本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高强度耐腐蚀镁合金及其制备方法。
背景技术：
镁合金具有密度小、比强度高、电磁屏蔽和阻尼性能好以及尺寸稳定、价格低廉、易回收利用等优点，被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”，在许多领域中，特别是在电子产品(如笔记本电脑、数码相机、手机等)外壳方面，具有其他材料无法比拟的优点。
虽然相继出现了一些性能较好的镁合金，但是一般都含有价格较高的稀土元素，致使合金的成本过高，应用受到限制。mg-al系合金是重要的商用低成本镁合金系，az91就是其中获得商业化应用的典型牌号之一。由于az91合金中有网状mg17al12相的存在，既影响强度又促进腐蚀，从而导致该合金的强度和耐腐蚀性能不佳，严重阻碍其在电子产品中的应用。
为了解决这个问题，开发不含al的低成本镁合金系就成为重要的研究课题。稀土(如y、nd)加入后效果显著，但稀土元素价格较高。碱土元素(如ca)多以中间合金的形式加入，生产成本较高。除稀土和碱土元素外的其他元素，如sn，由于熔点低于镁，可以纯金属的形式加入，在镁中溶解度高，且可与镁形成高熔点的化合物，既可简化工艺降低生产成本，又可细化晶粒改善合金性能。因此，mg-sn系合金成为发展低成本高性能镁合金的一个重要方向。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种高强度耐腐蚀镁合金，该高强度耐腐蚀镁合金为mg-sn系合金，具有优良的室温强度和耐腐蚀性能，可满足电子产品外壳等零部件用镁合金材料的要求，在电子产品领域有着广阔的应用前景。
本发明的另一目的在于提供上述高强度耐腐蚀镁合金的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述高强度耐腐蚀镁合金的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高强度耐腐蚀镁合金，由如下按质量百分比计的原料组分制备得到：
7.0～7.5％sn，0.2～0.6％bi，0.1～0.3％sb，余量为mg和不可避免的杂质；
所述的高强度耐腐蚀镁合金的制备方法，包含如下步骤：
将高强度耐腐蚀镁合金的组分镁、锡、铋和锑熔炼铸造，得到铸态合金；然后将铸态合金进行热处理，得到高强度耐腐蚀镁合金；
所述的镁、锡、铋和锑的纯度优选为不小于99.5％；
所述的熔炼铸造的具体操作优选为：
在co2+sf6混合气体保护下熔炼，原料熔化后待镁合金液升温至720℃时，浇铸到钢制模具中，得到铸态合金；
所述的熔炼优选在坩埚和中频感应炉中进行；
所述的坩埚优选为刚玉坩埚；
所述的热处理优选为固溶处理和时效处理；
所述的固溶处理的条件优选为500℃固溶处理2～4h；
所述的时效处理的条件优选为225℃时效处理14～18h；
所述的高强度耐腐蚀镁合金在车、航空航天、电子、军事、通讯、光学仪器和计算机等领域中的应用；
本发明的原理：
本发明提供的高强度耐腐蚀镁合金为mg-sn系合金，合金组分为mg-sn-bi-sb。
本发明采用sn为第一组分，sn在镁中的溶解度最高可达14.85wt％，且随着温度的降低而迅速降低。sn与镁结合可生成高熔点的化合物mg2sn相，提高合金强度；同时，这些化合物可以作为镁基体的异质形核核心，从而细化晶粒，改善组织，提高合金的强度和耐腐蚀性能。但sn过量会导致mg2sn相变得粗大，对合金性能不利。为保证合金的铸造、力学和耐腐蚀性能，本发明中sn的加入量定为7.0～7.5wt％。
第二.为了降低合金成本和简化生产工艺，不加入稀土和碱土元素，而是加入熔点与镁接近的bi、sb元素。它们与镁结合生成高熔点的化合物mg3bi2、mg3sb2，提高合金强度；同时细化和稳定mg2sn相，改善组织，进一步提高合金的强度和耐腐蚀性能。此外，bi、sb的添加可以有效避免mg2sn相团聚，改善合金力学性能。但bi、sb过量或者配比不合适也会影响合金性能，因此本发明的bi、sb加入量分别定为0.2～0.6wt％、0.1～0.3wt％。
本发明综合利用sn、bi、sb的有利作用，进一步提高合金的强度和耐腐蚀性能。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明的高强度耐腐蚀镁合金经固溶和时效处理后具有优于商用镁合金az91的室温强度和耐腐蚀性能，室温抗拉强度高于270mpa，在3.5wt％nacl溶液中的腐蚀速率低于0.6mm/a，可满足电子产品外壳等零部件用镁合金材料的要求，在电子产品领域有着广阔的应用前景。
