[发明专利]一种镁基海水自溶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于多种水下航行体及海洋通讯设备自沉销毁装置的关键材料及其制备方法。

背景技术

海水自溶材料与海水接触后，或溶于海水，或与海水发生反应和腐蚀，当自溶材料完全溶于海水、反应完成、腐蚀完毕后，海水注入装置内腔，从而达到自沉的目的。采用海水自溶材料作为自沉装置的关键元件，实施自行沉没海底的时间是由自溶材料本身在海水中的溶解速度、反应速度、腐蚀速度所决定的，从而排除了外界因素的影响与干扰，使用方便，具有极高的可靠性，应用前景非常广阔。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁基海水自溶材料，所制备的海水自溶材料与海水接触后即与海水发生反应和腐蚀，材料腐蚀完毕的时间由自溶材料本身在海水中的溶解速度、反应速度、腐蚀速度所决定的，而材料在海水中的溶解速度、反应速度、腐蚀速度则主要取决于材料的成分及厚度，所以采用该材料做为自沉装置的关键元件，可有效排除外界因素的影响与干扰，使用方便，具有极高的可靠性。

本发明内容所采用的原料为高纯电解镁(纯度≥99.99%)和电解镍(纯度≥99.95%)，本发明海水自溶材料的Ni含量为0.2～2wt.%，自溶材料的具体成分及尺寸根据实际使用要求进行相应调整，自溶材料在接触海水3小时内，能承受4.0MPa的海水压力，无破损、塑性变形及渗漏。

以马弗炉为加热炉，先在坩埚中加入少量覆盖剂(39%KCl+61%MgCl₂)及Mg，待Mg完全熔化后再加入Ni，加入Ni后的需要采用钨棒对合金熔体进行搅拌，搅拌时间不得低于20s，随后再对合金熔体进行加热，温度为760～800℃，时间为8～14min；将坩埚取出，静置20～40s，坩埚颜色变为暗红后即可进行浇注。熔体浇入到圆形的石墨模具中。浇注过程中，如表面熔剂层破裂，出现火焰，需要及时采用灭火剂(硫磺:硼酸=1:1)进行灭火。浇注时应严格把握浇注的速度，浇注速度控制在15～20克/s，避免浇注速度过快或者过慢，影响铸锭的质量。铸锭从石墨模具中取出后水冷，冷却后得到镁镍海水自溶材料的铸锭。

取制备好的合金铸锭，通过机械加工，切片及多道次的打磨，抛光后，使得材料表面平整、光滑，近似成镜面，无肉眼可见的明显划痕，端面表面光洁度为Ra0.16～0.32um。制备好的材料采用丙酮进行超声清洗，电吹风冷风吹干后并马上置于干燥皿中待用。

本发明的技术方案是：镁基海水自溶材料，其成分按其重量百分比为：Mg：余，Ni：0.2～2。采用铸造方法，依次包括下列工艺步骤：

(1)以电解级原料，进行合金原料的配制，电解Mg纯度≥99.99%，电解Ni纯度≥99.95%；

(2)合金的熔炼：以马弗炉为加热炉，高纯石墨坩埚为熔炼坩埚，依次加入覆盖剂，镁及镍，进行海水自溶材料合金的熔炼；

(3)合金的浇铸：以圆形的石墨模具为浇铸模，严格控制合金熔液的浇注速度，制备海水自溶材料合金棒锭坯；

(4)合金棒锭坯的加工：对合金棒锭坯进行机械加工，切片及多道次的打磨，机械抛光后，使得材料表面平整、光滑，端面表面光洁度为Ra0.16～0.32um；

(5)对制备成型的镁基海水自溶材料采用丙酮清洗，吹干后随即进行真空封装。

步骤(2)中所述的覆盖剂为39%KCl+61%MgCl₂，Mg的熔化温度为760～800℃，待Mg完全熔化后加入Ni，加入Ni后的采用钨棒对合金熔体进行搅拌，搅拌时间不低于20s，随后再对合金熔体进行加热，温度为760～800℃，时间为8～14min；

步骤(3)中，合金熔体浇铸前须静置20～40s，待石墨坩埚颜色变为暗红后方可进行浇铸；浇注速度控制在15～20克/s。

本发明材料适用于多种水下航行体及海洋通讯设备的自沉销毁装置，可有效提高自沉销毁装置的可靠性。

资料调研检索表明，未发现有与本项目相同成分的镁基合金；镁合金主要用于航空、航天、汽车零部件、钢铁脱硫、合金压铸件及储氢材料等方面，研究工作主要集中于提高镁合金的力学性能、耐热性能及储氢性能等方面。镁基合金海水自溶材料及制备未见有报道。

具体实施方式

实施例1