一種抗腐蝕鎂合金及提高其抗腐蝕性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗腐蝕鎂合金，該鎂合金按質量百分比計由以下組分組成：Y：0.8～2.8％，Sn：0.2～1.6％，不可避免的雜質總量≤0.03％，其中Fe≤0.002％，Cu≤0.002％，Si≤0.001％，其余為鎂。本發明還公開了提高該鎂合金抗腐蝕性能的方法，首先將所述鎂合金材料加熱到450℃～520℃保溫氧化6～8h，然后用70～80℃的水冷卻氧化后的鎂合金。本發明的鎂合金含有Y、Sn，將合金材料加熱到450℃～520℃保溫氧化6～8h，并用溫水冷卻后可以在鎂合金表面獲得一層具有優異抗腐蝕性能的氧化層。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鎂合金【技術領域】，涉及一種抗腐蝕性能優異的鎂合金，本發明還涉及 一種提高該鎂合金抗腐蝕性能的方法。 一種抗腐蝕鎂合金及提高其抗腐蝕性能的方法
【背景技術】
[0002] 鎂合金綜合性能優異，用途廣泛，但是由于鎂合金化學性質活潑，在潮濕環境中耐 腐蝕性能較差，而且普通鎂合金氧化膜一般疏松多孔，不能夠起到有效保護作用。
[0003] 為克服鎂合金抗腐蝕性能差的缺陷，通常采用陽極氧化處理，表面涂層處理及化 學轉化膜處理技術在鎂合金表面涂覆一層保護膜以避免鎂合金基體受到氧化：陽極氧化法 能顯著提高鎂合金的耐腐蝕性能，并且所得到的氧化膜與鎂合金基體結合能力較強，使用 比較普遍，但由于處理過程中大量使用電解液，對人類健康和環境存在潛在威脅；表面涂層 處理也可以提高鎂合金的耐腐蝕性能，但普通化學轉化膜處理技術所得涂層與機體結合能 力較弱，易脫落，而比較成熟的鉻酸鹽處理技術，雖然處理后的含鉻轉化膜防腐效果較好， 但鉻酸鹽處理過程中含有六價鉻離子，具有較強毒性，使用受到嚴格限制。
[0004] 因此，提供一種抗腐蝕性能優異的鎂合金以及提高該鎂合金的抗腐蝕性能的方法 成為一種迫切需要。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種抗腐蝕鎂合金。
[0006] 為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0007] 抗腐蝕鎂合金，該鎂合金按質量百分比計由以下組分組成：Y :0. 8?2. 8%, Sn : 0. 2?1. 6%，其余為鎂和不可避免的雜質。
[0008] 作為本發明抗腐蝕鎂合金的優選，Y的質量百分含量為1. 4-2. 2%，所述Sn的質量 百分含量為〇. 2-0. 5%。
[0009] 作為本發明抗腐蝕鎂合金的進一步優選，所述不可避免的雜質總量<0.03%，其 中 Fe 彡 0· 002%，Cu 彡 0· 002%，Si 彡 0· 001%。
[0010] 本發明還提供一種提高該鎂合金抗腐蝕性能的方法：
[0011] 首先將所述鎂合金材料加熱到450°c?520°C保溫氧化6?8h，然后用70?80°C 的水冷卻氧化后的鎂合金。
[0012] 本發明抗腐蝕鎂合金可以采用如下方法制得：
[0013] 1)、取材：取純Mg，純Sn以及Mg-Y中間合金，其中Mg-Y中間合金中Y的質量百分 比為 25-30% ;
[0014] 2)、熔煉：在C02和SF6氣氛保護下首先將純鎂加熱到690-705°C，然后加入純Sn 和Mg-Y中間合金，充分攪拌熔煉得到鎂合金熔液；
[0015] 3)、澆注：將步驟2)的鎂合金熔液于715-730°C保溫15-25分鐘、除雜后澆注成 型；
[0016] 4)、空冷步驟3)所得鑄錠。