(2)本发明提供的高强度耐腐蚀镁合金有效利用不同元素的协同作用，镁合金的强度和耐腐蚀性能优异。
(3)本发明提供的高强度耐腐蚀镁合金在添加少量bi元素(不超过0.6wt％)，和sb协同作用，可以避免mg2sn相团聚，改善合金力学性能。
(4)本发明制备方法简单，成本低，不含al和稀土元素，适于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明具体实施方式中涉及到的原料镁(mg)，锡(sn)，铋(bi)，锑(sb)均为市售产品，所述原料的纯度均为99.8％。
实施例1
一种高强度耐腐蚀镁合金，由如下按质量百分比计的原料组分制备得到：
7.5％sn，0.2％bi，0.3％sb，余量为mg和不可避免的杂质。
所述的高强度耐腐蚀镁合金的制备方法，包含如下步骤：
按上述高强度耐腐蚀镁合金的组分配比，将镁、锡、铋和锑置于刚玉坩埚(将坩埚置于感应炉中)中，在co2+sf6混合气体保护下熔炼，原料熔化后待镁合金液升温至720℃时，浇铸到钢制模具中，得到铸态合金，随后进行热处理：500℃固溶处理4h，225℃时效处理18h，得到高强度耐腐蚀镁合金。
实施例2
一种高强度耐腐蚀镁合金，由如下按质量百分比计的原料组分制备得到：
7.2％sn，0.4％bi，0.2％sb，余量为mg和不可避免的杂质。
所述的高强度耐腐蚀镁合金的制备方法，包含如下步骤：
按上述高强度耐腐蚀镁合金的组分配比，将镁、锡、铋和锑置于刚玉坩埚(将坩埚置于感应炉中)中，在co2+sf6混合气体保护下熔炼，原料熔化后待镁合金液升温至720℃时，浇铸到钢制模具中，得到铸态合金，随后进行热处理：500℃固溶处理3h，225℃时效处理16h，得到高强度耐腐蚀镁合金。
实施例3
一种高强度耐腐蚀镁合金，由如下按质量百分比计的原料组分制备得到：
7.0％sn，0.6％bi，0.1％sb，余量为mg和不可避免的杂质。
所述的高强度耐腐蚀镁合金的制备方法，包含如下步骤：
按上述高强度耐腐蚀镁合金的组分配比，将镁、锡、铋和锑置于刚玉坩埚(将坩埚置于感应炉中)中，在co2+sf6混合气体保护下熔炼，原料熔化后待镁合金液升温至720℃时，浇铸到钢制模具中，得到铸态合金，随后进行热处理：500℃固溶处理2h，225℃时效处理14h，得到高强度耐腐蚀镁合金。
对比实施例1
一种镁合金，由如下按质量百分比计的原料组分制备得到：
7.0％sn，0.1％sb，余量为mg和不可避免的杂质。
所述的镁合金的制备方法，同实施例3。
对比实施例2
一种镁合金，由如下按质量百分比计的原料组分制备得到：
7.0％sn，0.6％bi，余量为mg和不可避免的杂质。
所述的高强度耐腐蚀镁合金的制备方法，同实施例3。
效果实施例
将实施例1～3制备得到的高强度耐腐蚀镁合金以及对比实施例1～2制得的镁合金进行拉伸试验和腐蚀试验，具体方法如下：
(1)拉伸试验方法：按照国家标准gb6397-86《金属拉伸实验试样》加工标准拉伸镁合金试样，圆柱试样标距尺寸为φ6mm×30mm，在岛津ag-i250kn电子拉伸试验机上进行拉伸，试验温度为室温(25℃)，拉伸速率为1mm/min；其中，对照为az91合金。
(2)腐蚀试验方法：采用室温(25℃)浸泡腐蚀试验，腐蚀介质为3.5wt％nacl溶液。腐蚀试样为圆片状镁合金试样，尺寸为φ15mm×3mm；腐蚀时间为24h。测出腐蚀前后的镁合金试样失重，结合镁合金试样的表面积，算出镁合金试样的年腐蚀速率(单位：mm/a)；其中，对照为az91合金。
结果分析：
实施例1～3制备得到的高强度耐腐蚀镁合金的拉伸试验和腐蚀试验结果如表1所示，其中，对照为az91合金。从表中可以看出，实施例1～3制备得到的高强度耐腐蚀镁合金具有优异的室温强度和耐腐蚀性能，室温抗拉强度高于270mpa，在3.5wt％nacl溶液中的腐蚀速率低于0.6mm/a，均优于商用az91合金，可满足电子产品外壳等零部件用镁合金材料的要求，在电子产品领域有着广阔的应用前景。而对比实施例1和2制得的镁合金无论是抗拉强度还是耐腐蚀性能均低于实施例1～3制备得到的高强度耐腐蚀镁合金。
表1实施例1～3制备得到的高强度耐腐蚀镁合金的抗拉强度和腐蚀速率
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。