一种高耐蚀性镁合金的制备方法技术

本发明专利技术公开的一种高耐蚀性镁合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1，原材料的预处理；步骤2，融化铝锭和镁锭；步骤3，融化锌块、Mg‑Ca中间合金、Al‑Ce中间合金；步骤4，超声处理；步骤5，浇注合金，将镁合金液使用扒渣勺进行扒渣，随后将镁合金液浇注入模具中，空冷后得到高耐蚀性镁合金。本发明专利技术制备方法通过在Mg‑9Al‑Zn的基础上添加稀土Ce生成Al2Ce、添加碱土Ca生成Al4Ca金属间化合物，降低第二相数量，并在此基础上对合金进行超声处理，使普通铸造后的合金平均晶粒降低，晶粒明显细化，优化合金组织，与Mg‑9Al‑Zn相比抗腐蚀性能得到大幅提高，从而提升了该合金的综合性能。

Preparation of a High Corrosion Resistance Magnesium Alloy

The invention discloses a preparation method of high corrosion resistance magnesium alloy, which comprises the following steps: step 1, pretreatment of raw materials; step 2, melting aluminum ingot and magnesium ingot; step 3, melting zinc block, Mg Ca master alloy and Al Ce master alloy; step 4, ultrasonic treatment; step 5, casting alloy, using Scraping Slag for magnesium alloy liquid. The spoon is used to scrape the slag, and then the liquid magnesium alloy is poured into the mould. After air cooling, the high corrosion resistance magnesium alloy is obtained. The preparation method of the present invention reduces the number of second phases by adding rare earth Ce to form Al2Ce on the basis of Mg 9Al Zn and alkaline soil Ca to form Al4Ca intermetallic compound. On this basis, the alloy is treated by ultrasound, so that the average grain size of the alloy after ordinary casting is reduced, the grain size is obviously refined, the alloy structure is optimized, and the alloy structure is compared with that of Mg 4Ca. The corrosion resistance of 9Al Zn alloy is greatly improved compared with that of other alloys, which improves the comprehensive properties of the alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种高耐蚀性镁合金的制备方法
本专利技术属于镁合金制备工艺领域，具体涉及一种高耐蚀性镁合金的制备方法。
技术介绍
镁合金是金属结构材料中密度最低的材料，约为1.75g/cm3，等体积的镁合金比铝合金轻1/3，镁合金还具有导热性能良好、易切削加工、机加工性能优异等特点，其加工耗损不到铝合金的70％。除此之外，镁在地球储藏量极大，约占地壳质量的2.30％。良好的性能与极大的矿石储藏量使得镁合金具有极高的应用价值与广阔的应用前景。当今，镁合金被大量应用于汽车工业、航空航天以及轻工业。在镁合金中，AZ系镁合金是商业镁合金的杰出代表，AZ系镁合金中，Mg-9Al-Zn镁合金具有着良好的铸造工艺性，且强度、耐蚀性与成本之间有着很好的平衡，具有极高的使用价值。由于镁的化学性质活泼，平衡电位为-2.43V，是工程合金中电位最负的，极易被腐蚀。镁及其合金腐蚀后表面生成的氧化膜主要由Mg(OH)2、MgO以及所添加合金的氧化物组成。镁合金氧化膜的致密度一般为0.83<1，致密性差，因为疏松的氧化膜不能对金属起到良好的保护作用，使得腐蚀不断进行。