[0017] 本發明的有益效果在于：本發明在鎂合金中添加 PBR值較大的Y和Sn，氧化時所 得Y203和Sn02可以顯著增強氧化膜的致密性，克服MgO薄膜疏松多孔的缺陷，且Sn0 2、Y203 和MgO相容性好，增強鎂合金抗腐蝕的效果十分明顯。本發明進一步將鎂合金材料加熱到 450°C?520°C保溫氧化6?8h，在此條件下，鎂合金表面可以快速形成厚度均勻、高致密 度，抗腐蝕性能優異的氧化膜。本發明嚴格限定了合金中雜質特別是Cu、Fe、Si的含量，可 以避免雜質對合金抗腐蝕性能的影響，本發明進一步限制了鎂合金熔煉、保溫溫度等工藝 參數，澆筑得到的合金材料組織均勻，宏微觀缺陷少，進一步增強了合金的抗腐蝕性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行 說明：
[0019] 圖1為實施例1-3所得樣品在3. 5wt % NaCl溶液中的腐蝕析氫曲線；
[0020] 圖2為實施例1 -3所得樣品的極化曲線。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
[0022] 以下實施例將公開一種新型鎂合金，其化學組分及配比如下：Y :0. 8?2. 8%，Sn : 0. 2?1. 6%，其余為鎂和不可避免的雜質。
[0023] 進一步，該合金中Y的質量百分含量為1. 4-2. 2%，Sn的質量百分含量為 0· 2-0. 5%。
[0024] 進一步，該合金中不可避免的雜質總量彡0. 03 %，其中Fe彡0. 002 %， Cu 彡 0. 002%, Si 彡 0. 001%。
[0025] 以下實施例還將公開一種提高該鎂合金抗腐蝕性能的方法，首先將所述鎂合金材 料加熱到450°C?520°C保溫氧化6?8h，然后用70?80°C的水冷卻氧化后的鎂合金。
[0026] 實施例1 :
[0027] 本實施例制備新型抗腐蝕鎂合金的方法，包括：
[0028] 1)、取材：取一定量的純Mg，純Sn以及Mg-Y中間合金，其中Mg-Y中間合金中Y的 質量百分比為30% ;
[0029] 2)、熔煉：在0)2和5?6氣氛保護下首先將純鎂加熱到700°C，然后加入純Sn和Mg-Y 中間合金，充分攪拌熔煉得到鎂合金熔液；
[0030] 3)、澆注：將步驟2)的鎂合金熔液于720°C保溫10分鐘、除雜后倒入直徑80mm的 鋼模中澆注成型得到鑄錠；
[0031] 4)、空冷步驟3)所得鑄錠。
[0032] 經過檢測，本實施例所得鎂合金化學組分及配比如下：Y :1. 5 %，Sn :0. 25%，雜質 總量：0. 03%，其中 Fe :0. 002%，Cu :0. 001%，Si :0. 001%，其余為鎂。
[0033] 實施例2 :
[0034] 本實施例制備新型抗腐蝕鎂合金的方法，包括：
[0035] 1)、取材：取一定量的純Mg，純Sn以及Mg-Y中間合金，其中Mg-Y中間合金中Y的 質量百分比為30% ;
[0036] 2)、熔煉：在0)2和5?6氣氛保護下首先將純鎂加熱到700°C，然后加入純Sn和Mg-Y 中間合金，充分攪拌熔煉得到鎂合金熔液；
[0037] 3)、澆注：將步驟2)的鎂合金熔液于720°C保溫10分鐘、除雜后倒入直徑80mm的 鋼模中澆注成型得到鑄錠；
[0038] 4)、空冷步驟3)所得鑄錠；（經檢測，鑄錠化學組分及配比如下：Y :1. 4%，Sn: 0.9%，雜質總量：0. 03%，其中 Fe :0. 001%，Cu :0. 00:1%，Si :0. 001%，其余為鎂）
[0039] 5)、將4)所得鎂合金材料加熱到500°C保溫氧化6h使其充分形成氧化膜，然后用 75 °C的水冷卻。
[0040] 實施例3 :
[0041] 本實施例制備新型抗腐蝕鎂合金的方法，包括：
[0042] 1)、取材：取一定量的純Mg，純Sn以及Mg-Y中間合金，其中Mg-Y中間合金中Y的 質量百分比為30% ;
