本发明属于轻合金及其制备技术领域，尤其涉及一种耐蚀镁合金及其冶炼工艺。
背景技术：
镁及镁合金是目前最轻的有色金属结构材料，具有密度低、比强度及比刚度高、铸造性能和机械加工性能优异、电磁屏蔽性能好、易于回收等一系列优点，广泛应用在机械、电子、航空、医学等工业领域。然而镁的化学活性高，因此以镁为基础的合金极易发生微电池腐蚀，尤其是铁、镍、铜等杂质元素含量超标的镁合金其耐蚀性更差。通过添加合金元素来改变镁合金的相结构及各相自腐蚀点位，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。尽管目前出现了较多的高耐蚀性镁合金的配方，但其是通过添加稀土元素提高镁合金的耐蚀性。添加稀土元素虽然有利于提高镁合金的耐蚀性，但是稀土元素一方面提高了成本，另一方面由于稀土元素熔点高，会导致镁合金的流动性下降，因而镁合金的应用推广受到了限制。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐蚀镁合金及其冶炼工艺，在不提高成本的前提下，大幅提高镁合金耐蚀性能。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种耐蚀镁合金，包括以下重量百分含量的组分：al3～5wt％，zn0.5～1.0wt％，mn0.2～0.3wt％，v0.5～1.0wt％，cd1.5～3％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
优选的，上述耐蚀镁合金包括以下重量百分含量的组分：al3.2～4.8wt％，zn0.6～0.9wt％，mn0.22～0.28wt％，v0.6～0.9wt％，cd1.6～2.8％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
优选的，上述耐蚀镁合金包括以下重量百分含量的组分：al3.5～4.5wt％，zn0.6～0.8wt％，mn0.24～0.26wt％，v0.6～0.8wt％，cd2～2.5％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
优选的，上述耐蚀镁合金包括以下重量百分含量的组分：al4wt％，zn0.7wt％，mn0.25wt％，v0.7wt％，cd2.3％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的耐蚀镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按耐蚀镁合金的配比将mg、al、zn、mn、v和cd在烘箱中预热至400℃，保温10～20min；在sf6+co2气体保护下，将mg、zn放入坩埚中，在350～550℃，550～750℃温度下分段升温，加热熔炼；再向镁锌熔液中加入预热的al、mn，每隔20分钟搅拌1次，搅拌3～4次，使成分均匀；升温至800～850℃，再添加预热的v和cd，每隔10分钟搅拌1次，搅拌2～3次，使成分均匀；
(2)加入熔炼剂去除杂质；降温至730～740℃静置30～40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；再升温至780～790℃静置30～40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；
(3)待温度降到650～700℃时，在sf6+co2气体保护下，在200～300℃的铁模内进行浇铸；空冷、脱模；
(4)将镁合金铸锭进行时效热处理。
优选的，所述步骤(4)中，在固溶处理温度为380～420℃，时间为20～25h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明在镁合金中加入v和cd，并在熔炼过程中采用分段熔炼的工艺，能提高镁合金腐蚀电位，降低腐蚀电流密度，明显减少镁合金的腐蚀速率，提高合金的耐蚀性能。另外，v和cd的加入能与镁合金中其他元素生成二元化合物，起到提高硬度和耐磨性的作用。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种本发明的耐蚀镁合金，包括以下重量百分含量的组分：al4wt％，zn0.7wt％，mn0.25wt％，v0.7wt％，cd2.3％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
具体制备方法如下：
(1)按耐蚀镁合金的配比将mg、al、zn、mn、v和cd在烘箱中预热至400℃，保温15min；在sf6+co2气体保护下，将mg、zn放入坩埚中，在400℃，650℃温度下分段升温，加热熔炼；再向镁锌熔液中加入预热的al、mn，每隔20分钟搅拌1次，搅拌4次，使成分均匀；升温至800℃，再添加预热的v和cd，每隔10分钟搅拌1次，搅拌2次，使成分均匀；
(2)加入熔炼剂去除杂质；降温至730℃静置40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；再升温至780℃静置40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；
(3)待温度降到650℃时，在sf6+co2气体保护下，在200℃的铁模内进行浇铸；空冷、脱模；
(4)将镁合金铸锭在380℃下进行时效热处理24h。
实施例2：
一种本发明的耐蚀镁合金，包括以下重量百分含量的组分：al3.5wt％，zn0.8wt％，mn0.24wt％，v0.8wt％，cd2wt％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
具体制备方法如下：
(1)按耐蚀镁合金的配比将mg、al、zn、mn、v和cd在烘箱中预热至400℃，保温105min；在sf6+co2气体保护下，将mg、zn放入坩埚中，在450℃，700℃温度下分段升温，加热熔炼；再向镁锌熔液中加入预热的al、mn，每隔20分钟搅拌1次，搅拌4次，使成分均匀；升温至825℃，再添加预热的v和cd，每隔10分钟搅拌1次，搅拌3次，使成分均匀；
