CN109487136A - 一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法 - Google Patents

一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法，由下述按质量百分比的原料制备而成：92.5‑97.7%Mg、2.0‑5.0%Zn、0.3‑1.5%Ni以及＜1.0%杂质；将按质量百分比的镁锭、锌锭和镁镍中间合金分别预热；将预热后的镁锭放在坩埚中加热至熔化状态后静置；依次加入锌锭和镁镍中间合金，待完全熔化后加入精炼剂；断电后静置采用半连铸拉拔技术获得铸坯；将铸坯加工后得到挤压坯料，坯料放入加热炉内进行预热，挤压筒的挤压速度控制在0.2‑0.4m/s，即得快速腐蚀的变形镁合金。

Description

一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法
技术领域
本发明属于镁合金材料技术领域，具体涉及一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法。
背景技术
现有技术中，镁合金是工程应用中结构最轻的金属材料，具有较高的比强度，比刚度，易回收，优异铸造性能，机械加工性能等优点。
镁合金耐腐蚀性限制了其应用领域,但在油气开发领域应用快速腐蚀的封隔工具代替钢材封隔，可大大降低成本，省去钻铣回收工序，降低工程风险，提高工作效率。Ni元素在镁合金中作为杂质元素，可与镁形成电偶腐蚀，加速镁合金的腐蚀溶解。
基于此，如何发明一种能快速溶解的变形镁合金以应用在油气开发领域代替传统的钢材封隔压裂工具，已显得十分必要。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的上述技术问题，提供一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法，以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法，由下述按质量百分比的原料制备而成：
92.5-97.7%Mg、2.0-5.0%Zn、0.3-1.5%Ni以及＜1.0%杂质；
具体通过如下步骤实现：
步骤一：将按质量百分比的镁锭、锌锭和镁镍中间合金分别预热至150-200℃；
步骤二：将预热后的镁锭放在坩埚中加热至熔化状态，在加热熔化过程中向坩埚内注入CO2和SF6混合保护气体，其中CO2和SF6的体积比为99：1，镁锭完全熔化后静置30-50min；
步骤三：将温度升至720-730℃时依次加入预热好的锌锭和镁镍中间合金，期间不断搅拌，待完全熔化后加入精炼剂再由人工搅拌精炼10-15min，随后用氩气除气5-10min以除去表面浮渣，氩气流量为12L/min；断电后静置1.5-3h后升温至680-720℃，采用半连铸拉拔技术获得铸坯，拉拔速度在100-140mm/min；拉拔过程中为防止镁液氧化燃烧，使用四氟乙烷保护气进行保护；
步骤四：将步骤三制得的铸坯加工后得到挤压坯料，坯料放入加热炉内进行预热，坯料温度为330-370℃，保温1-2h，挤压筒温度设定在320-380℃，挤压模具加热温度为340-380℃，保温1-2h。挤压时，挤压速度控制在0.2-0.4m/s，即得快速腐蚀的变形镁合金。
本发明的有益效果是：采用该工艺生产的变形镁合金其室温抗拉强度能达到235-250MPa，屈服强度达到150-170MPa，延伸率达到13-15%，常温下在5%NaCl溶液中腐蚀速率达到30-45mg/cm2/d。
具体实施方式
以下将采用具体实施例对本发明做出进一步的解释，但是其并不作为对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种高强度易腐蚀的变形镁合金及其制备方法，由下述按质量百分比的原料制备而成：
94.5%Mg、4.0%Zn、0.7%Ni以及0.8%杂质；
具体通过如下步骤实现：
步骤一：将按质量百分比的镁锭、锌锭和镁镍中间合金分别预热至150℃；
步骤二：将预热后的镁锭放在坩埚中加热至熔化状态，在加热熔化过程中向坩埚内注入CO2和SF6混合保护气体，其中CO2和SF6的体积比为99：1，镁锭完全熔化后静置30min；
步骤三：将温度升至720℃时依次加入预热好的锌锭和镁镍中间合金，期间不断搅拌，待完全熔化后加入精炼剂再由人工搅拌精炼10min，随后用氩气除气7min以除去表面浮渣，氩气流量为12L/min；断电后静置1.5后升温至700℃，采用半连铸拉拔技术获得铸坯，拉拔速度在100-140mm/min；拉拔过程中为防止镁液氧化燃烧，使用四氟乙烷保护气进行保护；
步骤四：将步骤三制得的铸坯加工后得到挤压坯料，坯料放入加热炉内进行预热，坯料温度为340℃，保温1.5h，挤压筒温度设定在350℃，挤压模具加热温度为340℃，保温1h。挤压时，挤压速度控制在0.2m/s，即得快速腐蚀的变形镁合金。
实施例2
一种高强度易腐蚀的变形镁合金及其制备方法，由下述按质量百分比的原料制备而成：
93.6%Mg、5.0%Zn、1.2%Ni以及0.2%杂质；
具体通过如下步骤实现：
步骤一：将按质量百分比的镁锭、锌锭和镁镍中间合金分别预热至180℃；
步骤二：将预热后的镁锭放在坩埚中加热至熔化状态，在加热熔化过程中向坩埚内注入CO2和SF6混合保护气体，其中CO2和SF6的体积比为99：1，镁锭完全熔化后静置45min；
步骤三：将温度升至740℃时依次加入预热好的锌锭和镁镍中间合金，期间不断搅拌，待完全熔化后加入精炼剂再由人工搅拌精炼15min，随后用氩气除气12min以除去表面浮渣，氩气流量为12L/min；断电后静置2.5后升温至710℃，采用半连铸拉拔技术获得铸坯，拉拔速度在100-140mm/min；拉拔过程中为防止镁液氧化燃烧，使用四氟乙烷保护气进行保护；
步骤四：将步骤三制得的铸坯加工后得到挤压坯料，坯料放入加热炉内进行预热，坯料温度为360℃，保温2h，挤压筒温度设定在370℃，挤压模具加热温度为380℃，保温1.5h。挤压时，挤压速度控制在0.4m/s，即得快速腐蚀的变形镁合金。
实施例3
表1给出的是实施例1和实施例2中制得的快速腐蚀的变形镁合金的力学性能以及腐蚀速率。腐蚀速率测定中，切取50×50×25mm的样块浸在浓度为5%的NaCl溶液中进行腐蚀试验，腐蚀时间为1天，水温室温均为常温。
表1
综上所述，采用该工艺生产的变形镁合金其室温抗拉强度能达到206-224MPa，屈服强度达到160-170MPa，延伸率达到14-17%，常温下在5%NaCl溶液中腐蚀速率达到730-880mg/cm2/d。

