一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金技术

本发明专利技术公开了一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金。所述镁合金包括0.3‑5wt％的铟粒以及余量的金属镁。所述制备方法包括对金属镁和铟粒进行熔炼和热处理。本发明专利技术通过In元素合金化起作用，通过In元素的加入提高析氢过电位，同时也会降低阳极反应速率，从而形成双层保护膜层，进而提高合金的耐蚀性。通过本发明专利技术的方法制得的镁合金的失重腐蚀速率约为纯镁腐蚀速率的1/3，腐蚀电流密度也远低于纯镁的腐蚀电流密度，最低约为纯镁腐蚀电流密度的1/5，因此本发明专利技术镁合金的耐蚀性高。

【技术实现步骤摘要】
一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金
本专利技术涉及镁合金领域中的一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金。
技术介绍
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小(1.8g/cm3左右)，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。但是由于镁的平衡(标准)电极电位非常负，镁及镁合金均有很高的化学及电化学活性，限制了镁合金的应用。科学者们研究了许多方法来提高镁合金的耐蚀性，目前主要的方法为对镁合金进行表面改性处理，但是仅仅进行表面改性无法满足镁合金的耐蚀性和使用性能的要求，影响镁合金的应用范围。
技术实现思路
为了提高镁合金的耐蚀性和使用性能，本专利技术提供一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金。本专利技术采用以下技术方案实现：一种耐蚀性高的镁合金制备方法，所述制备方法步骤如下：步骤一：称取0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭，备用；步骤二：将镁锭放入不锈钢坩埚中并与所述不锈钢坩埚一同放入具有保护气环境的、温度为710-720℃的熔炉中熔炼，然后保温至镁锭完全熔化；步骤三：向熔化后的镁锭中加入铟粒，搅拌混合，在710-720℃下保温至镁锭与铟粒完全混合均匀，得到熔融体；步骤四：将所述熔融体取出降温至其表面呈暗红色，然后倒入模具中浇铸凝固，得到浇铸体；步骤五：将所述浇铸体放入450℃环境下保温24h，然后水淬，得到所述镁合金。作为上述方案的进一步改进，在执行步骤二之前还包括对所述不锈钢坩埚的预处理：将不锈钢坩埚放入390-400℃的干燥炉中预热30min，然后在其表面涂刷一层2-3mm厚的涂料。作为上述方案的进一步改进，所述涂料为滑石粉、水玻璃和去离子水混合物，所述滑石粉、水玻璃和去离子水混合物的质量比为3:1:10。作为上述方案的进一步改进，所述步骤四中保护气为SF6和CO2混合气，所述SF6和CO2的体积分数分别为0.3％和99.7％。5.如权利要求2所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中保温之前均包括搅拌除杂步骤：使用刷有所述涂料的不锈钢长匙将氧化产物和熔炼产生的炉渣刮出。作为上述方案的进一步改进，所述步骤二和步骤三中的保温时间均为20-30min。作为上述方案的进一步改进，所述步骤四中所述模具在浇铸前进行预热，其预热温度为140-150℃，预热时间为30min。作为上述方案的进一步改进，所述镁锭在使用前还包括表面处理步骤：将镁锭的表面进行表面切割，保证其表面清洁、干燥、无氧化皮。作为上述方案的进一步改进，所述铟粒的纯度为99.99wt％，所述镁锭的纯度为99.99wt％。本专利技术还公开了一种耐蚀性高的镁合金，其包括0.5-3wt％铟粒以及余量的金属镁，所述耐蚀性高的镁合金通过上述任一种耐蚀性高的镁合金的制备方法制备而成。本专利技术通过In元素合金化起作用，通过In元素的加入提高析氢过电位，同时也会降低阳极反应速率，从而形成双层保护膜层，进而提高合金的耐蚀性。通过本专利技术的方法制得的镁合金的失重腐蚀速率约为纯镁腐蚀速率的1/3，腐蚀电流密度也远低于纯镁的腐蚀电流密度，最低约为纯镁腐蚀电流密度的1/5，因此说明本专利技术镁合金的耐蚀性极佳。附图说明图1为本专利技术一种耐蚀性高的镁合金失重腐蚀速率图。图2为本专利技术一种耐蚀性高的镁合金的典型合金Mg-1In的组织形貌图；图3为本专利技术一种耐蚀性高的镁合金的制备方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种耐蚀性高的镁合金，其包括有0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭。实施例1以Mg-0.3In为例，配备0.3wt％的铟粒以及余量的镁锭，其中镁锭的纯度为99.99wt％，铟粒的纯度为99.99wt％。