次的轧制加工和退火处理，获得宽度为60mm、厚度为2mm的耐腐蚀镁合金板材。
[0020]优选地，其中所述挤压成型条件为：挤压温度为260
‑
300℃，挤压比为18.9，挤压速度为0.5
‑
1.5m/min。
[0021]优选地，其中所述轧制加工和退火处理具体为：将挤压态板材通过四道次的轧制，每个道次的轧制压下量为18
‑
22％，同时对每道次轧制加工之间的板材进行中间退火处理，中间退火处理为在退火温度为370
‑
430℃下维持5
‑
15min；轧制加工结束后，将板材在退火温度为370
‑
430℃下维持45
‑
75min。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
[0023]1)本专利技术所提供的耐腐蚀镁合金，Sc元素在Mg中具有较大的固溶度，容易与Mg形成单相合金；同时Sc元素析氢过电位较高，其晶格参数还与Mg非常接近，因此Mg
‑
Sc合金可具有优良的耐蚀性能。且通过采用微合金化技术，在Mg
‑
Sc单相合金的基础上，加入微量Ca
元素，微量Ca元素的加入能够有效细化合金的晶粒组织、改善第二相的成分和结构；抑制阴极动力学，改善其电化学性能；改善镁合金腐蚀产物膜的成分和结构，生成更加稳定的金属氧化物，形成更加致密的腐蚀产物膜等提高镁合金的耐蚀性能；另外采用微合金化技术还有利于降低镁合金的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀镁合金，其特征在于，以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.1
‑
0.5％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金，其特征在于，以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.1％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。3.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金，其特征在于，以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.2％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。4.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金，其特征在于，以质量分数计，其化学元素组成包括：钪0.3％、钙0.4％，其余为镁和不可避免的杂质，所述杂质总含量小于等于0.01％。5.一种根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A)将工业纯镁锭、镁钪中间合金、镁钙中间合金按上述质量分数进行配料、熔炼，获得三元合金熔体；B)将步骤A)所得的三元合金熔体进行浇铸成型和机械加工，得圆柱形铸锭；C)对步骤B)中的铸锭进行挤压成型、热处理、轧制加工和退火处理，得含有Mg
‑
Sc
‑
Ca镁合金的耐腐蚀板材。6.根据权利要求5所述的耐腐蚀镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为：将纯镁锭放入坩埚中随电阻炉升温，升温至290
‑
310℃时，通入体积比为99:1的CO2和SF6混合保护气体，继续升温至710
‑
730℃，直至纯镁锭完全熔化，然后依次加入镁钪中间合金、镁钙中间合金，待中间合金完全熔化后，搅拌均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴量，吴嘉豪，张诚，姚文辉，吴涛，陈燕宁，向建鹏，代晓伟，黄光胜，蒋斌，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：