Claims (1)

1.一种快速腐蚀的变形镁合金及其制备方法，由下述按质量百分比的原料制备而成：92.5-97.7%Mg、2.0-5.0%Zn、0.3-1.5%Ni以及＜1.0%杂质；
具体通过如下步骤实现：
步骤一：将按质量百分比的镁锭、锌锭和镁镍中间合金分别预热至150-200℃；
步骤二：将预热后的镁锭放在坩埚中加热至熔化状态，在加热熔化过程中向坩埚内注入CO2和SF6混合保护气体，其中CO2和SF6的体积比为99：1，镁锭完全熔化后静置30-50min；
步骤三：将温度升至720-730℃时依次加入预热好的锌锭和镁镍中间合金，期间不断搅拌，待完全熔化后加入精炼剂再由人工搅拌精炼10-15min，随后用氩气除气5-10min以除去表面浮渣，氩气流量为12L/min；断电后静置1.5-3h后升温至680-720℃，采用半连铸拉拔技术获得铸坯，拉拔速度在100-140mm/min；拉拔过程中为防止镁液氧化燃烧，使用四氟乙烷保护气进行保护；
步骤四：将步骤三制得的铸坯加工后得到挤压坯料，坯料放入加热炉内进行预热，坯料温度为330-370℃，保温1-2h，挤压筒温度设定在320-380℃，挤压模具加热温度为340-380℃，保温1-2h；挤压时，挤压速度控制在0.2-0.4m/s，即得快速腐蚀的变形镁合金。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111218593A (zh) * 2020-03-09 2020-06-02 厦门火炬特种金属材料有限公司 一种快速溶解镁合金的制备方法
CN113061790A (zh) * 2021-03-16 2021-07-02 西安交通大学 一种具有宽腐蚀速率范围的Mg-Zn-Ni三元镁合金材料

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