一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了属于金属材料腐蚀技术领域的一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法。所述镁合金材料中成分及含量分别为：Ni 0.5wt％

【技术实现步骤摘要】
一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料腐蚀
，尤其涉及一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法。

技术介绍

[0002]镁具有很高的化学活性，经常被制作成牺牲阳极广泛应用于牺牲阳极及腐蚀电池阳极而被广泛应用。其原理是将镁阳极与被保护的阴极电极相连，由于镁阳极活性高、电位较阴极较负，阳极上的电子会通过电解质溶液向被保护的阴极不间断地输送电子，使被保护阴极处于较负的电位并得以被保护。腐蚀过程中镁阳极会逐渐腐蚀直至消失。在腐蚀电池及短时间封堵的应用中，需要镁阳极的腐蚀速率足够大，以保证其在短时间内完成腐蚀过程而达到在腐蚀电池中快速放电及封堵过程中的定时疏通。
[0003]目前市面上的快速溶解镁合金一般腐蚀时间长，且快速溶解镁合金的强度较低。本专利技术涉及的快速溶解镁合金具有腐蚀速度快且腐蚀时间可控等优点，目前市场应用的溶解镁合金一般腐蚀速率较慢，应用具有一定局限性，本专利技术涉及的一种快速溶解镁合金可以将腐蚀速率提升到普通溶解镁合金的几倍至几十倍。同时，快速溶解镁合金的抗拉强度与抗压强度的提升为其带来更加广泛的应用场景，特别是在石油开采中的应用。本专利技术能够满足市场对于不同溶解速度及强度的镁合金的需求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005]1)将第I定量镁锭熔融后加入铁粉搅拌均匀后再加入硅粉搅拌均匀，熔炼浇铸，得到第I镁合金中间材料；
[0006]2)将第II定量镁锭熔融后加入镍锭搅拌均匀后再加入铜锭搅拌均匀，熔炼浇铸，得到第II镁合金中间材料；
[0007]3)将第III定量镁锭熔融后加入铝锭及第I镁合金中间材料和第II镁合金中间材料，制备得到镁合金材料；
[0008]在一些方案中，所述镁合金材料中成分及含量分别为：Ni 0.5wt％
‑
8wt％，Cu 1wt％
‑
3wt％，Fe 0.5wt％
‑
4wt％，Si 0.5wt％
‑
2wt％，Al 0.1wt％
‑
1wt％，第I定量镁锭7.5wt％
‑
15wt％，第II定量镁锭10wt％
‑
20wt％，余量为第III定量镁锭。
[0009]优选的，在所述镁合金材料中成分及含量分别为：Ni 6wt％
‑
8wt％，Cu 2wt％
‑
3wt％，Fe 2wt％
‑
4wt％，Si 1wt％
‑
2wt％，Al 0.1wt％
‑
1wt％，第I定量镁锭7.5wt％
‑
15wt％，第II定量镁锭10wt％
‑
20wt％，余量为第III定量镁锭。
[0010]更优选的，所述镁合金材料中成分及含量分别为：Ni 8wt％，Cu 3wt％，Fe 4wt％，Si 2wt％，Al 0.1wt％，第I定量镁锭15wt％，第II定量镁锭20wt％，余量为第III定量镁锭。
[0011]所述步骤1)具体过程为：
[0012]1‑
1)将第I定量镁锭置于熔炉中720
‑
780℃熔融并保温20
‑
30min，保温过程中进行搅拌并除渣，得到第I定量镁液；
[0013]1‑
2)将铁粉及硅粉加入到第I定量镁液中，800
‑
830℃熔炼并保温20
‑
30min，保温过程中进行搅拌及除渣，得到第I熔融合金；
[0014]1‑
3)将第I熔融合金浇铸在钢制模具中，快速冷却至室温，得到第I镁合金中间材料；
[0015]铁及硅采用粉末原料，使用粉材能加速合金元素溶解，使第I镁合金中间材料成分更加均匀。在最终熔炼中细化晶粒，从而提高其抗拉及抗压强度；
[0016]所述步骤2)具体过程为：
[0017]2‑
1)将第II定量镁锭置于熔炉中720
‑
780℃熔融并保温20
‑
30min，保温过程中进行搅拌并除渣，得到第II定量镁液；
[0018]2‑
2)将处理后的镍锭及铜锭加入到第II定量镁液中，800
‑
830℃熔炼并保温20
‑
30min，保温过程中进行搅拌及除渣，得到第II熔融合金；
[0019]2‑
3)将第II熔融合金浇铸在钢制模具中，快速冷却至室温，得到第II镁合金中间材料；
[0020]第II镁合金中间材料使用的为块状合金原料，与步骤1)中的粉状合金原料区分熔炼成中间材料，好处在于能有效控制中间材料的成分，避免由于熔炼时间及熔炼温度的差异导致中间材料的成分难以控制，产生中间材料成分不均匀等问题，导致最终产品性能无法达到预期。
[0021]所述步骤3)过程为：
[0022]3‑
1)将第III定量镁锭置于熔炉中720
‑
780℃熔融并保温20
‑
30min，保温过程中进行搅拌并除渣，得到第III定量镁液；
[0023]3‑
2)将铝锭、第I镁合金中间材料和第II镁合金中间材料加入到第III定量镁液中，750
‑
820℃熔炼并保温40
‑
50min，得到第Ⅲ熔融合金；
[0024]3‑
3)将第Ⅲ熔融合金浇铸在钢制模具中，自然冷却至室温，得到所述镁合金材料。
