[发明专利]一种镁合金、镁合金复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金领域，尤其涉及一种镁合金、镁合金复合材料及其制备方法。

背景技术

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，具有密度小、比强度高、阻尼性好、电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、易回收等优点，在航空工业、汽车、机械设备、电子产品等领域有着非常广阔的应用前景，被称为“21世纪的绿色工程材料”。

我国是原镁生产和出口大国，但我国镁合金的研究和应用开发却相对滞后，其中一个重要的原因是镁合金的防腐蚀问题没有得到很好地解决。镁在所有工业金属材料中化学活性最高，在潮湿空气、含硫气氛和海洋大气中均会遭受严重的化学腐蚀。另外，镁的标准电极电位仅为-2.37V，会作为阳极与合金中的杂质反应，发生电偶腐蚀。因此，要扩大镁合金的使用范围，充分发挥其优越的性能，就必须提高镁合金的耐腐蚀性能。

现有技术中提高镁合金耐腐蚀性能的方法主要分为两种：(1)通过加入合金化元素减少镁合金中杂质的含量，并利用热变形加工改善合金组织和第二相的分布；(2)采用微弧氧化、电镀、化学镀、表面涂覆等表面处理工艺制备耐腐蚀性的防护涂层，该涂层可以避免镁合金基体与外界环境的直接接触，进而提高合金的耐腐蚀性能。但是，目前制备的镁合金的耐腐蚀性能依然较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁合金、镁合金复合材料及其制备方法，本发明提供的镁合金和镁合金复合材料具有良好的耐腐蚀性能。

本发明提供了一种镁合金，包括以下组分：

大于0小于等于2wt％的Zn；

大于0小于等于2wt％的Ca；

大于0小于等于2wt％的Sm；

大于0小于等于6wt％的Y；

余量的Mg。

优选的，包括0.2～1wt％的Zn。

优选的，包括0.2～1wt％的Ca。

优选的，包括0.2～1wt％的Sm。

优选的，包括1～4wt％的Y。

本发明提供了一种镁合金复合材料，包括：

上述技术方案所述的镁合金；

复合在所述镁合金表面的耐腐蚀层；

所述耐腐蚀层含有碳化铪、碳化钽或碳化锆。

优选的，所述耐腐蚀层中碳含量为25～70at％。

本发明提供了一种镁合金复合材料的制备方法，包括：

采用磁控溅射法在上述技术方案所述的镁合金表面沉积耐腐蚀层，得到镁合金复合材料；

所述耐腐蚀层含有碳化铪、碳化钽或碳化锆。

优选的，所述沉积耐腐蚀层的过程中使用的溅射气体为氩气，反应气体为甲烷。

优选的，所述甲烷与氩气的体积比为1～20：80。

与现有技术相比，本发明提供了一种镁合金，包括以下组分：大于0小于等于2wt％的Zn；大于0小于等于2wt％的Ca；大于0小于等于2wt％的Sm；大于0小于等于6wt％的Y；余量的Mg。本发明提供的镁合金含有锌、钙、钇和钐元素。在镁合金中添加适量的锌元素能够提高镁合金的强度和硬度；在镁合金中添加适量的钙元素能够提高镁合金的耐腐蚀性能；在镁合金中添加适量的钇和钐元素可以强化镁合金细晶，降低有害杂质的阴极作用，提高镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。

本发明还提供了一种镁合金复合材料，包括：上述技术方案所述的镁合金；复合在所述镁合金表面的耐腐蚀层；所述耐腐蚀层含有碳化铪、碳化钽或碳化锆。本发明提供的镁合金复合材料在镁合金表面复合有致密的含有碳化铪、碳化钽或碳化锆的耐腐蚀层，具有良好的机械强度、耐腐蚀性和耐磨性，耐腐蚀层与合金基体的结合强度高，不易脱落。实验结果表明，本发明提供的镁合金复合材料的抗拉强度在400MPa以上，屈服强度在280MPa以上，延伸率大于7％，表面维氏硬度Hv0.2大于102，耐腐蚀层与镁合金的结合强度达5B级(ASTM)以上。该镁合金复合材料在3.5wt％NaCl溶液中的腐蚀电位为-1.3V，腐蚀电流密度为1.0～5.0×10^-6A/cm²。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的镁合金复合材料生产工艺流程图。

具体实施方式