[0043] 2)、熔煉：在0)2和5?6氣氛保護下首先將純鎂加熱到700°C，然后加入純Sn和Mg-Y 中間合金，充分攪拌熔煉得到鎂合金熔液；
[0044] 3)、澆注：將步驟2)的鎂合金熔液于720°C保溫10分鐘、除雜后倒入直徑80mm的 鋼模中澆注成型得到鑄錠；
[0045] 4)、空冷步驟3)所得鑄錠；（經檢測，鑄錠化學組分及配比如下：Y :1. 6%，Sn: 0· 7%，雜質總量：0· 02%，其中 Fe :0· 001%，Cu :0· 001%，Si :0· 001%，其余為鎂）
[0046] 5)、將4)所得鎂合金材料加熱到500°C保溫氧化6h，然后用75°C的水冷卻；
[0047] 6)、去除鑄徒表面氧化月旲。
[0048] 性能測試：
[0049] 1、析氫試驗：
[0050] 取實施例1-3所得鎂合金產品在3. 5%的NaCl溶液中進行析氫試驗，結果如圖1 所示。
[0051] 從圖1可以看出：首先，500°C下6h保溫處理后去除表面氧化膜的鎂合金較鑄態鎂 合金的抗腐蝕性能有較大提升，這主要是因為保溫處理過程消除了鑄態鎂合金的成份及組 織偏析；其次，50(TC下7h保溫處理后覆膜鎂合金較去膜鎂合金的抗腐蝕性能大幅提升，這 說明本發明500°C下7h保溫處理所得氧化膜具有優異的抗腐蝕性能（常規鎂合金氧化膜抗 腐蝕性能較差），氧化膜對基體起到了很好的保護作用。
[0052] 2、動電位極化曲線測試：
[0053] 取實施例1-3所得鎂合金產品在3. 5%的NaCl溶液中進行動電位極化曲線測試 (上海辰華CHI660D電化學工作站），由上海辰華電化學工作站CHI660D軟件分析得到圖2 及表1所列數據；由圖2和表1可以看出實施例2高溫氧化后，鎂合金的腐蝕電流密度下降 了一個數量級，進一步說明該氧化膜具有很好的抗腐蝕性。
[0054] 表1各實施例所得鎂合金腐蝕電流密度
[0055]
【權利要求】
1. 一種抗腐蝕鎂合金，其特征在于，所述鎂合金按質量百分比計由以下組分組成：Y: 0. 8?2. 8%，Sn :0. 2?1. 6%，其余為鎂和不可避免的雜質。
2. 根據權利要求1所述抗腐蝕鎂合金，其特征在于：所述Y的質量百分含量為 1. 4-2. 2 %，所述Sn的質量百分含量為0. 2-0. 5 %。
3. 根據權利要求1或2所述抗高溫氧化鎂合金，其特征在于：所述不可避免的雜質總 量彡 0· 03%，其中 Fe 彡 0· 002%，Cu 彡 0· 002%，Si 彡 0· 001%。
4. 提高如權利要求1-3任意一項所述鎂合金抗腐蝕性能的方法，其特征在于：首先將 所述鎂合金材料加熱到450°C?520°C保溫氧化6?8h，然后用70?80°C的水冷卻氧化后 的鎂合金。
5. 制備如權利要求1-3任意一項所述抗腐蝕鎂合金的方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1) 、取材：取純Mg，純Sn以及Mg-Y中間合金，其中Mg-Y中間合金中Y的質量百分比為 25-30% ； 2) 、熔煉：在C02和SF6氣氛保護下首先將純鎂加熱到690-705°C，然后加入純Sn和Mg-Y 中間合金，充分攪拌熔煉得到鎂合金熔液； 3) 、澆注：將步驟2)的鎂合金熔液于715-730°C保溫15-25分鐘、除雜后澆注成型； 4) 、空冷步驟3)所得鑄錠。
【文檔編號】C22C23/06GK104087801SQ201410327817
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月10日 優先權日:2014年7月10日
【發明者】蔣斌, 郁笑雯, 潘復生, 楊青山, 李昕 申請人:重慶大學