[发明专利]一种可快速溶解无稀土镁合金材料及其制造方法

说明书

本发明公开了一种可快速溶解无稀土镁合金材料及其制造方法，所述镁合金材料是由两元Mg‑M、三元Mg‑M‑N或多元相平衡构成的合金熔炼而成。由此形成的合金，材料电阻率受控，从而溶解特性可预测，溶解残留物对溶解后续进程无影响。本发明具有合金在一定介质中快速溶解的特性，快速溶解，溶解残留物都不造成溶解失控，可以改善整体环境和溶解机理。

技术领域

本发明属于金属材料制造的技术领域，特别涉及一种可溶解的金属材料及其制备方法。

背景技术

在一些特殊施工环境，在人工难于到达的区域，需要送入一些特殊设备完成工作。工作完成后，由于环境诸方面因素限制，设备无法有效移除。使用可溶解材料制作则可避免这个限制而直接在环境中讲解消失。因此，要求使用具有一定机械强度的金属材料，在发挥完它的功能后金属材料本体能在一定环境介质中迅速降解或完全溶解掉。这些材料多用于人工难于接触或操作的远距离施工环境如地下工程，采油，采矿工程等。

目前，现有的主要材料则以简单的镁基合金添加一些其他合金元素构成基本的溶解体系。可溶解镁合金技术都是通过选择一些活性金属元素与镁共同合金化，利用这些合金元素的活性特征在一定介质中溶解。材料的机械力学性能取决于所用合金元素的种类和数量以及冶炼工艺。这类材料主要被用于油田，矿山以及生物医学工程。其缺陷是：1、溶解速率慢，实际电化学溶解机理不明确。从而无法简单建立材料配比与溶解速率间有效关联而随环境介质控制溶解。 2、胶状溶解残留延缓或阻滞后续溶解进程。

如专利申请201510915732.8所公开的一种可溶解合金及其制备方法和应用。以质量百分比计，可溶解合金含有：铝0.5-8.0wt％、硅0.5-6.0wt％、铜 0.4-5.0wt％、锡0.8-6.0wt％、锌0.3-4wt％和余量的镁。上述可溶解合金的制备方法包括以下步骤：将金属镁、铝、铜、锡和锌熔炼为熔体；将Al-50wt％ Si中间合金加入到上述熔体中，搅拌均匀后浇铸，制得可溶解合金；在满足各组分配比的前提下，硅是以Al-50wt％Si中间合金的形式加入的。该可溶解合金可制成的压裂桥塞用于采油工程中。

然而，该专利申请中合金材料是固定的，溶解介质无法进行选择，材料本体机械物理性能可调性差，因此，无法满足人们施工的要求。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种可快速溶解无稀土镁合金材料及其制造方法，该合金材料及制造方法具有合金在一定介质中快速溶解的特性，快速溶解，溶解残留物都不造成溶解失控，可以改善整体环境和溶解机理。

本发明的另一个目的在于提供一种可快速溶解无稀土镁合金材料及其制造方法，该合金材料及制造方法透过有效调整材料的电阻系数来改变其溶解方式和速率，在合金微观结构上采用两元、三元以及多元合金相的有效平衡有效的调整溶解机理与进程，用于石油开采勘探过程中的井下作业。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种可快速溶解无稀土镁合金材料，其特征在于所述镁合金材料是由两元 Mg-M、三元Mg-M-N或多元相平衡构成的合金熔炼而成。由此形成的合金，材料电阻率受控，从而溶解特性可预测，溶解残留物对溶解后续进程无影响。

其中，所述M和N为Mg、Al、Mn、In、Sn、Ca、Zn、Si、Zr中的一种或一种以上的任意组合。

更进一步，所述的镁合金材料是针对一种或一种以上的选择性敏感介质(具有一定矿化度的天然地下水、Cl-、SO₄＝、CO₃＝等或其人工配置的相应溶液介) 敏感，所述合金的熔炼过程覆盖剂选用氯化物钾、钠、镁、钙等盐及其混合物，也可选用市场已有的镁合金冶炼覆盖剂。溶剂的选择和控制需要在一个合理范围。其中Al:0.1％-10.0％；Mn:0.01％-5.0％；Ca:0.1％-10.0％；Zn: 0.1％-15.0％；In:0.01％-3.0％；Si:0.1％-1.5％；Zr:0.01％-1.0％；Sn: 0.01-3.0％，余量为Mg。