【
技術領域：
】本發明涉及金屬合金材料
技術領域：
，具體涉及一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金及其制備方法。
背景技術：
：鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。鎂合金具有密度小(約為1.74g/cm3)，比強度高、比彈性模量大、散熱好、消震性好、承受沖擊載荷能力比鋁合金大等特點。隨著各行各業輕量化進程的加劇，鎂合金具有越來越廣闊的市場前景。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。但是，鎂合金的耐腐蝕性差成為了鎂合金大規模工業化應用的一個障礙，阻礙了鎂合金在更多領域的廣泛應用。因此，如何有效提高鎂合金耐腐蝕性能，成為一個亟待解決的重要技術課題。合金化是提高金屬材料性能的常用途徑。專利(公開號cn104264021b)提出了一種耐腐蝕鎂合金，是在現有az91鎂合金的基礎上，通過加入定量金屬釩進行合金化、改性化處理；但是單一的添加金屬釩，對鎂合金腐蝕性能的改善效果有限，難以滿足市場需求。專利(公開號cn104264021b)提出了一種耐腐蝕高強度稀土鎂合金及其制備工藝，該稀土鎂合金中鎂合金(包括其雜質)的質量百分比為96％～99.8％，稀土的質量百分比為0.2％～4％。所述的稀土為鈰和釔，其中鈰占稀土鎂合金總質量的百分比為0.1％～2％，釔占稀土鎂合金總質量的百分比為0.1％～2％；但是我們都知道稀土元素價格昂貴，使得鎂合金成本上升，限制了它的大規模應用。技術實現要素：本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金及其制備方法，解決現有技術中存在的耐腐蝕性能不理想、添加稀土價格昂貴等問題，在鎂基體中復合添加合金元素鋁、鋅，鉻和鈹以及除雜元素錳，通過多種金屬元素的復合合金化，顯著改善鎂合金的耐腐蝕性，開發出極具實用價值的機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金，該鎂合金的化學成分的重量百分含量：al為10.0～15.0％，zn為0.1～0.9％，cr為0.1～0.6％，be為0.05～0.6％，mn為0.2～0.5％，余量為mg。在本發明中，優選地，所述al的重量百分含量為11～13％。在本發明中，優選地，所述zn的重量百分含量為0.3～0.5％。在本發明中，優選地，所述cr的重量百分含量為0.2～0.5％。如上所述一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金的制備方法，包括以下步驟：(1)按要求的成分含量稱取金屬純鎂、純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，備用；(2)將步驟(1)稱取的原材料分別置于120±10℃條件下干燥預熱2h，以避免水分帶入，備用；(3)將步驟(2)干燥預熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在二氧化碳和四氟化硫混合氣體的保護下加熱至710±10℃，待純鎂完全熔化后添加步驟(2)預熱好的純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，待金屬和合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置15±10min，最后采用熔體澆注至預熱溫度為350±10℃的金屬型模具中，噴射冷卻劑進行冷卻后去除冷卻劑，得到本發明一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金。在本發明中，進一步的說明，在步驟(2)中，所述的干燥預熱的具體方式是：將原料加入干燥機中，所述干燥機的腔室中設置有一可開合的隔板，在干燥預熱前先將隔板關閉，然后將原料加入，接著關閉干燥機的送料口，再將熱空氣從干燥機的底部高壓噴出，接著將隔板打開，原料掉落熱空氣將原料在干燥機的腔室中形成漩渦進行干燥預熱。在本發明中，進一步的說明，在步驟(3)中，所述二氧化碳和四氟化硫混合保護氣體的體積含量比為85-99：1，避免采用成本更高、工藝更為復雜的真空熔煉。在本發明中，進一步的說明，在(3)中，所述熔體澆注為底注法。在本發明中，進一步的說明，在步驟(3)中，所述的冷卻劑是由以下方法得到：將赤泥遴選之后，加入煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土在混料機內混合30-40分鐘，進行造粒成型得到粒徑大小為3-10mm的顆粒，接著送至干燥窯干燥，干燥溫度為280-300℃，控制水分在3％，即可得到冷卻劑；所述赤泥、煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土的重量比為12:12:2:1。