一种抗腐蚀镁合金及提高其抗腐蚀性能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗腐蚀镁合金，该镁合金按质量百分比计由以下组分组成：Y：0.8～2.8％，Sn：0.2～1.6％，不可避免的杂质总量≤0.03％，其中Fe≤0.002％，Cu≤0.002％，Si≤0.001％，其余为镁。本发明还公开了提高该镁合金抗腐蚀性能的方法，首先将所述镁合金材料加热到450℃～520℃保温氧化6～8h，然后用70～80℃的水冷却氧化后的镁合金。本发明的镁合金含有Y、Sn，将合金材料加热到450℃～520℃保温氧化6～8h，并用温水冷却后可以在镁合金表面获得一层具有优异抗腐蚀性能的氧化层。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于镁合金【技术领域】，涉及一种抗腐蚀性能优异的镁合金，本发明还涉及 一种提高该镁合金抗腐蚀性能的方法。 一种抗腐蚀镁合金及提高其抗腐蚀性能的方法
【背景技术】
[0002] 镁合金综合性能优异，用途广泛，但是由于镁合金化学性质活泼，在潮湿环境中耐 腐蚀性能较差，而且普通镁合金氧化膜一般疏松多孔，不能够起到有效保护作用。
[0003] 为克服镁合金抗腐蚀性能差的缺陷，通常采用阳极氧化处理，表面涂层处理及化 学转化膜处理技术在镁合金表面涂覆一层保护膜以避免镁合金基体受到氧化：阳极氧化法 能显著提高镁合金的耐腐蚀性能，并且所得到的氧化膜与镁合金基体结合能力较强，使用 比较普遍，但由于处理过程中大量使用电解液，对人类健康和环境存在潜在威胁；表面涂层 处理也可以提高镁合金的耐腐蚀性能，但普通化学转化膜处理技术所得涂层与机体结合能 力较弱，易脱落，而比较成熟的铬酸盐处理技术，虽然处理后的含铬转化膜防腐效果较好， 但铬酸盐处理过程中含有六价铬离子，具有较强毒性，使用受到严格限制。
[0004] 因此，提供一种抗腐蚀性能优异的镁合金以及提高该镁合金的抗腐蚀性能的方法 成为一种迫切需要。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗腐蚀镁合金。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 抗腐蚀镁合金，该镁合金按质量百分比计由以下组分组成：Y :0. 8?2. 8%, Sn : 0. 2?1. 6%，其余为镁和不可避免的杂质。
[0008] 作为本发明抗腐蚀镁合金的优选，Y的质量百分含量为1. 4-2. 2%，所述Sn的质量 百分含量为〇. 2-0. 5%。
[0009] 作为本发明抗腐蚀镁合金的进一步优选，所述不可避免的杂质总量<0.03%，其 中 Fe 彡 0· 002%，Cu 彡 0· 002%，Si 彡 0· 001%。
[0010] 本发明还提供一种提高该镁合金抗腐蚀性能的方法：
[0011] 首先将所述镁合金材料加热到450°c?520°C保温氧化6?8h，然后用70?80°C 的水冷却氧化后的镁合金。
[0012] 本发明抗腐蚀镁合金可以采用如下方法制得：
[0013] 1)、取材：取纯Mg，纯Sn以及Mg-Y中间合金，其中Mg-Y中间合金中Y的质量百分 比为 25-30% ;
[0014] 2)、熔炼：在C02和SF6气氛保护下首先将纯镁加热到690-705°C，然后加入纯Sn 和Mg-Y中间合金，充分搅拌熔炼得到镁合金熔液；
[0015] 3)、浇注：将步骤2)的镁合金熔液于715-730°C保温15-25分钟、除杂后浇注成 型；
[0016] 4)、空冷步骤3)所得铸锭。
