[發(fā)明專利]自來水中快速均勻降解的鎂合金及其構(gòu)件的制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710990700.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN107699763A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉興;何英慧;王曉華;劉強(qiáng);錢康;馬亮;張舟;周建華;唐廷基;胡毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 冉興;何英慧;王曉華;劉強(qiáng);錢康;馬亮;張舟;周建華
• 主分類號(hào): C22C23/06
• 分類號(hào): C22C23/06;C22C23/00;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的鎂合金及其構(gòu)件的制造方法，具體是一種自來水中快速均勻降解的鎂合金及其構(gòu)件的制造方法。

背景技術(shù)

鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在各大工業(yè)領(lǐng)域都有較為廣泛的應(yīng)用。另一方面，鎂合金是現(xiàn)有工程應(yīng)用的結(jié)構(gòu)材料中化學(xué)性質(zhì)較為活潑的，在要求結(jié)構(gòu)材料有快速降解能力的工業(yè)領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景，如采礦機(jī)械。鎂合金的化學(xué)性質(zhì)雖然較為活潑，但常溫下鎂與水的反應(yīng)速度極其微弱，即使加熱至沸騰，也只能觀測(cè)到緩慢的反應(yīng)，降解速度不能滿足工業(yè)應(yīng)用需求。通過合金化方法，提高鎂合金在水中的降解速度，有著極為重要的意義。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報(bào)道，也尚未搜索到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鎂合金材料的不足，提供一種自來水中快速均勻降解的鎂合金及其構(gòu)件的制造方法。所述的鎂合金添加較高比例的以Ni為主，Si、Fe、Ga、In為輔的混合反應(yīng)促進(jìn)元素（MRAE），嚴(yán)格控制Be、Zr、Ca等抑制鎂與水反應(yīng)的元素比例，大幅度提高鎂與水的反應(yīng)速率，同時(shí)添加合金化元素，優(yōu)化材料共晶組織，實(shí)現(xiàn)材料及制造的構(gòu)件可在自來水中快速均勻降解，并保證材料的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

第一方面：本發(fā)明提供一種自來水中快速均勻降解的鎂合金，包含組分及重量百分比為：Gd4.0~8.0%，Y0~2.0%，Cu0.4~1.0%，Zn0~0.4%，Ni、Fe、Ga、In等混合反應(yīng)促進(jìn)元素（MRAE）或單獨(dú)Ni的總含量5.0~8.0%，其中Ni 占MRAE 總量不低于90%，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.01%。

第二方面，本發(fā)明提供一種所述與水快速反應(yīng)的鎂合金的構(gòu)件制造方法，所述制造方法具體包含如下步驟。

預(yù)處理：按重量百分比稱取鎂、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、銅、鋅、鎳、鐵、鎵、銦等原材料，其中鎂、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、銅、鋅、鎳、鐵預(yù)熱。

熔煉澆注：將預(yù)處理后的原材料均勻混合，熔煉；經(jīng)覆蓋、精煉處理后澆注，得到鑄錠。

均勻化熱處理：對(duì)所述鑄錠在一定溫度下保溫一段時(shí)間。

熱變形加工：對(duì)所述鑄錠在一定溫度下進(jìn)行熱變形加工，得到鍛件或型材。

優(yōu)選地，預(yù)處理的步驟中，所述預(yù)熱的溫度為200℃，時(shí)間8小時(shí)。

優(yōu)選地，熔煉澆注的步驟中，所述覆蓋采用的覆蓋劑為JDMF，所述精煉采用的精煉劑為RJ6，所述的澆注溫度為660~680℃。

優(yōu)選地，均勻化熱處理的步驟中，所述的保溫條件為430~450℃下3~10小時(shí)。

優(yōu)選地，熱變形加工步驟中，所述的熱變形溫度為400~440℃，總變形量為60%~90%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明所述鎂合金制造的構(gòu)件，可與在自來水中快速、均勻降解，常溫下自來水中腐蝕速率可達(dá)30mg/cm²·h以上，在加熱電解質(zhì)條件下腐蝕速率最高可達(dá)550 mg/cm²·h，適合應(yīng)用于對(duì)結(jié)構(gòu)材料有快速降解要求的工業(yè)領(lǐng)域，如采礦工業(yè)。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

制造重量百分比為Mg-4.0%Gd-2.0%Y-0.4%Cu-5.0% MRAE的鎂合金構(gòu)件，其中Ni占MRAE總量的90%，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.01%。包括以下步驟。

預(yù)處理步驟：按重量百分比稱取鎂、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、銅、鎳、鐵、鎵、銦等原材料，其中鎂、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、銅、鎳、鐵在200℃下預(yù)熱8小時(shí)。

熔煉澆注步驟：推薦采用坩堝電阻爐熔煉，加入覆蓋劑JDMF進(jìn)行覆蓋、精煉劑RJ6進(jìn)行精煉處理，使各合金成分均勻混合，去除夾雜物，在680℃澆注，得到鑄錠。

均勻化熱處理步驟：在430℃對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化熱處理，處理時(shí)間為10小時(shí)。

熱變形加工步驟：在400℃對(duì)鑄錠進(jìn)行擠壓加工，總變形量為90%，得到擠壓型材。

本實(shí)施例制造的鎂合金及其構(gòu)件在常溫下自來水中均勻腐蝕速率為35mg/cm²·h，92℃條件下在3%KCl的水中均勻腐蝕速率為270mg/cm²·h。力學(xué)性能可達(dá)到抗拉強(qiáng)度R_m≥250MPa，斷后伸長率A≥3.5%。