相比現有技術，本申請的冷卻劑的顆粒具有優異的強度，下落之后不易破碎，從而具有更好的冷卻效果，提高冷卻的速度。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：本發明的有益效果在于：一方面，通過在鎂基體中復合添加合金元素鋁、鋅，鉻和鈹，通過多元復合作用，提高了鎂合金的腐蝕電位，降低了鎂合金的腐蝕電流密度，減小了鎂合金的腐蝕速率，顯著提高了鎂合金的耐腐蝕性能，獲得了一種極具應用價值的機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金；另一方面，本發明提供的鎂合金不含昂貴的稀土金屬，并且制備工藝簡單，合金成本低，應用前景廣。【具體實施方式】腐蝕試驗：參照中華人民共和國國家標準gb/t10125-1997(人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗)，進行鎂合金試樣的乙酸鹽霧腐蝕試驗，在ywx/q-750型鹽霧試驗箱中進行，試驗溫度(35±2)℃、溶液中氯化鈉濃度為50g/l±5g/l、收集液ph值為3.2±0.1、試驗時間為10天，用鎂合金試樣的質量損失率表征試樣的耐腐蝕性能。質量損失率越小，鎂合金的耐腐蝕性能越好；反之，質量損失率越大，鎂合金的耐腐蝕性能越差。實施例1：1、一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金，鎂合金的化學成分的重量百分含量：al為10.0％，zn為0.1％，cr為0.1％，be為0.05％，mn為0.2％，余量為mg。2、冷卻劑是由以下方法得到：將赤泥遴選之后，加入煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土在混料機內混合30分鐘，進行造粒成型得到粒徑大小為3mm的顆粒，接著送至干燥窯干燥，干燥溫度為280℃，控制水分在3％，即可得到冷卻劑；所述赤泥、煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土的重量比為12:12:2:1。3、將上述比例原料與制備得到的冷卻劑用于制備一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金中，具體步驟如下：(1)按要求的成分含量稱取金屬純鎂、純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，備用；(2)將步驟(1)稱取的原材料分別加入干燥機中，所述干燥機的腔室中設置有一可開合的隔板，在干燥預熱前先將隔板關閉，然后將原料加入，接著關閉干燥機的送料口，再將熱空氣從干燥機的底部高壓噴出，接著將隔板打開，原料掉落熱空氣將原料在干燥機的腔室中形成漩渦進行干燥預熱，保持熱空氣的溫度為120±10℃條件下干燥預熱2h，備用；(3)將步驟(2)干燥預熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在二氧化碳和四氟化硫混合保護氣體的體積含量比為85-99：1的混合氣體的保護下加熱至710±10℃，待純鎂完全熔化后添加步驟(2)預熱好的純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，待金屬和合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置15±10min，最后將熔體采用底注法澆注至預熱溫度為350±10℃的金屬型模具中，噴射冷卻劑進行冷卻后去除冷卻劑，得到本發明一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金。實施例2：1、一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金，鎂合金的化學成分的重量百分含量：al為15.0％，zn為0.9％，cr為0.6％，be為0.6％，mn為0.5％，余量為mg。2、冷卻劑是由以下方法得到：將赤泥遴選之后，加入煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土在混料機內混合40分鐘，進行造粒成型得到粒徑大小為10mm的顆粒，接著送至干燥窯干燥，干燥溫度為300℃，控制水分在3％，即可得到冷卻劑；所述赤泥、煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土的重量比為12:12:2:1。