[0025]铝相对其它合金元素更易于熔在镁液中，单独添加更利于控制最终成品的腐蚀性能及物理性能。
[0026]制备方法中所用的Fe和Si采用粉末原料；Mg、Ni、Cu、Si使用块体原料。镁锭、镍锭、铜锭、铝锭、铁粉、硅粉的纯度均≥99.9wt％；所述镁锭、镍锭、铜锭和铝锭使用前进行表面处理，去除表面氧化物及油污。
[0027]在25℃，5％NaCl溶液条件下，所述镁合金的腐蚀速率为2261
‑
3014mm/a；抗拉强度为295
‑
396Mpa；抗压强度为475
‑
562Mpa。
[0028]本专利技术的有益效果在于：
[0029]1.本专利技术为腐蚀电池的阳极选择及可溶性封堵的封堵材料选择提供了一种高强度快速溶解镁合金材料，解决了目前腐蚀电池阳极腐蚀过慢的问题，也提供了一种可控腐蚀时间的封堵阳极材料。
[0030]2.本专利技术提高了快速腐蚀镁合金的强度，为快速腐蚀镁合金的应用提供更广阔的范围与要求。
[0031]3.本专利技术中合金元素的添加可以在材料腐蚀过程中形成多种微电池，有助于材料
的腐蚀加快，相比单一元素的添加更容易提升镁合金的腐蚀速率。
[0032]4.本专利技术通过添加Ni、Cu、Al、Fe与Si合金元素，极大提升了镁合金的腐蚀速率，且能保持镁合金抗拉强度与抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将第I定量镁锭熔融后加入铁粉搅拌均匀后再加入硅粉搅拌均匀，熔炼浇铸，得到第I镁合金中间材料；2)将第II定量镁锭熔融后加入镍锭搅拌均匀后再加入铜锭搅拌均匀，熔炼浇铸，得到第II镁合金中间材料；3)将第III定量镁锭熔融后加入铝锭及第I镁合金中间材料和第II镁合金中间材料，制备得到镁合金材料；所述镁合金材料中成分及含量分别为：Ni 0.5wt％
‑
8wt％，Cu 1wt％
‑
3wt％，Fe 0.5wt％
‑
4wt％，Si 0.5wt％
‑
2wt％，Al 0.1wt％
‑
1wt％，第I定量镁锭7.5wt％
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15wt％，第II定量镁锭10wt％
‑
20wt％，余量为第III定量镁锭。2.根据权利要求1所述一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述镁合金材料中成分及含量分别为：Ni 6wt％
‑
8wt％，Cu 2wt％
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3wt％，Fe 2wt％
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4wt％，Si 1wt％
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2wt％，Al 0.1wt％
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1wt％，第I定量镁锭7.5wt％
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15wt％，第II定量镁锭10wt％
‑
20wt％，余量为第III定量镁锭。3.根据权利要求2所述一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述镁合金材料中成分及含量分别为：Ni 8wt％，Cu 3wt％，Fe 4wt％，Si 2wt％，Al 0.1wt％，第I定量镁锭15wt％，第II定量镁锭20wt％，余量为第III定量镁锭。4.根据权利要求1所述一种高强度快速溶解镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)具体过程为：1
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1)将第I定量镁锭置于熔炉中720
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780℃熔融并保温20
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30min，保温过程中进行搅拌并除渣，得到第I定量镁液；1
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2)将铁粉及硅粉加入到第I定量镁液中，800
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830℃熔炼并保温20
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30min，保温过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东旭，李晨阳，郭初蕾，陈松，史学栋，邹宏辉，马志新，温军国，
申请(专利权)人：厦门火炬特种金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：