CN111485127A - 一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金 - Google Patents

一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金 Download PDF

Info

Publication number
CN111485127A
CN111485127A CN202010448917.3A CN202010448917A CN111485127A CN 111485127 A CN111485127 A CN 111485127A CN 202010448917 A CN202010448917 A CN 202010448917A CN 111485127 A CN111485127 A CN 111485127A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium
magnesium alloy
corrosion resistance
high corrosion
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010448917.3A
Other languages
English (en)
Inventor
刘笑达
侯利锋
卫欢
杜华云
阴明
卫英慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN202010448917.3A priority Critical patent/CN111485127A/zh
Publication of CN111485127A publication Critical patent/CN111485127A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)

Abstract

本发明公开了一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金。所述镁合金包括0.3‑5wt％的铟粒以及余量的金属镁。所述制备方法包括对金属镁和铟粒进行熔炼和热处理。本发明通过In元素合金化起作用，通过In元素的加入提高析氢过电位，同时也会降低阳极反应速率，从而形成双层保护膜层，进而提高合金的耐蚀性。通过本发明的方法制得的镁合金的失重腐蚀速率约为纯镁腐蚀速率的1/3，腐蚀电流密度也远低于纯镁的腐蚀电流密度，最低约为纯镁腐蚀电流密度的1/5，因此本发明镁合金的耐蚀性高。