3、將上述比例原料與制備得到的冷卻劑用于制備一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金中，具體步驟如下：(1)按要求的成分含量稱取金屬純鎂、純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，備用；(2)將步驟(1)稱取的原材料分別加入干燥機中，所述干燥機的腔室中設置有一可開合的隔板，在干燥預熱前先將隔板關閉，然后將原料加入，接著關閉干燥機的送料口，再將熱空氣從干燥機的底部高壓噴出，接著將隔板打開，原料掉落熱空氣將原料在干燥機的腔室中形成漩渦進行干燥預熱，保持熱空氣的溫度為120±10℃條件下干燥預熱2h，備用；(3)將步驟(2)干燥預熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在二氧化碳和四氟化硫混合保護氣體的體積含量比為85-99：1的混合氣體的保護下加熱至710±10℃，待純鎂完全熔化后添加步驟(2)預熱好的純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，待金屬和合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置15±10min，最后將熔體采用底注法澆注至預熱溫度為350±10℃的金屬型模具中，噴射冷卻劑進行冷卻后去除冷卻劑，得到本發明一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金。實施例3：1、一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金，鎂合金的化學成分的重量百分含量：al為11.0％，zn為0.3％，cr為0.2％，be為0.1％，mn為0.4％，余量為mg。2、冷卻劑是由以下方法得到：將赤泥遴選之后，加入煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土在混料機內混合35分鐘，進行造粒成型得到粒徑大小為5mm的顆粒，接著送至干燥窯干燥，干燥溫度為285℃，控制水分在3％，即可得到冷卻劑；所述赤泥、煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土的重量比為12:12:2:1。3、將上述比例原料與制備得到的冷卻劑用于制備一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金中，具體步驟如下：(1)按要求的成分含量稱取金屬純鎂、純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，備用；(2)將步驟(1)稱取的原材料分別加入干燥機中，所述干燥機的腔室中設置有一可開合的隔板，在干燥預熱前先將隔板關閉，然后將原料加入，接著關閉干燥機的送料口，再將熱空氣從干燥機的底部高壓噴出，接著將隔板打開，原料掉落熱空氣將原料在干燥機的腔室中形成漩渦進行干燥預熱，保持熱空氣的溫度為120±10℃條件下干燥預熱2h，備用；(3)將步驟(2)干燥預熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在二氧化碳和四氟化硫混合保護氣體的體積含量比為85-99：1的混合氣體的保護下加熱至710±10℃，待純鎂完全熔化后添加步驟(2)預熱好的純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，待金屬和合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置15±10min，最后將熔體采用底注法澆注至預熱溫度為350±10℃的金屬型模具中，噴射冷卻劑進行冷卻后去除冷卻劑，得到本發明一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金。實施例4：1、一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金，鎂合金的化學成分的重量百分含量：al為13.0％，zn為0.5％，cr為0.5％，be為0.4％，mn為0.4％，余量為mg。2、冷卻劑是由以下方法得到：將赤泥遴選之后，加入煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土在混料機內混合33分鐘，進行造粒成型得到粒徑大小為6mm的顆粒，接著送至干燥窯干燥，干燥溫度為290℃，控制水分在3％，即可得到冷卻劑；所述赤泥、煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土的重量比為12:12:2:1。