一种可快速成膜的超耐蚀镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种可快速成膜的超耐蚀镁合金，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 1～6％、Al 0.3～1.5％、Mn 0.05～0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质。本发明专利技术所述镁合金，通过添加少量Y和Al元素，能够协同促进镁基体表面在腐蚀介质中形成致密化的保护膜，同时添加的少量Mn元素，一方面可以去除镁熔体中的杂质元素，降低杂质元素对耐蚀性的影响。另一方面，Mn元素所形成的高电位第二相可以作为形核点加速镁基体表面致密氧化膜的形成，在短期浸泡下可以快速成膜。本发明专利技术的镁合金，可在腐蚀介质中迅速形成一层均匀致密的腐蚀产物膜，在长时间的浸泡腐蚀下可以有效保护镁基体不发生加速腐蚀。加速腐蚀。加速腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
一种可快速成膜的超耐蚀镁合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种镁合金，尤其是一种在腐蚀介质中可快速形成保护膜、耐蚀性能优异的镁合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁合金由于其低的密度、高的比强度、优异的导热和阻尼性能、良好的电磁屏蔽性能以及生物相容性，其在航空航天、汽车行业、3C电子产品生物医用材料等领域具有广阔的应用前景。但是由于镁的化学性质活泼，具有非常低的电极电位(
‑
2.37V/SHE)，其在热力学角度上是极易发生腐蚀的。同时由于镁的氧化膜主要由MgO组成，其PBR(Pilling
‑
Bedworth ratio)小于1，不具有致密性，因而保护性能不佳。而镁的腐蚀产物膜主要由内层的MgO以及外层多孔的Mg(OH)2组成，具有疏松多孔的特性。同时镁腐蚀产物中的Mg(OH)2膜会被Cl离子破坏，生成可溶性MgCl2。因此，镁的腐蚀产物膜不具有很好的保护性能，特别是在含有Cl离子的溶液中。镁的腐蚀产物膜保护性能差是镁持续发生腐蚀破坏的根本原因。而如何改善镁的腐蚀产物膜的保护性能是提高镁合金耐蚀性的重要手段。而腐蚀产物膜层的致密化，以及镁基体表面快速成膜是提高镁基体表面腐蚀产物膜保护性能的重要途径。
[0003]在已授权公告号为CN111304510B且标题为“一种高强高耐腐蚀三元镁合金及其制备方法”的中国专利技术专利中披露了一种高强高耐腐蚀三元镁合金，该三元镁合金包括以下质量百分比元素组分：Y 8
‑
12wt％，Al 0.6
‑<br/>3wt％，余量为Mg。该三元镁合金在3.5wt％NaCl溶液中浸泡336小时后，失重速率为0.14mg/cm2/day，析氢速率为0.1mL/cm2/day。该专利通过大量Y元素的添加改善了镁基体的耐蚀性。但是大量Y元素的添加会增加成本，并且由于Y的氧化夹杂会导致合金良品率不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种通过少量Y元素的添加并通过调控镁合金的其他元素及含量、耐蚀性得到显著改善且成本低廉、可大规模应用的镁合金。同时，本专利技术还提供了所述镁合金的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种可快速成膜的超耐蚀镁合金，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 1～6％、Al 0.3～1.5％、Mn0.05～0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0006]本专利技术所述的镁合金，通过添加少量具有高PBR的Y元素和Al元素作为成膜元素，所述成膜元素中稀土Y元素作为主要元素，并添加少量可钝化的Al元素，Y和Al元素氧化所形成的氧化物具有高的致密性，二者相互配合可协同促进镁基体表面腐蚀产物膜层的致密化。同时添加的少量Mn元素具有加速成膜和净化的作用，一方面所添加的Mn可以降低Fe等杂质对镁合金耐蚀性的影响，另一方面其可以加速促进镁基体表面致密腐蚀产物膜的形成，在腐蚀介质中浸泡快速形成一层致密的保护膜。所述致密的保护膜的快速形成，使得所述镁合金具有优异的耐蚀性，将其浸泡在腐蚀介质例如氯化钠溶液中时并不会发生加速腐
蚀行为，在超长时间的浸泡下表现出更加突出的耐蚀性。
[0007]本申请专利技术人在试验中发现，随着Y含量的增加，镁合金在一定范围内呈现耐蚀性增加的趋势，但Y含量增加到一定程度后再继续增加，所得镁合金的耐蚀性不升反降。即，随着Y含量的增加，镁合金的耐蚀性并不是一直增加的。并通过试验摸索发现，所述Y元素在镁合金中的质量百分含量为1～6％为宜。当Y元素含量低于1％时，由于Y含量太低，镁基体不易形成高致密的腐蚀产物膜层。而当Y含量高于6％时，所述镁合金的耐蚀性结束递增的趋势，反而转变为逐渐下降，本申请专利技术人经过研究发现，这是因为过量的Y在熔炼过程中发生了较多氧化夹杂，使得镁基体中的缺陷增多，造成镁基体在腐蚀过程中发生点蚀。
