CN104498792B - 一种快速腐蚀镁合金产品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快速腐蚀镁合金产品，该合金产品由下述重量百分比的成分组成：1~6%的铝，1~6%的锌，1~3%的铁，5~15%的铜，0.1~1%的银，0.1~1.2%的镍，余量为镁。同时，本发明还公开了该合金产品的制备方法。本发明充分利用铝和锌元素的作用来提高镁合金的强度和硬度，铜、铁、银、镍元素来提高腐蚀速率，通过调控金属元素之间的配比，使其力学性能和腐蚀速率均大幅度提高，从而达到即可作为结构件又能起到保护设备，在特定条件下还能自身快速溶解的目的。

Description

一种快速腐蚀镁合金产品及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属合金材料技术领域，尤其涉及一种快速腐蚀镁合金产品及其制备方法。
背景技术
镁合金是以镁为基体，加入其他元素所组成的合金，其特点是密度小(1. 8g/cm3镁合金左右)、比强度高、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，它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。随着工业的发展，金属材料的用量越来越多，所以腐蚀与腐蚀防护问题变得越来越重要了。
金属的腐蚀有很多种，电化学腐蚀是其中最重要的腐蚀之一，而阴极保护是一种重要的金属电化学腐蚀防护方法，使金属设备阴极极化而得到保护。牺牲阳极保护法的优点是不需要外加电源、不会干扰邻近金属设施、电流分散能力好、易于管理和维护等，因而得到了广泛的应用，
但是对于市场上现有的镁合金材料而言，在中性环境条件下并不能满足某些特殊要求，比如快速腐蚀的材料，这使得迫切研发一种特殊镁合金来满足这种需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种力学性能和腐蚀速率均大幅度提高的快速腐蚀镁合金产品。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供该快速腐蚀镁合金产品的制备方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种快速腐蚀镁合金产品，其特征在于：该合金产品由下述重量百分比的成分组成：1~6%的铝，1~6%的锌，1~3%的铁，5~15%的铜，0.1~1%的银，0.1~1.2%的镍，余量为镁。
如上所述的一种快速腐蚀镁合金产品的制备方法，包括以下步骤：
⑴对含30%铜的镁-铜合金进行预处理：将含30%铜的镁-铜合金切成20mm×20mm×20mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即得预处理后的镁-铜合金；
⑵对含50%镍的铝-镍合金进行预处理：将含50%镍的铝-镍合金切成10mm×10mm×10mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即得预处理后的铝-镍合金；
⑶分别对镁锭、铝锭、锌锭进行预处理：分别将镁锭、铝锭、锌锭切成100mm×50mm×20mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即分别得到预处理后的镁锭、铝锭、锌锭；
⑷分别对铁粉和银粉进行预处理：分别将粒度≥100目的铁粉和银粉在温度为101℃的条件下烘干至恒重后，即分别得到干燥的铁粉和干燥的银粉；
⑸采用常规方法，按1kg产品折算所述预处理后的镁锭、铝锭、锌锭及所述预处理后的镁-铜合金、所述预处理后的铝-镍合金、所述干燥的铁粉、所述干燥的银粉的用量，然后将它们依次加入到熔炼炉中，在惰性气体氩气的保护下升温至660~750℃使其熔化，并搅拌均匀，得到熔融物；所述熔融物在700℃~750℃保温25~35分钟后降温至660~700℃，并在该温度下静置10~20分钟后进行浇铸，得到铸锭，该铸锭自然冷却至室温，即得快速腐蚀镁合金产品。
所述镁锭、铝锭、锌锭、含30%铜的镁-铜合金、含50%镍的铝-镍合金均为工业级纯度及以上。
铁粉、银粉均为工业级。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明充分利用铝和锌元素的作用来提高镁合金的强度和硬度，铜、铁、银、镍元素来提高腐蚀速率，通过调控金属元素之间的配比，使其力学性能和腐蚀速率均大幅度提高（参见表1，腐蚀速率的测试参照JB/T 7901-1999，具体条件为样块在60℃、3%的KCl溶液中测试），其抗拉强度300MPa以上，腐蚀速率为普通牺牲阳极镁合金的5倍以上，能满足某些特定施工所要求的性能，如油气田压裂施工、牺牲材料，从而达到即可作为结构件又能起到保护设备，在特定条件下还能自身快速溶解的目的。
表1
具体实施方式
实施例1 一种快速腐蚀镁合金产品，该合金产品由下述重量百分比（g/g）的成分组成：1%的铝，6%的锌，1%的铁，10%的铜，0.1%的银，0.1%的镍，余量为镁。
该快速腐蚀镁合金产品的制备方法，包括以下步骤：
⑴对含30%铜的镁-铜合金进行预处理：将含30%铜的镁-铜合金切成20mm×20mm×20mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即得预处理后的镁-铜合金。
⑵对含50%镍的铝-镍合金进行预处理：将含50%镍的铝-镍合金切成10mm×10mm×10mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即得预处理后的铝-镍合金。
⑶分别对镁锭、铝锭、锌锭进行预处理：分别将镁锭、铝锭、锌锭切成100mm×50mm×20mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即分别得到预处理后的镁锭、铝锭、锌锭。
⑷分别对铁粉和银粉进行预处理：分别将粒度≥100目的铁粉和银粉在温度为101℃的条件下烘干至恒重后，即分别得到干燥的铁粉和干燥的银粉。
⑸将预处理后的镁锭585g、铝锭9g、锌锭60g及预处理后的镁-铜合金333g、预处理后的铝-镍合金2g、干燥的铁粉10g、干燥的银粉1g依次加入到熔炼炉中，在惰性气体氩气的保护下升温至660~750℃使其熔化，并搅拌均匀，得到熔融物；所述熔融物在700℃~750℃保温25~35分钟后降温至660~700℃，并在该温度下静置10~20分钟后进行浇铸，得到铸锭，该铸锭自然冷却至室温，即得快速腐蚀镁合金产品。
实施例2 一种快速腐蚀镁合金产品，该合金产品由下述重量百分比（g/g）的成分组成： 6%的铝，1%的锌，3%的铁，5%的铜，1%的银，1.2%的镍，余量为镁。
该快速腐蚀镁合金产品的制备方法，包括以下步骤：
⑴对含30%铜的镁-铜合金进行预处理同实施例1。
⑵对含50%镍的铝-镍合金进行预处理同实施例1。
⑶分别对镁锭、铝锭、锌锭进行预处理同实施例1。
⑷分别对铁粉和银粉进行预处理同实施例1。
⑸将预处理后的镁锭711g、铝锭48g、锌锭10g及预处理后的镁-铜合金167g、预处理后的铝-镍合金24g、干燥的铁粉30g、干燥的银粉10g依次加入到熔炼炉中，在惰性气体氩气的保护下升温至660~750℃使其熔化，并搅拌均匀，得到熔融物；所述熔融物在700℃~750℃保温25~35分钟后降温至660~700℃，并在该温度下静置10~20分钟后进行浇铸，得到铸锭，该铸锭自然冷却至室温，即得快速腐蚀镁合金产品。
实施例3 一种快速腐蚀镁合金产品，该合金产品由下述重量百分比（g/g）的成分组成：3%的铝，3%的锌，2%的铁，15%的铜，0.5%的银，0.5%的镍，余量为镁。
该快速腐蚀镁合金产品的制备方法，包括以下步骤：
⑴对含30%铜的镁-铜合金进行预处理同实施例1。
⑵对含50%镍的铝-镍合金进行预处理同实施例1。
⑶分别对镁锭、铝锭、锌锭进行预处理同实施例1。
⑷分别对铁粉和银粉进行预处理同实施例1。
⑸将预处理后的镁锭410kg、铝锭25g、锌锭30g及预处理后的镁-铜合金500g、预处理后的铝-镍合金10g、干燥的铁粉20g、干燥的银粉5g依次加入到熔炼炉中，在惰性气体氩气的保护下升温至660~750℃使其熔化，并搅拌均匀，得到熔融物；所述熔融物在700℃~750℃保温25~35分钟后降温至660~700℃，并在该温度下静置10~20分钟后进行浇铸，得到铸锭，该铸锭自然冷却至室温，即得快速腐蚀镁合金产品。
上述实施例1~3中，镁锭、铝锭、锌锭、含30%铜的镁-铜合金、含50%镍的铝-镍合金均为工业级纯度及以上。铁粉、银粉均为工业级。

