[發明專利]一種高耐蝕鎂合金

有效

• 申請號: 201710080020.8
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106756371B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 應韜;汪時宜;周銀鵬;李德江;羅云斌;趙華;曾小勤
• 申請（專利權）人: 蘇州慧金新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張宇

本發明涉及一種高耐蝕鎂合金，屬于金屬材料領域。該高耐蝕鎂合金，按質量分數計，該鎂合金的成分為：Sc 2?5%，Mn 0.5?1%，Zr 0.5?1%，余量為Mg及不可避免的雜質。本發明所開發的高耐蝕鎂合金，其添加了Sc元素，通過測試不同成分的開路電位發現，Sc元素含量越大，電位升高，腐蝕傾向減小，因而腐蝕反應驅動力下降。本發明加入適量的Sc元素以后，可形成Sc₂O₃和Mg(OH)₂的混合膜，使得Mg基體表面膜層更致密，大幅降低高純鎂的腐蝕速率。本發明通過添加適量的Sc元素，并且合理配比其他合金元素的種類和比例，通過合金元素的協同作用進一步提升了鎂合金材料的腐蝕性能，成功開發出一種Mg?Sc?Mn?Zr體系的高耐蝕鎂合金。

技術領域

本發明涉及一種高耐蝕鎂合金，屬于金屬材料領域。

背景技術

材料的腐蝕在生產生活中非常普遍，往往會造成材料損耗、形貌改變、力學性能退化等，使得承力結構部件無法滿足正常使用需求。材料腐蝕普遍性、自發性、持續性、非線性、復雜性的特點，使得因腐蝕造成的材料失效往往難以準確預測，從而導致生命財產的巨大損失。如1985年，日本一架波音747飛機由于構件的應力腐蝕老化斷裂而墜毀，造成500多人遇難。材料的腐蝕也給國民經濟帶來巨大的經濟損失。

隨著我國大飛機、高速列車、載人航天、深海預警與探測、臨近空間飛行器、可重復天地往返運輸系統等重大工程領域的高速發展，對高綜合性能輕量化材料的需求越來越迫切。鎂是目前最輕質的金屬結構材料，其比重約是鋁的2/3、鋼的1/4，被譽為可減重、節能、提速的“21世紀綠色工程材料”。以前，鎂合金由于強度偏低、變形能力弱、易燃、耐腐蝕性能差等缺點限制了其應用范圍，但是近年來高強度稀土鎂合金的研發取得了重大進展，其絕對強度已經能夠超過500MPa，從而大大拓展了其在重大工程領域的應用。

深入認識鎂合金的腐蝕機理是開發高耐蝕鎂合金的前提和基礎。電位-pH圖（Pourbaix相圖）是熱力學上衡量腐蝕能否發生的重要判據，也是預測材料腐蝕性能、分析材料腐蝕機制的重要工具。以純鎂的電位-pH圖（圖1）為例，圖中主要分為金屬鎂、鎂離子、氫氧化鎂三個區域，分別對應了金屬穩定區，腐蝕區和鈍化區，如圖2所示。在標注為金屬鎂的區域，從熱力學角度來說，腐蝕不會發生，即金屬鎂可以穩定存在；鎂離子的區域則意味著鎂傾向于以離子狀態存在，即發生腐蝕；而在氫氧化鎂的區域，雖然鎂并不以單質的形式存在，但是由于生成的氫氧化鎂能夠穩定存在，其附著在鎂表面可以在一定程度上阻止腐蝕的繼續發生，即生成了鈍化層，有利于耐腐蝕性能的提高。由此可見，Pourbaix相圖是分析腐蝕熱力學傾向的強有力工具。盡管已經有超過70種常見金屬的電位-pH圖都已通過實驗測定繪制，但是針對合金尤其是鎂合金體系的電位-pH圖仍然是未知的，亟需通過大批量的計算或實驗來完善。

目前鎂合金耐腐蝕性能差的缺陷依然沒有得到很好地解決。因此，如何通過有效的鎂合金配方設計和開發，提高鎂合金的耐腐蝕性能，依然是艱巨而迫切的任務。

發明內容

本發明針對現有鎂合金腐蝕性能差的技術問題，開發了一種體系的Mg-Sc-Mn-Zr高耐蝕鎂合金。本發明所開發的高耐蝕鎂合金，從減小腐蝕反應驅動力、抑制陽極和陰極反應這三個方面進行了腐蝕性能的改善，得到了比高純鎂（99.95%）腐蝕速率還低一個數量級的材料，可應用在LED以及電子產品的外觀件上。

實現本發明目的而采用的技術方案為：一種高耐蝕鎂合金，按質量分數計，該鎂合金的成分為：Sc 2-5%，Mn 0.5-1%，Zr 0.5-1%，余量為Mg及不可避免的雜質。

作為本發明一優選實施例，所述的高耐蝕鎂合金，按質量分數計，該鎂合金的成分為：Sc 3%，Mn 0.8%，Zr 0.7%，余量為Mg及不可避免的雜質。

作為本發明一優選實施例，所述的高耐蝕鎂合金，按質量分數計，該鎂合金的成分為：Sc 5%，Mn 0.5%，Zr 0.5%，余量為Mg及不可避免的雜質。