Description

一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金
技术领域
本发明涉及镁合金领域中的一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金。
背景技术
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小(1.8g/cm3左右)，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。
但是由于镁的平衡(标准)电极电位非常负，镁及镁合金均有很高的化学及电化学活性，限制了镁合金的应用。科学者们研究了许多方法来提高镁合金的耐蚀性，目前主要的方法为对镁合金进行表面改性处理，但是仅仅进行表面改性无法满足镁合金的耐蚀性和使用性能的要求，影响镁合金的应用范围。
发明内容
为了提高镁合金的耐蚀性和使用性能，本发明提供一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金。
本发明采用以下技术方案实现：一种耐蚀性高的镁合金制备方法，所述制备方法步骤如下：
步骤一：称取0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭，备用；
步骤二：将镁锭放入不锈钢坩埚中并与所述不锈钢坩埚一同放入具有保护气环境的、温度为710-720℃的熔炉中熔炼，然后保温至镁锭完全熔化；
步骤三：向熔化后的镁锭中加入铟粒，搅拌混合，在710-720℃下保温至镁锭与铟粒完全混合均匀，得到熔融体；
步骤四：将所述熔融体取出降温至其表面呈暗红色，然后倒入模具中浇铸凝固，得到浇铸体；
步骤五：将所述浇铸体放入450℃环境下保温24h，然后水淬，得到所述镁合金。
作为上述方案的进一步改进，在执行步骤二之前还包括对所述不锈钢坩埚的预处理：将不锈钢坩埚放入390-400℃的干燥炉中预热30min，然后在其表面涂刷一层2-3mm厚的涂料。
作为上述方案的进一步改进，所述涂料为滑石粉、水玻璃和去离子水混合物，所述滑石粉、水玻璃和去离子水混合物的质量比为3:1:10。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤四中保护气为SF6和CO2混合气，所述SF6和CO2的体积分数分别为0.3％和99.7％。
5.如权利要求2所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中保温之前均包括搅拌除杂步骤：使用刷有所述涂料的不锈钢长匙将氧化产物和熔炼产生的炉渣刮出。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤二和步骤三中的保温时间均为 20-30min。
作为上述方案的进一步改进，所述步骤四中所述模具在浇铸前进行预热，其预热温度为140-150℃，预热时间为30min。
作为上述方案的进一步改进，所述镁锭在使用前还包括表面处理步骤：将镁锭的表面进行表面切割，保证其表面清洁、干燥、无氧化皮。
作为上述方案的进一步改进，所述铟粒的纯度为99.99wt％，所述镁锭的纯度为99.99wt％。
本发明还公开了一种耐蚀性高的镁合金，其包括0.5-3wt％铟粒以及余量的金属镁，所述耐蚀性高的镁合金通过上述任一种耐蚀性高的镁合金的制备方法制备而成。
本发明通过In元素合金化起作用，通过In元素的加入提高析氢过电位，同时也会降低阳极反应速率，从而形成双层保护膜层，进而提高合金的耐蚀性。通过本发明的方法制得的镁合金的失重腐蚀速率约为纯镁腐蚀速率的1/3，腐蚀电流密度也远低于纯镁的腐蚀电流密度，最低约为纯镁腐蚀电流密度的1/5，因此说明本发明镁合金的耐蚀性极佳。
附图说明
图1为本发明一种耐蚀性高的镁合金失重腐蚀速率图。
图2为本发明一种耐蚀性高的镁合金的典型合金Mg-1In的组织形貌图；
图3为本发明一种耐蚀性高的镁合金的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种耐蚀性高的镁合金，其包括有0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭。
实施例1
以Mg-0.3In为例，配备0.3wt％的铟粒以及余量的镁锭，其中镁锭的纯度为99.99wt％，铟粒的纯度为99.99wt％。具体可由以下方法制得。
一、熔炼
1、对镁锭进行表面切割处理，确保其表面清洁、干燥、无氧化皮。
2、为了保证刷涂料时涂料的粘结性，将不锈钢坩埚放入干燥炉中预热，预热温度为390℃，这样能够保证涂料很好的刷在不锈钢坩埚上，且粘结在其表面。然后用毛刷在其表面刷一层厚度为2-3mm的涂料，涂料为滑石粉：水玻璃：去离子水＝30g：10g：100g的混合物，在不锈钢坩埚上刷完涂料后，使得不锈钢坩埚上的铁元素被涂料隔离开，不会引入铁元素，从而保证后续熔炼不影响合金的成分。
3、将镁锭放入不锈钢坩埚中，并与不锈钢坩埚一同放入具有保护气氛的倾斜镁合金熔炉中熔炼，由于镁在熔化时会与空气中的氧气反应，使用保护气用于隔绝空气，保证镁锭熔化时不被氧化或燃烧。保护气为按体积分数计的0.3％SF6和99.7％CO2的混合气体，这两个气体通常被选用做镁合金熔炼时的保护气。CO2比空气重，会很好地隔绝空气，SF6密度更大，会更好地隔绝空气。但是从经济方面考虑，SF6比较贵，可以使用较小的用量，熔炼温度为710℃，保温20min，然后进行搅拌除杂。具体的除杂方法为使用涂有涂料的不锈钢长匙将氧化产物和熔炼产生的炉渣刮出来。
4、待镁锭完全熔化后，加入0.3wt％的铟粒，保温20min，然后进行搅拌除杂，继续保温30min至两种金属完全混合均匀，然后得到镁合金熔融体。
5、将不锈钢坩埚和熔融体取出并放置在室温环境中进行降温，待镁合金熔融体表面变成暗红色后向经过干燥炉预热的模具中倾倒熔融体，进行浇铸、凝固，得到Mg-0.5In合金试样。其中模具的预热温度为140℃，预热时间为30min，这样可以避免在浇铸过程中，温差较大引起液体飞溅的情况。同时也保证了熔炼时合金凝固速率相对较慢，保证合金组织更加均匀。