3、將上述比例原料與制備得到的冷卻劑用于制備一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金中，具體步驟如下：(1)按要求的成分含量稱取金屬純鎂、純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，備用；(2)將步驟(1)稱取的原材料分別加入干燥機中，所述干燥機的腔室中設置有一可開合的隔板，在干燥預熱前先將隔板關閉，然后將原料加入，接著關閉干燥機的送料口，再將熱空氣從干燥機的底部高壓噴出，接著將隔板打開，原料掉落熱空氣將原料在干燥機的腔室中形成漩渦進行干燥預熱，保持熱空氣的溫度為120±10℃條件下干燥預熱2h，備用；(3)將步驟(2)干燥預熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在二氧化碳和四氟化硫混合保護氣體的體積含量比為85-99：1的混合氣體的保護下加熱至710±10℃，待純鎂完全熔化后添加步驟(2)預熱好的純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，待金屬和合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置15±10min，最后將熔體采用底注法澆注至預熱溫度為350±10℃的金屬型模具中，噴射冷卻劑進行冷卻后去除冷卻劑，得到本發明一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金。實施例5：1、一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金，鎂合金的化學成分的重量百分含量：al為12.5％，zn為0.4％，cr為0.3％，be為0.25％，mn為0.4％，余量為mg。2、冷卻劑是由以下方法得到：將赤泥遴選之后，加入煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土在混料機內混合38分鐘，進行造粒成型得到粒徑大小為8mm的顆粒，接著送至干燥窯干燥，干燥溫度為295℃，控制水分在3％，即可得到冷卻劑；所述赤泥、煉鋼鋼渣、水玻璃、膨潤土的重量比為12:12:2:1。3、將上述比例原料與制備得到的冷卻劑用于制備一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金中，具體步驟如下：(1)按要求的成分含量稱取金屬純鎂、純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，備用；(2)將步驟(1)稱取的原材料分別加入干燥機中，所述干燥機的腔室中設置有一可開合的隔板，在干燥預熱前先將隔板關閉，然后將原料加入，接著關閉干燥機的送料口，再將熱空氣從干燥機的底部高壓噴出，接著將隔板打開，原料掉落熱空氣將原料在干燥機的腔室中形成漩渦進行干燥預熱，保持熱空氣的溫度為120±10℃條件下干燥預熱2h，備用；(3)將步驟(2)干燥預熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在二氧化碳和四氟化硫混合保護氣體的體積含量比為85-99：1的混合氣體的保護下加熱至710±10℃，待純鎂完全熔化后添加步驟(2)預熱好的純鋁、純鋅、mg-5cr中間合金、mg-5mn中間合金和mg-5be中間合金，待金屬和合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置15±10min，最后將熔體采用底注法澆注至預熱溫度為350±10℃的金屬型模具中，噴射冷卻劑進行冷卻后去除冷卻劑，得到本發明一種機械外殼用高耐腐蝕性鎂合金。將實施例1-5得到的鎂基合金機械材料與mg-3al-1zn鎂合金耐腐蝕性能的對比，腐蝕試驗：參照中華人民共和國國家標準gb/t10125-1997(人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗)，進行鎂合金試樣的乙酸鹽霧腐蝕試驗，在ywx/q-750型鹽霧試驗箱中進行，試驗溫度(35±2)℃、溶液中氯化鈉濃度為50g/l±5g/l、收集液ph值為3.2±0.1、試驗時間為10天，用鎂合金試樣的質量損失率表征試樣的耐腐蝕性能。質量損失率越小，鎂合金的耐腐蝕性能越好；反之，質量損失率越大，鎂合金的耐腐蝕性能越差，具體記錄見表1：表1本發明實施例1～5鎂合金與mg-3al-1zn鎂合金耐腐蝕性能鎂合金乙酸鹽霧腐蝕10天后的質量損失率(％)實施例14.89實施例24.25實施例33.97實施例43.51實施例52.42mg-3al-1zn10.48由上表可知，使用本發明的技術方案制備得到的鎂基合金機械材料相比mg-3al-1zn鎂合金的具有更優異的阻尼性能。將實施例1-5得到的冷卻劑進行性能檢測，對比例是市面采購的鋼渣冷卻劑a1，將各個冷卻劑分別從3米高的地方噴出落在溫度為200±10℃的熱鎂基合金上，噴的熱鎂基合金的面積為0.2平方米，檢測每0.2平方米面積上的冷卻劑的顆粒的破碎率(破碎面積/總面積)，重復3次，求均值，性能檢測對比具體記錄見表2：表2冷卻劑性能檢測表由上表可知，使用本發明的技術方案制備得到的冷卻劑的顆粒具有優異的強度，下落之后不易破碎，從而具有更好的冷卻效果，提高冷卻的速度。而外的對比例相比本實施例的破碎率相差較大的原因可能還與受熱程度有關。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁12