耐蚀的镁合金制造技术

本发明专利技术涉及耐蚀镁合金，属于金属材料类领域。按质量百分比计，合金的组成成分为：Ｃｄ　０．３～３％，杂质元素Ｆｅ≤０．０２％，Ｃｕ≤０．００２％，Ｓｉ≤０．０１％，Ｎｉ≤０．００２％，余量为镁。本发明专利技术的合金加入元素镉，能明显降低合金成本，避免稀土资源浪费，而该合金的力学性能及耐蚀性能优于纯镁，解决现有技术中存在的熔炼时容易燃烧、室温塑性差、力学性能较低、不耐腐蚀等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐蚀镁合金，属于金属材料类领域。
技术介绍
镁合金是实用金属中最轻的金属材料，开发利用镁合金产品是当今世界发展的潮 流，已从航空航天业转向汽车、电子信息、民用家电等领域，具有广阔的应用前景和开发潜 力。镁合金具有一系列的优点，如具有高的比强度和比刚度，强度接近铝合金，但密度仅为 铝合金的2/3、钢的1/4 ；其弹性模量远大于比强度极高的纤维增强塑料，与高强度铝合金 和合金钢大致相同，而且可100%回收，符合环保法；还具有很好的阻尼性能和优良的切削 加工性能，其热导率仅次于铝合金且无磁性；另外，尺寸稳定性高，收缩率小，不易因环境温 度变化而改变。但镁合金也存在许多缺点，如在熔炼时容易燃烧，室温塑性差，力学性能较 低，不耐腐蚀等，这些在很大程度上限制了镁合金的推广应用。通过添加合金元素来改变镁合金中的相结构及各相自腐蚀电位，从而提高镁合金 的耐蚀性，是解决镁合金耐蚀性差的重要途径，也是最本质的方法。通过合金化来开发耐蚀 镁合金，使其能广泛应用于汽车、电子等民用工业，对我国的镁合金产业具有重大的现实意 义。
技术实现思路
为改进纯镁的性能缺点，本专利技术提供一种含镉的耐蚀镁合金，解决现有技术中存 在的熔炼时容易燃烧、室温塑性差、力学性能较低、不耐腐蚀等问题。在纯镁的基础上，通过 加入一定量镉进行合金化、改性化处理，使镁合金的耐蚀性能得到明显提高，符合轻合金材 料的发展方向，满足对未来工业对镁合金的需要。本专利技术的技术方案是一种耐蚀的镁合金，其组成成分和质量百分比为镁-镉合金(Cd 0.3 3%，杂 质元素 Fe 彡 0. 02%, Cu 彡 0. 002%, Si ^ 0. 01%, Ni ^ 0. 002%，Mg 余量)。所述Cd含量可以为1.0 2. ；所述Cd含量可以为0.3 1.6% ；所述Cd含量可以为1.4 3.0%。本专利技术提供的含镉的耐蚀镁合金的制备方法，选用纯镁及纯镉锭作为原材料，步 骤和条件如下按配比称量材料，将基合金预热到200°C后，放入到预热温度为300°C的低碳钢坩 锅中熔化，并通入SF6-CO2保护气体(SF6 CO2体积比为1 100)，待镁合金完全熔化、熔 体温度达到730 740V时加入镉锭，镉锭预先加热到200°C，然后连续搅拌，并通入SF6-CO2 保护气体，直至合金完全熔化，当温度达到710°C静置20分钟，并在700°C时进行浇注，最终 得到含镉的耐蚀镁合金。本专利技术的设计思想如下由于镉析氢交换电流密度较低，且能与镁形成完全固溶体，加入镁合金中可以起 到降低阴极析氢电流密度、氢化物形成和合金化/微合金化的作用。在与镁形成二元相图 的合金元素中，Cd是唯一能与镁形成连续固溶体的元素，Mg-Cd二元系的凝固范围很小(最 大区间亦不足30°C )，在Cd含量小于10%时，凝固温度范围只有几摄氏度，这样便有利于新 型合金凝固范围的缩小，提高铸造性能。综合以上考虑，Cd成为满足改善合金的铸造工艺 性能的主要添加元素。相对稀土元素，镉在镁合金中的固溶度最大，且在冶炼过程中容易添加，价格相对 低廉，在纯镁基础上开发新型耐蚀镁合金，既提高镁合金的耐蚀性，又利于降低镁合金成 本。本专利技术的优点及有益效果如下1、在本专利技术的镁合金中，在提高合金纯度的同时，加入镉元素进一步降低负差数 效应、阴极析氢及氢化物生成，提高了合金的耐蚀性能。2、本专利技术中，镉在镁合金中的固溶度大，可起到固溶强化的作用，提高合金的强度。3、本专利技术中，镉的加入能降低金属材料中的有害微量金属如Fe、Cu、Ni含量，生成 熔点较高的二元或多元化合物，这些化合物可成渣析出，降低金属夹杂物在固态金属中的 危害性。附图说明图l(a)-(b)为恒电位下电流密度随电位变化曲线；其中，图1(a)为稳态极化曲 线；图1(b)为计算与实测电流密度差值。