二、热处理
将Mg-0.5In合金试样放入450℃的温度环境中保温24h，进行水淬，然后得到Mg-0.5In合金。
实施例2
具体实施方法和材料与实施例1中的相同，不同之处在于，铟粒为0.8wt％，坩埚的预热温度400℃，熔炼温度为720℃；模具的预热温度为150℃，最后得到的样品为Mg-0.8In合金。
实施例3
具体实施方法和材料与实施例1中的相同，不同之处在于，铟粒为1wt％，最后得到的样品为Mg-1In合金。
实施例4
具体实施方法和材料与实施例2中的相同，不同之处在于，铟粒为1.5wt％，最后得到的样品为Mg-1.5In合金。
实施例5
具体实施方法和材料与实施例1中的相同，不同之处在于，铟粒为2wt％，最后得到的样品为Mg-2In合金。
实施例6
具体实施方法和材料与实施例1中的相同，不同之处在于，铟粒为3wt％，最后得到的样品为Mg-3In合金。
实验例1
将本发明中实施例1-6制得的合金样品与纯镁在相同条件下进行失重试验测试，将上述样品放在浓度为3.5％NaCl溶液中浸泡5天，计算失重腐蚀速率。
计算公式如下：
Figure RE-GDA0002530163190000051
其中，K表示腐蚀速率，单位为g/(m2·h)，m0表示实验初始质量，单位为 g；m1表示试验后质量，单位为g；s表示面积，单位为m2；t表示时间，单位为h。
实施例1-6与纯镁的失重速率图如图1所示，纯镁的腐蚀速率为0.354g/ (m2·h)，而实施例1-6中的腐蚀速率范围在0.094-0.141g/(m2·h)之间，约为纯镁腐蚀速率的1/3，由此可以看出本发明所制得的Mg-xIn合金的耐蚀性远远好于纯镁的耐蚀性。
实验例2
对实施例1-6中制得的镁合金样品和纯镁进行腐蚀电流密度检测，检测数据如下表：
表1极化曲线拟合的腐蚀电流密度
Figure RE-GDA0002530163190000052
由表1中的极化曲线拟合的腐蚀电流密度可以知道，本实施例1-6制得的样品中，当铟粒的含量为0.5wt％-3wt％时，腐蚀电流的密度明显降低，远远低于纯，最低为8.7μA/cm2，约为纯镁的1/5，远远低于纯镁的腐蚀电流密度，这说明本发明制得的合金的耐蚀性高。
实验例3
将实施例3中制得的样品在浓度为3.5％NaCl溶液中浸泡50天，然后检测其表面形貌，如图2所示，从图中可以看出，浸泡50天后，合金仍然没有太多的腐蚀物，仅有少量的区域存在明显的腐蚀产物，而这些腐蚀处也并未发生较大的扩展，表明本实施例中制得的Mg-1In合金耐蚀性高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
步骤一：称取0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭，备用；
步骤二：将所述镁锭放入不锈钢坩埚中并与所述不锈钢坩埚一同放入具有保护气环境的、温度为710-720℃的熔炉中熔炼，然后保温至镁锭完全熔化；
步骤三：向熔化后的镁锭中加入所述铟粒，搅拌混合，在710-720℃下保温至镁锭与铟粒完全混合均匀，得到熔融体；
步骤四：将所述熔融体取出降温至其表面呈暗红色，然后倒入模具中浇铸凝固，得到浇铸体；
步骤五：将所述浇铸体放入450℃环境下保温24h，然后水淬，得到所述镁合金。
2.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：在执行步骤二之前还包括对所述不锈钢坩埚的预处理：将不锈钢坩埚放入390-400℃的干燥炉中预热30min，然后在其表面涂刷一层2-3mm厚的涂料。
3.如权利要求2所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述涂料为滑石粉、水玻璃和去离子水混合物，所述滑石粉、水玻璃和去离子水混合物的质量比为3:1:10。
4.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述步骤四中保护气为SF6和CO2混合气，所述SF6和CO2的体积分数分别为0.3％和99.7％。
5.如权利要求2所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中保温之前均包括搅拌除杂步骤：使用刷有所述涂料的不锈钢长匙将氧化产物和熔炼产生的炉渣刮出。
6.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中的保温时间均为20-30min。
7.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述步骤四中所述模具在浇铸前进行预热，其预热温度为140-150℃，预热时间为30min。
8.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述镁锭在使用前还包括表面处理步骤：将镁锭的表面进行表面切割，保证其表面清洁、干燥、无氧化皮。
9.如权利要求1所述的耐蚀性高的镁合金制备方法，其特征在于：所述铟粒的纯度为99.99wt％，所述镁锭的纯度为99.99wt％。
10.一种耐蚀性高的镁合金，包括0.5-3wt％的铟粒以及余量的镁锭，其特征在于，所述镁合金通过权利要求1-9中任一项所述的耐蚀性高的镁合金的制备方法制备而成。
CN202010448917.3A 2020-05-25 2020-05-25 一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金 Pending CN111485127A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010448917.3A CN111485127A (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010448917.3A CN111485127A (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111485127A true CN111485127A (zh) 2020-08-04