[0008]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 2～6％、Al 0.3～1％、Mn 0.05～0.3％，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0009]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 2.9％、Al 0.92％、Mn 0.14％，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0010]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 3.21％、Al 0.85％、Mn 0.13％，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0011]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y1.31％、Al 0.38％、Mn 0.13％，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0012]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述不可避免的杂质包含Fe、Ni、Cu和Si。
[0013]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 2.9％、Al 0.92％、Mn 0.14％，余量为Mg和不可避免的杂质；所述不可避免的杂质包含Fe、Ni、Cu和Si，且它们在所述镁合金中的质量百分含量分别为：Fe 0.0066％、Ni 0.001％、Cu 0.0003％、Si 0.04％。
[0014]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 3.21％、Al 0.85％、Mn 0.13％，余量为Mg和不可避免的杂质；所述不可避免的杂质包含Fe、Ni、Cu和Si，且它们在所述镁合金中的质量百分含量分别为：Fe 0.01％、Ni 0.003％、Cu 0.0005％、Si 0.012％。
[0015]作为本专利技术所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的优选实施方式，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 1.31％、Al 0.38％、Mn 0.13％，余量为Mg和不可避免的杂质；所述不可避免的杂质包含Fe、Ni、Cu和Si，且它们在所述镁合金中的质量百分含量分别为：Fe 0.0044％、Ni 0.002％、Cu 0.001％、Si 0.023％。
[0016]同时，本专利技术还提供一种工艺流程简单、便于规模化推广应用的所述镁合金的制备方法，为实现此目的，本专利技术采取的技术方案为：一种如上所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0017]S1：根据镁合金的成分含量，计算所需要的纯镁、纯铝、Mg
‑
Y中间合金以及Mn源的量，进行备料以及合金和模具的预热处理；所述Mn源包括Mg
‑
Mn中间合金或者无水氯化锰；
[0018]S2：在存在保护气体的情况下，将纯镁锭、纯铝锭、Mg
‑
Y中间合金以及Mn源熔化，得到镁合金熔体；
[0019]S3：在存在保护气体的情况下，对所述镁合金熔体依次进行搅拌、精炼、静置保温...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 1～6％、Al 0.3～1.5％、Mn 0.05～0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 2～6％、Al 0.3～1％、Mn 0.05～0.3％，余量为Mg和不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 2.9％、Al 0.92％、Mn 0.14％，余量为Mg和不可避免的杂质。4.如权利要求3所述的可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述不可避免的杂质包含Fe、Ni、Cu和Si，且它们在所述镁合金中的质量百分含量分别为：Fe 0.0066％、Ni 0.001％、Cu 0.0003％、Si 0.04％。5.如权利要求1所述的可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y 3.21％、Al 0.85％、Mn 0.13％，余量为Mg和不可避免的杂质。6.如权利要求5所述的可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述不可避免的杂质包含Fe、Ni、Cu和Si，且它们在所述镁合金中的质量百分含量分别为：Fe 0.01％、Ni 0.003％、Cu 0.0005％、Si 0.012％。7.如权利要求1所述的可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述镁合金包含以下重量百分含量的成分：Y1.31％、Al 0.38％、Mn 0.13％，余量为Mg和不可避免的杂质。8.如权利要求7所述的可快速成膜的超耐蚀镁合金，其特征在于，所述不可避免的杂质包含Fe、Ni、Cu和Si，且它们在所述镁合金中的质量百分含量分别为：Fe 0.0044％、Ni 0.002％、Cu 0.001％、Si 0.023％。9.如权利要求1～8任一项所述可快速成膜的超耐蚀镁合金的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小勤，王海洋，王杰，应韬，杨耀，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：