具体可由以下方法制得。一、熔炼1、对镁锭进行表面切割处理，确保其表面清洁、干燥、无氧化皮。2、为了保证刷涂料时涂料的粘结性，将不锈钢坩埚放入干燥炉中预热，预热温度为390℃，这样能够保证涂料很好的刷在不锈钢坩埚上，且粘结在其表面。然后用毛刷在其表面刷一层厚度为2-3mm的涂料，涂料为滑石粉：水玻璃：去离子水＝30g：10g：100g的混合物，在不锈钢坩埚上刷完涂料后，使得不锈钢坩埚上的铁元素被涂料隔离开，不会引入铁元素，从而保证后续熔炼不影响合金的成分。3、将镁锭放入不锈钢坩埚中，并与不锈钢坩埚一同放入具有保护气氛的倾斜镁合金熔炉中熔炼，由于镁在熔化时会与空气中的氧气反应，使用保护气用于隔绝空气，保证镁锭熔化时不被氧化或燃烧。保护气为按体积分数计的0.3％SF6和99.7％CO2的混合气体，这两个气体通常被选用做镁合金熔炼时的保护气。CO2比空气重，会很好地隔绝空气，SF6密度更大，会更好地隔绝空气。但是从经济方面考虑，SF6比较贵，可以使用较小的用量，熔炼温度为710℃，保温20min，然后进行搅拌除杂。具体的除杂方法为使用涂有涂料的不锈钢长匙将氧化产物和熔炼产生的炉渣刮出来。4、待镁锭完全熔化后，加入0.3wt％的铟粒，保温20min，然后进行搅拌除杂，继续保温30min至两种金属完全混合均匀，然后得到镁合金熔融体。5、将不锈钢坩埚和熔融体取出并放置在室温环境中进行降温，待镁合金熔融体表面变成暗红色后向经过干燥炉预热的模具中倾倒熔融体，进行浇铸、凝固，得到Mg-0.5In合金试样。其中模具的预热温度为140℃，预热时间为30min，这样可以避免在浇铸过程中，温差较大引起液体飞溅的情况。同时也保证了熔炼时合金凝固速率相对较慢，保证合金组织更加均匀。二、热处理将Mg-0.5In合金试样放入450℃的温度环境中保温24h，进行水淬，然后得到Mg-0.5In合金。实施例2具体实施方法和材料与实施例1中的相同，不同之处在于，铟粒为0.8wt％，坩埚的预热温度400℃，熔炼温度为720℃；模具的预热温度为150℃，最后得到的样品为Mg-0.8In合金。实施例3具体实施方法和材料与实施例1中的相同，不同之处在于，铟粒为1wt％，最后得到的样品为Mg-1In合金。实施例4具体实施方法和材料与实施例2中的相同，不同之处在于，铟粒为1.5wt％，最后得到的样品为Mg-1.5In合金。实施例5具体实施方法和材料与实施例1中的相同，不同之处在于，铟粒为2wt％，最后得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：/n步骤一：称取0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭，备用；/n步骤二：将所述镁锭放入不锈钢坩埚中并与所述不锈钢坩埚一同放入具有保护气环境的、温度为710-720℃的熔炉中熔炼，然后保温至镁锭完全熔化；/n步骤三：向熔化后的镁锭中加入所述铟粒，搅拌混合，在710-720℃下保温至镁锭与铟粒完全混合均匀，得到熔融体；/n步骤四：将所述熔融体取出降温至其表面呈暗红色，然后倒入模具中浇铸凝固，得到浇铸体；/n步骤五：将所述浇铸体放入450℃环境下保温24h，然后水淬，得到所述镁合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
步骤一：称取0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭，备用；
步骤二：将所述镁锭放入不锈钢坩埚中并与所述不锈钢坩埚一同放入具有保护气环境的、温度为710-720℃的熔炉中熔炼，然后保温至镁锭完全熔化；
步骤三：向熔化后的镁锭中加入所述铟粒，搅拌混合，在710-720℃下保温至镁锭与铟粒完全混合均匀，得到熔融体；
步骤四：将所述熔融体取出降温至其表面呈暗红色，然后倒入模具中浇铸凝固，得到浇铸体；
步骤五：将所述浇铸体放入450℃环境下保温24h，然后水淬，得到所述镁合金。


2.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：在执行步骤二之前还包括对所述不锈钢坩埚的预处理：将不锈钢坩埚放入390-400℃的干燥炉中预热30min，然后在其表面涂刷一层2-3mm厚的涂料。


3.如权利要求2所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述涂料为滑石粉、水玻璃和去离子水混合物，所述滑石粉、水玻璃和去离子水混合物的质量比为3:1:10。


4.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述步骤四中保护气为S...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘笑达，侯利锋，卫欢，杜华云，阴明，卫英慧，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14