[0017] 本发明的有益效果在于：本发明在镁合金中添加 PBR值较大的Y和Sn，氧化时所 得Y203和Sn02可以显著增强氧化膜的致密性，克服MgO薄膜疏松多孔的缺陷，且Sn0 2、Y203 和MgO相容性好，增强镁合金抗腐蚀的效果十分明显。本发明进一步将镁合金材料加热到 450°C?520°C保温氧化6?8h，在此条件下，镁合金表面可以快速形成厚度均匀、高致密 度，抗腐蚀性能优异的氧化膜。本发明严格限定了合金中杂质特别是Cu、Fe、Si的含量，可 以避免杂质对合金抗腐蚀性能的影响，本发明进一步限制了镁合金熔炼、保温温度等工艺 参数，浇筑得到的合金材料组织均匀，宏微观缺陷少，进一步增强了合金的抗腐蚀性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0019] 图1为实施例1-3所得样品在3. 5wt % NaCl溶液中的腐蚀析氢曲线；
[0020] 图2为实施例1 -3所得样品的极化曲线。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0022] 以下实施例将公开一种新型镁合金，其化学组分及配比如下：Y :0. 8?2. 8%，Sn : 0. 2?1. 6%，其余为镁和不可避免的杂质。
[0023] 进一步，该合金中Y的质量百分含量为1. 4-2. 2%，Sn的质量百分含量为 0· 2-0. 5%。
[0024] 进一步，该合金中不可避免的杂质总量彡0. 03 %，其中Fe彡0. 002 %， Cu 彡 0. 002%, Si 彡 0. 001%。
[0025] 以下实施例还将公开一种提高该镁合金抗腐蚀性能的方法，首先将所述镁合金材 料加热到450°C?520°C保温氧化6?8h，然后用70?80°C的水冷却氧化后的镁合金。
[0026] 实施例1 :
[0027] 本实施例制备新型抗腐蚀镁合金的方法，包括：
[0028] 1)、取材：取一定量的纯Mg，纯Sn以及Mg-Y中间合金，其中Mg-Y中间合金中Y的 质量百分比为30% ;
[0029] 2)、熔炼：在0)2和5?6气氛保护下首先将纯镁加热到700°C，然后加入纯Sn和Mg-Y 中间合金，充分搅拌熔炼得到镁合金熔液；
[0030] 3)、浇注：将步骤2)的镁合金熔液于720°C保温10分钟、除杂后倒入直径80mm的 钢模中浇注成型得到铸锭；
[0031] 4)、空冷步骤3)所得铸锭。
[0032] 经过检测，本实施例所得镁合金化学组分及配比如下：Y :1. 5 %，Sn :0. 25%，杂质 总量：0. 03%，其中 Fe :0. 002%，Cu :0. 001%，Si :0. 001%，其余为镁。
[0033] 实施例2 :
[0034] 本实施例制备新型抗腐蚀镁合金的方法，包括：
[0035] 1)、取材：取一定量的纯Mg，纯Sn以及Mg-Y中间合金，其中Mg-Y中间合金中Y的 质量百分比为30% ;
[0036] 2)、熔炼：在0)2和5?6气氛保护下首先将纯镁加热到700°C，然后加入纯Sn和Mg-Y 中间合金，充分搅拌熔炼得到镁合金熔液；
[0037] 3)、浇注：将步骤2)的镁合金熔液于720°C保温10分钟、除杂后倒入直径80mm的 钢模中浇注成型得到铸锭；
[0038] 4)、空冷步骤3)所得铸锭；（经检测，铸锭化学组分及配比如下：Y :1. 4%，Sn: 0.9%，杂质总量：0. 03%，其中 Fe :0. 001%，Cu :0. 00:1%，Si :0. 001%，其余为镁）
[0039] 5)、将4)所得镁合金材料加热到500°C保温氧化6h使其充分形成氧化膜，然后用 75 °C的水冷却。
[0040] 实施例3 :
[0041] 本实施例制备新型抗腐蚀镁合金的方法，包括：
[0042] 1)、取材：取一定量的纯Mg，纯Sn以及Mg-Y中间合金，其中Mg-Y中间合金中Y的 质量百分比为30% ;