Claims (3)

1.一种快速腐蚀镁合金产品，其特征在于：该合金产品由下述重量百分比的成分组成：1~6%的铝，1~6%的锌，1~3%的铁，5~15%的铜，0.1~1%的银，0.1~1.2%的镍，余量为镁；
其制备方法，包括以下步骤：
⑴对含30%铜的镁-铜合金进行预处理：将含30%铜的镁-铜合金切成20mm×20mm×20mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即得预处理后的镁-铜合金；
⑵对含50%镍的铝-镍合金进行预处理：将含50%镍的铝-镍合金切成10mm×10mm×10mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即得预处理后的铝-镍合金；
⑶分别对镁锭、铝锭、锌锭进行预处理：分别将镁锭、铝锭、锌锭切成100mm×50mm×20mm的小块，并按常规方法去除表面的氧化物和油污，再经无水酒精清洗干净后，在温度为101℃的条件下烘干至恒重，即分别得到预处理后的镁锭、铝锭、锌锭；
⑷分别对铁粉和银粉进行预处理：分别将粒度≥100目的铁粉和银粉在温度为101℃的条件下烘干至恒重后，即分别得到干燥的铁粉和干燥的银粉；
⑸采用常规方法，按1kg产品折算所述预处理后的镁锭、铝锭、锌锭及所述预处理后的镁-铜合金、所述预处理后的铝-镍合金、所述干燥的铁粉、所述干燥的银粉的用量，然后将它们依次加入到熔炼炉中，在惰性气体氩气的保护下升温至660~750℃使其熔化，并搅拌均匀，得到熔融物；所述熔融物在700℃~750℃保温25~35分钟后降温至660~700℃，并在该温度下静置10~20分钟后进行浇铸，得到铸锭，该铸锭自然冷却至室温，即得快速腐蚀镁合金产品。
2.如权利要求1所述的一种快速腐蚀镁合金产品，其特征在于：所述镁锭、铝锭、锌锭、含30%铜的镁-铜合金、含50%镍的铝-镍合金均为工业级纯度及以上。
3.如权利要求1所述的一种快速腐蚀镁合金产品，其特征在于：所述铁粉、银粉均为工业级。
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