耐蚀性差易造成零部件损耗乃至完全失效，对镁合金生产应用造成极大的负面影响。当前应对镁合金耐蚀性差的问题主要着手于两方面：一是对镁合金进行表面处理，通过有机涂层工艺、化学转化膜、阳极氧化处理技术、电镀技术等方法以达到将金属与大气隔绝的目的，从而提高耐蚀性，这几种方法效果显著，应用广泛；二是通过改变镁合金的成分、降低有害杂质元素含量、改变加工手段等方法改变镁合金的成分组织，从而提高镁合金的耐蚀性，当前多选择在镁合金中添加合金元素从而改变镁合金成分组织，已达到提高镁合金耐蚀性的目的，稀土元素、碱土元素均为常用的合金元素。表面防护最大的优点是能够短时间内解决镁合金耐蚀性差的问题且成本低廉，然而表面防护膜层较薄，容易产生磨损、溶解、冲击、划伤等情况，破坏表面防护膜完整性，使得镁合金基体暴露，为腐蚀介质接触镁合金提供有效通道、产生局部腐蚀影响镁合金的实际应用。单独添加稀土或碱土元素能够生成金属间化合物与基体电位差小于第二相，同时减少第二相数量，明显提高镁合金耐蚀性，但当合金元素添加一定量后继续添加反而会使得耐蚀性降低。如果能在复合添加合金元素基础上优化镁合金组织，能够使得镁合金耐蚀性得到进一步提高扩大其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高耐蚀性镁合金的制备方法，解决了现有镁合金的耐腐蚀性差的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种高耐蚀性镁合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1，原材料的预处理取覆盖剂和实验材料，将覆盖剂在温度140℃-160℃烘干50-70min，备用；实验材料由镁锭、铝锭、锌块、Mg-Ca中间合金、Al-Ce中间合金组成；步骤2，融化铝锭和镁锭将步骤1实验材料中铝锭、镁锭置入井式电阻炉，同时在铝锭和镁锭的表面均匀铺设步骤1的覆盖剂，加热后保温，使铝锭和镁锭完全融化；步骤3，融化锌块、Mg-Ca中间合金、Al-Ce中间合金待步骤2的铝锭和镁锭完全融化后，随后依次加入锌块、Mg-Ca中间合金、Al-Ce中间合金，使用井式电阻炉继续加热并保温，使其完全融化，得到镁合金液；步骤4，超声处理关闭步骤3的井式电阻炉，使镁合金液进行第一次炉冷，随后边进行超声处理边进行第二次炉冷；步骤5，浇注合金将经过步骤4处理后的镁合金液使用扒渣勺进行扒渣，随后将镁合金液浇注入模具中，空冷后得到高耐蚀性镁合金。本专利技术的特征还在于，步骤1中覆盖剂为RJ-2覆盖剂，具体按照质量百分比由以下组分组成：3％～5％CaF2、32％～40％KCl、5％-8％BaCl2、38％-46％MgCl2，以上组分的质量百分比之和为100％。步骤1中实验材料，按照质量百分比由以下元素组分组成：9％Al元素、1％Zn元素、0.6％Ce元素、1.2％Ca元素、余量为Mg元素，以上元素组分的质量百分比之和为100％。锌块具体为金属纯度为99.6wt％的锌块；铝锭具体为金属纯度为99.98wt％的铝锭；镁锭具体为金属纯度为99.95wt％的镁锭；Al-Ce中间合金具体为Al-30wt％Ce中间合金；Mg-Ca中间合金具体为Mg-30wt％Ca中间合金。步骤2中加热温度为680℃-720℃，保温时间为50min-70min。步骤3中加热温度为680℃-720℃，保温时间为10min-30min。步骤4中第一次炉冷温度为650℃，第二次炉冷温度为610℃。步骤4中的超声处理具体为：超声频率为20Khz，超声功率为600W-650W，超声探头使用前需在温度650℃下保温预热至少15min，随后将超声探头放入镁合金液液面下至少30mm处。步骤5的扒渣勺和模具在使用前需在温度190℃-200℃烘干100-140min。本专利技术的有益效果是：本专利技术高耐蚀性镁合金的制备方法通过在镁合金原料(Mg-9Al-Zn)的基础上添加稀土Ce生成Al2Ce、添加碱土Ca生成Al4Ca金属间化合物，降低第二相数量，并在此基础上对合金进行超声处理，使普通铸造后的合金平均晶粒降低，晶粒明显细化，优化合金组织，与Mg-9Al-Zn相比抗腐蚀性能得到大幅提高，从而提升了该合金的综合性能。附图说明图1是镁合金原料Mg-9Al-Zn与本专利技术高耐腐蚀性镁合金Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca的扫描电镜图，图1中，a表示Mg-9Al-Zn扫描电镜图片，b表示Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca扫描电镜图片；图2是镁合金原料Mg-9Al-Zn、高耐腐蚀性镁合金Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca与超声处理后高耐腐蚀性镁合金Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca的金相图，图2中，a图表示普通铸造的Mg-9Al-Zn合金铸态组织，b图表示普通铸造的Mg-9Al-Zn-0.6Ce合金铸态组织，c图表示普通铸造的Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca合金铸态组织，d图表示超声功率600w处理后Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca铸态组织，e图表示超声功率650w处理后Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca铸态组织。