[0043] 2)、熔炼：在0)2和5?6气氛保护下首先将纯镁加热到700°C，然后加入纯Sn和Mg-Y 中间合金，充分搅拌熔炼得到镁合金熔液；
[0044] 3)、浇注：将步骤2)的镁合金熔液于720°C保温10分钟、除杂后倒入直径80mm的 钢模中浇注成型得到铸锭；
[0045] 4)、空冷步骤3)所得铸锭；（经检测，铸锭化学组分及配比如下：Y :1. 6%，Sn: 0· 7%，杂质总量：0· 02%，其中 Fe :0· 001%，Cu :0· 001%，Si :0· 001%，其余为镁）
[0046] 5)、将4)所得镁合金材料加热到500°C保温氧化6h，然后用75°C的水冷却；
[0047] 6)、去除铸徒表面氧化月旲。
[0048] 性能测试：
[0049] 1、析氢试验：
[0050] 取实施例1-3所得镁合金产品在3. 5%的NaCl溶液中进行析氢试验，结果如图1 所示。
[0051] 从图1可以看出：首先，500°C下6h保温处理后去除表面氧化膜的镁合金较铸态镁 合金的抗腐蚀性能有较大提升，这主要是因为保温处理过程消除了铸态镁合金的成份及组 织偏析；其次，50(TC下7h保温处理后覆膜镁合金较去膜镁合金的抗腐蚀性能大幅提升，这 说明本发明500°C下7h保温处理所得氧化膜具有优异的抗腐蚀性能（常规镁合金氧化膜抗 腐蚀性能较差），氧化膜对基体起到了很好的保护作用。
[0052] 2、动电位极化曲线测试：
[0053] 取实施例1-3所得镁合金产品在3. 5%的NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试 (上海辰华CHI660D电化学工作站），由上海辰华电化学工作站CHI660D软件分析得到图2 及表1所列数据；由图2和表1可以看出实施例2高温氧化后，镁合金的腐蚀电流密度下降 了一个数量级，进一步说明该氧化膜具有很好的抗腐蚀性。
[0054] 表1各实施例所得镁合金腐蚀电流密度
[0055]
【权利要求】
1. 一种抗腐蚀镁合金，其特征在于，所述镁合金按质量百分比计由以下组分组成：Y: 0. 8?2. 8%，Sn :0. 2?1. 6%，其余为镁和不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1所述抗腐蚀镁合金，其特征在于：所述Y的质量百分含量为 1. 4-2. 2 %，所述Sn的质量百分含量为0. 2-0. 5 %。
3. 根据权利要求1或2所述抗高温氧化镁合金，其特征在于：所述不可避免的杂质总 量彡 0· 03%，其中 Fe 彡 0· 002%，Cu 彡 0· 002%，Si 彡 0· 001%。
4. 提高如权利要求1-3任意一项所述镁合金抗腐蚀性能的方法，其特征在于：首先将 所述镁合金材料加热到450°C?520°C保温氧化6?8h，然后用70?80°C的水冷却氧化后 的镁合金。
5. 制备如权利要求1-3任意一项所述抗腐蚀镁合金的方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 、取材：取纯Mg，纯Sn以及Mg-Y中间合金，其中Mg-Y中间合金中Y的质量百分比为 25-30% ； 2) 、熔炼：在C02和SF6气氛保护下首先将纯镁加热到690-705°C，然后加入纯Sn和Mg-Y 中间合金，充分搅拌熔炼得到镁合金熔液； 3) 、浇注：将步骤2)的镁合金熔液于715-730°C保温15-25分钟、除杂后浇注成型； 4) 、空冷步骤3)所得铸锭。
【文档编号】C22C23/06GK104087801SQ201410327817
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】蒋斌, 郁笑雯, 潘复生, 杨青山, 李昕 申请人:重庆大学