Family

ID=71792334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010448917.3A Pending CN111485127A (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111485127A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115786790A (zh) * 2022-12-14 2023-03-14 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种耐海水腐蚀高电流效率Mg-Ca-In镁合金及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109930043A (zh) * 2019-04-14 2019-06-25 太原理工大学 一种铸态高强度快速腐蚀镁合金的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109930043A (zh) * 2019-04-14 2019-06-25 太原理工大学 一种铸态高强度快速腐蚀镁合金的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
毛玉坤: "Mg-In合金的微观组织及腐蚀行为研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115786790A (zh) * 2022-12-14 2023-03-14 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种耐海水腐蚀高电流效率Mg-Ca-In镁合金及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Farooq et al. Evaluating the performance of zinc and aluminum sacrificial anodes in artificial seawater
Denton et al. Solidification and susceptibility to hydrogen absorption of Al–Si alloys containing strontium
Wen et al. Influence of silicon on the corrosion behaviour of Al–Zn–In–Mg–Ti sacrificial anode
CN109439971A (zh) 一种耐蚀性、高强度的铝合金及其制备方法
CN107227421B (zh) 镁锂合金及其制备方法
WO2021185209A1 (zh) 一种高强高耐腐蚀三元镁合金及其制备方法
LIANG et al. Effect of aging on the mechanical properties and corrosion susceptibility of an Al-Cu-Li-Zr alloy containing Sc
Zhang et al. Kinetic study on the corrosion behavior of AM60 magnesium alloy with different Nd contents
CN111485127A (zh) 一种耐蚀性高的镁合金的制备方法及镁合金
Bobić et al. Corrosion influence on surface appearance and microstructure of compo cast ZA27/SiCp composites in sodium chloride solution
CN109338181A (zh) 一种碱性铝-空气电池用阳极材料及其制备方法
CN110983080B (zh) 一种采用真空熔炼设备制备超低硫白铜的方法
CN106119740B (zh) 笔记本电脑用镁合金
CN110004328B (zh) 一种耐蚀铸造铝锂合金及其制备方法
KR102573665B1 (ko) 고강도 및 내부식성 마그네슘 합금 재료 및 이의 제조방법
Rao et al. Effect of carbon on corrosion behaviour of Fe3Al intermetallics in 0.5 N sulphuric acid
Patchett et al. Grain refinement of copper by the addition of iron and by electromagnetic stirring
CN105200287A (zh) 一种超高强铝合金圆铸锭的制造方法
US4082566A (en) Molten salt leach for removal of inorganic cores from directionally solidified eutectic alloy structures
CN114182132A (zh) 一种耐盐溶液腐蚀纳米颗粒增强Mg-Al合金的制备方法
Keyvani et al. Influence of casting temperature on electrochemical behavior of Al-Zn-In sacrificial anodes
CN109913724A (zh) 含As耐蚀Mg-Gd-Y系合金及其制备方法
CN111020325A (zh) 一种耐腐蚀镁锂合金
CN115896540B (zh) 一种Ti-Mo-Ni-Al-Zr耐腐蚀钛合金及其制备方法
CN113388762B (zh) 一种适用于新能源汽车电池包的半固态铝合金材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200804

RJ01 Rejection of invention patent application after publication