[发明专利]含砷耐蚀镁铝系合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含砷耐蚀镁铝系合金及其制备方法，所述合金由如下组分组成：1～10wt％Al，0.2～3.0wt％X，0.01～3.0wt％As，杂质元素Fe、Cu、Ni的总量小于0.1％，Mg为余量；其中，所述X为Zn、Mn、Ca中的至少一种。熔炼时向镁合金熔体中添加纯铝、纯锌以及纯砷或砷化物。本发明的合金加入元素砷，能明显提高镁铝系合金的耐蚀性，降低成本，性能优异。

技术领域

本发明涉及金属材料类领域及冶金领域，具体地，涉及一种含砷耐蚀镁铝系合金及其制备方法，本发明制得的此类镁铝系合金具有很好的耐蚀性能。

背景技术

镁合金作为最轻的工程金属材料，具有高的比强度、比刚度、比弹性模量，以及良好的铸造性、切削加工性能，还具有好的导热性、抗阻尼性能，并具有电磁屏蔽能力强和易于回收等一系列优点，因而镁合金是生产航天器、军用飞机、导弹、高机动性能战车等必不可少的结构材料，也是交通、电子信息、通讯、计算机等产品外壳的理想材料，所以镁合金有着非常广阔的市场前景。

但是镁是工程应用中最活泼的金属，其标准电极电位比铁、铝、锌、铜等都低，而且其表面氧化膜疏松多孔，故镁及镁合金的耐蚀性很低。镁合金在潮湿的空气或水溶液中均会遭受严重的电化学腐蚀，阻碍了镁合金产品在应用中发挥其优势，限制了镁合金的使用范围。

Mg-Al系合金是最早二元镁合金系之一，该系既包括铸造合金又包括变形合金，是目前牌号最多，应用最广的系列。通过添加合金元素来改变镁合金中的相结构和降低杂质元素对镁合金腐蚀的影响，从而提高镁合金的耐蚀性，是解决镁合金耐蚀性差的重要途径。目前国内外研究过添加稀土元素Y、Nd、Ce等，碱土元素Ca、Sr、Ba等对镁铝系合金的耐蚀性影响[刘文娟.Mg-Al系镁合金及稀土元素(Ce,La)合金化后微观结构和腐蚀行为的研究[D].浙江大学,2012.]；陈君等在镁铝系合金中加入V元素，可以提高镁铝合金的腐蚀电位，降低腐蚀电流密度，从而降低镁铝合金的腐蚀速率，提高了耐蚀性能[河南科技大学.一种耐热耐蚀镁合金及其制备方法:中国,CN201810136099.6[P].2018-07-20.]；邹科寅等在镁铝合金中加入了Sn、Sb元素，可以提高镁铝系合金的硬度和耐蚀性[宁波杭州湾新区珠峰企业管理服务有限公司.一种耐腐蚀镁合金及其制备方法:中国,CN201210492288.X[P].2013-03-13.]，等等。目前国内外有很多在镁铝系合金中添加元素从而提高其耐蚀性的文章或专利，但尚没有见到在镁铝系合金中添加砷元素而提高其耐蚀性的报道。

砷，一种类金属元素，在化学元素周期表中位于第4周期、第VA族，单质砷熔点817℃(28大气压)。砷元素广泛存在于自然界，共有数百种砷矿物已被发现。砷作合金添加剂生产铅制弹丸、印刷合金、黄铜、耐磨合金、高强结构钢及耐蚀钢等。砷添加在铜、钢中可以增强其耐蚀性[易克俊.砷在铜冶炼过程的分布及其控制[J].湖南有色金属,2001,17(z1):1-2.]。澳大利亚莫纳什大学Nick Birbilis团队已经发现在纯镁中添加少量的砷元素，可以在腐蚀反应发生前通过毒化阴极有效阻碍腐蚀反应[Birbilis N,Williams G,Gusieva K,et al.Poisoning the corrosion of magnesium[J].ElectrochemistryCommunications,2013,34:295-298.]。但是，其团队制备镁砷合金环节繁多，生产成本高昂，不利于合金的广泛应用，而且没有研究在镁铝系合金中添加砷对其腐蚀性能的影响。