具体实施例方式实施例1 :Mg+Cd(Cd = 0. 9% )合金本实施例中，含镉的耐蚀镁合金的组成成分和质量百分比为Cd 0.9%，杂质 元素 Fe 0. 015%, Cu 0. 0015%, Si 0. 008%, Ni 0. 0015 %，Mg 余量；选用镁锭(纯度 99. 995wt% )及镉锭(纯度99. 995wt% )；合金腐蚀性能见表1，力学性能见表2，抑制氢化 物及负差数效应见图1。按配比称量材料，将纯镁预热到200°C后，放入到预热温度为300°C的低碳钢坩锅 中熔化，并通入SF6-CO2保护气体(SF6 CO2体积比为1 100)，待镁合金完全熔化、熔体 温度达到730 740°C时加入镉锭，镉锭预先加热到200°C ；然后连续搅拌，并通入SF6-(X)2 保护气体，直至合金完全熔化，当温度达到710°C静置20分钟，并在700°C时进行浇注，最终 得到含镉的耐蚀镁合金。实施例2 :Mg+Cd(Cd = 1. 7% )合金本实施例中，含镉的耐蚀镁合金的组成成分和质量百分比为Cd 1.7%，杂质 元素 Fe 0. 018%, Cu 0. 0016%, Si 0. 007%, Ni 0. 0012 %，Mg 余量；选用镁锭(纯度 99. 995wt% )及镉锭(纯度99. 995wt% )；合金腐蚀性能见表1，力学性能见表2，抑制氢化 物及负差数效应见图1。按配比称量材料，将纯镁预热到200°C后，放入到预热温度为300°C的低碳钢坩锅中熔化，并通入SF6-CO2保护气体(SF6 CO2体积比为1 100)，待镁合金完全熔化、熔体 温度达到730 740°C时加入镉锭，镉锭预先加热到200°C ；然后连续搅拌，并通入SF6-CO2 保护气体，直至合金完全熔化，当温度达到710°C静置20分钟，并在700°C时进行浇注，最终 得到含镉的耐蚀镁合金。实施例3 :Mg+Cd(Cd = 2.4%)合金本实施例中，含镉的耐蚀镁合金的组成成分和质量百分比为Cd 2.4%，杂质元素 Fe 0. 010%,Cu 0. 0013%, Si 0. 01%,Ni 0. 002%，Mg 余量；选用镁锭(纯度 99. 995wt% ) 及镉锭(纯度99. 995wt% )；合金腐蚀性能见表1，力学性能见表2，抑制氢化物及负差数效 应见图1。按配比称量材料，将纯镁预热到200°C后，放入到预热温度为300°C的低碳钢坩锅 中熔化，并通入SF6-CO2保护气体(SF6 CO2体积比为1 100)，待镁合金完全熔化、熔体 温度达到730 740°C时加入镉锭，镉锭预先加热到200°C ；然后连续搅拌，并通入SF6-CO2 保护气体，直至合金完全熔化，当温度达到710°C静置20分钟，并在700°C时进行浇注，最终 得到含镉的耐蚀镁合金。腐蚀试验实验腐蚀介质为3. 5wt% NaCl溶液，pH = 7，采用分析纯与蒸馏水配制。试验中， 将15 X 10 X 3mm的片状镁合金用金相砂纸打磨到3000#，抛光至0. 5mm。将试样浸入丙酮溶 液中，超声清洗5分钟后，用冷风吹干。随后用精度为万分之一克的电子天平进行称量，记 试样原始质量为Wc^每种合金取三个平行试样，分别浸泡在盛有溶液的烧杯中，一个烧杯 放一个试样。烧杯中溶液温度采用水浴加热控制在25士 1°C，试样表面积与溶液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种耐蚀的镁合金，其特征在于：按质量百分比，主要含有Ｃｄ　０．３～３％，杂质元素Ｆｅ≤０．０２％，Ｃｕ≤０．００２％，Ｓｉ≤０．０１％，Ｎｉ≤０．００２％，余量为镁。

【技术特征摘要】
1.一种耐蚀的镁合金，其特征在于按质量百分比，主要含有Cd 0.3 3%，杂质元素 Fe 彡 0. 02%, Cu 彡 0. 002%, Si ^ 0. 01%, Ni ^ 0. 002%，余量为镁。2.按照权利要求1所述的耐蚀的镁合金，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董俊华，胥珊娜，柯伟，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]