(2)加入熔炼剂去除杂质；降温至735℃静置35分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；再升温至785℃静置35分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；
(3)待温度降到675℃时，在sf6+co2气体保护下，在250℃的铁模内进行浇铸；空冷、脱模；
(4)将镁合金铸锭在390℃下进行时效热处理22h。
实施例3：
一种本发明的耐蚀镁合金，包括以下重量百分含量的组分：al4.5wt％，zn0.6wt％，mn0.26wt％，v0.6wt％，cd2.5wt％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
具体制备方法如下：
(1)按耐蚀镁合金的配比将mg、al、zn、mn、v和cd在烘箱中预热至400℃，保温15min；在sf6+co2气体保护下，将mg、zn放入坩埚中，在500℃，750℃温度下分段升温，加热熔炼；再向镁锌熔液中加入预热的al、mn，每隔20分钟搅拌1次，搅拌3次，使成分均匀；升温至850℃，再添加预热的v和cd，每隔10分钟搅拌1次，搅拌2次，使成分均匀；
(2)加入熔炼剂去除杂质；降温至740℃静置30分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；再升温至790℃静置30分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；
(3)待温度降到700℃时，在sf6+co2气体保护下，在300℃的铁模内进行浇铸；空冷、脱模；
(4)将镁合金铸锭在400℃下进行时效热处理20h。
实施例4：
一种本发明的耐蚀镁合金，包括以下重量百分含量的组分：al3.2wt％，zn0.9wt％，mn0.22wt％，v0.9wt％，cd1.6％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
具体制备方法如下：
(1)按耐蚀镁合金的配比将mg、al、zn、mn、v和cd在烘箱中预热至400℃，保温15min；在sf6+co2气体保护下，将mg、zn放入坩埚中，在350℃，550℃温度下分段升温，加热熔炼；再向镁锌熔液中加入预热的al、mn，每隔20分钟搅拌1次，搅拌4次，使成分均匀；升温至800℃，再添加预热的v和cd，每隔10分钟搅拌1次，搅拌3次，使成分均匀；
(2)加入熔炼剂去除杂质；降温至740℃静置350分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；再升温至780℃静置35分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；
(3)待温度降到650℃时，在sf6+co2气体保护下，在200℃的铁模内进行浇铸；空冷、脱模；
(4)将镁合金铸锭在410℃下进行时效热处理21h。
实施例5：
一种本发明的耐蚀镁合金，包括以下重量百分含量的组分：al4.8wt％，zn0.6wt％，mn0.28wt％，v0.6wt％，cd2.8％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
具体制备方法如下：
(1)按耐蚀镁合金的配比将mg、al、zn、mn、v和cd在烘箱中预热至400℃，保温15min；在sf6+co2气体保护下，将mg、zn放入坩埚中，在550℃，720℃温度下分段升温，加热熔炼；再向镁锌熔液中加入预热的al、mn，每隔20分钟搅拌1次，搅拌4次，使成分均匀；升温至850℃，再添加预热的v和cd，每隔10分钟搅拌1次，搅拌3次，使成分均匀；
(2)加入熔炼剂去除杂质；降温至740℃静置40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；再升温至790℃静置40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；
(3)待温度降到700℃时，在sf6+co2气体保护下，在300℃的铁模内进行浇铸；空冷、脱模；
(4)将镁合金铸锭在420℃下进行时效热处理24h。
实施例6：
一种本发明的耐蚀镁合金，包括以下重量百分含量的组分：al5wt％，zn0.5wt％，mn0.3wt％，v0.5wt％，cd3％，余量为mg，和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
(1)按耐蚀镁合金的配比将mg、al、zn、mn、v和cd在烘箱中预热至400℃，保温15min；在sf6+co2气体保护下，将mg、zn放入坩埚中，在550℃，750℃温度下分段升温，加热熔炼；再向镁锌熔液中加入预热的al、mn，每隔20分钟搅拌1次，搅拌4次，使成分均匀；升温至850℃，再添加预热的v和cd，每隔10分钟搅拌1次，搅拌3次，使成分均匀；
(2)加入熔炼剂去除杂质；降温至740℃静置35分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；再升温至790℃静置35分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣；
(3)待温度降到700℃时，在sf6+co2气体保护下，在300℃的铁模内进行浇铸；空冷、脱模；
(4)将镁合金铸锭在420℃下进行时效热处理25h。
实施例1～6的腐蚀性能对比：
腐蚀试验及分析方法如下：将打磨、抛光并用丙酮和无水乙醇清洗并干燥的片状镁合金用分析天平称重后，浸入腐蚀介质中3天后取出，实验腐蚀介质采用3.5％nacl溶液，ph值为7～7.5。
再在沸腾的铬酸(200mgcro3/l+10mgagno3)中清除腐蚀产物，然后再用丙酮和无水乙醇清洗并干干燥后用分析天平称重。计算腐蚀速率：
v＝(w0-w1)×t/a
式中，v为试样的腐蚀速率，w0为试样腐蚀之前的质量，w1为腐蚀之后清除腐蚀产物后试样的质量，a为试样的面积，t为腐蚀的时间。
表1实施例1～6的镁合金的性能对比表
可见，采用本发明制备的镁合金，在保证基本强度和塑性的前提下，腐蚀性能得以大幅提升。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。