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种高耐蚀性镁合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1，原材料的预处理取覆盖剂和实验材料，将覆盖剂在温度140℃-160℃烘干50-70min，备用；覆盖剂为RJ-2覆盖剂，具体按照质量百分比由以下组分组成：3％～5％CaF2、32％～40％KCl、5％-8％BaCl2、38％-46％MgCl2，以上组分的质量百分比之和为100％；实验材料由镁锭、铝锭、锌块、Mg-Ca中间合金、Al-Ce中间合金组成，其中，锌块具体为金属纯度为99.6wt％的锌块，铝锭具体为金属纯度为99.98wt％的铝锭，镁锭具体为金属纯度为99.95wt％的镁锭，Al-Ce中间合金具体为Al-30wt％Ce中间合金；Mg-Ca中间合金具体为Mg-30wt％Ca中间合金。实验材料按照质量百分比由以下元素组分组成：9％Al元素、1％Zn元素、0.6％Ce元素、1.2％Ca元素、余量为Mg元素，以上元素组分的质量百分比之和为100％。步骤2，融化铝锭和镁锭将步骤1实验材料中铝锭、镁锭置入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐蚀性镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，原材料的预处理取覆盖剂和实验材料，将覆盖剂在温度140℃‑160℃烘干50‑70min，备用；所述实验材料由镁锭、铝锭、锌块、Mg‑Ca中间合金、Al‑Ce中间合金组成；步骤2，融化铝锭和镁锭将步骤1实验材料中铝锭、镁锭置入井式电阻炉，同时在铝锭和镁锭的表面均匀铺设步骤1的覆盖剂，加热后保温，使铝锭和镁锭完全融化；步骤3，融化锌块、Mg‑Ca中间合金、Al‑Ce中间合金待步骤2的铝锭和镁锭完全融化后，随后依次加入锌块、Mg‑Ca中间合金、Al‑Ce中间合金，使用井式电阻炉继续加热并保温，使其完全融化，得到镁合金液；步骤4，超声处理关闭步骤3的井式电阻炉，使镁合金液进行第一次炉冷，随后边进行超声处理边进行第二次炉冷；步骤5，浇注合金将经过步骤4处理后的镁合金液使用扒渣勺进行扒渣，随后将镁合金液浇注入模具中，空冷后得到高耐蚀性镁合金。

【技术特征摘要】
1.一种高耐蚀性镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，原材料的预处理取覆盖剂和实验材料，将覆盖剂在温度140℃-160℃烘干50-70min，备用；所述实验材料由镁锭、铝锭、锌块、Mg-Ca中间合金、Al-Ce中间合金组成；步骤2，融化铝锭和镁锭将步骤1实验材料中铝锭、镁锭置入井式电阻炉，同时在铝锭和镁锭的表面均匀铺设步骤1的覆盖剂，加热后保温，使铝锭和镁锭完全融化；步骤3，融化锌块、Mg-Ca中间合金、Al-Ce中间合金待步骤2的铝锭和镁锭完全融化后，随后依次加入锌块、Mg-Ca中间合金、Al-Ce中间合金，使用井式电阻炉继续加热并保温，使其完全融化，得到镁合金液；步骤4，超声处理关闭步骤3的井式电阻炉，使镁合金液进行第一次炉冷，随后边进行超声处理边进行第二次炉冷；步骤5，浇注合金将经过步骤4处理后的镁合金液使用扒渣勺进行扒渣，随后将镁合金液浇注入模具中，空冷后得到高耐蚀性镁合金。2.根据权利要求1所述的一种高耐蚀性镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1中覆盖剂为RJ-2覆盖剂，具体按照质量百分比由以下组分组成：3％～5％CaF2、32％～40％KCl、5％-8％BaCl2、38％-46％MgCl2，以上组分的质量百分比之和为100％。3.根据权利要求1所述的一种高耐蚀性镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1中实验材料，按照质量百分比由以下元素组分组成：9％Al元素、1％Zn元素、0.6％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王武孝，刘雪雍，刘健，王娜，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61