CN101942578B - 一种镁合金复合熔剂及其制备和使用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镁合金复合熔剂及其制备和使用，该种复合熔剂质量百分比组成为：45～55％氯化镁，15～25％氯化钾和30～40％氯化钠；将氯化镁、氯化钾、氧化钠加入到坩埚内，升温至500～760℃，待全部熔剂原料完全熔化后，搅拌，静置浇注既得；使用时将炉料质量的10～20％的复合熔剂加入到坩埚中，在400～600℃之间熔化，熔剂完全熔化后，分批加入镁合金炉料。本发明复合熔剂熔点低，三种成分即可达到保护和净化的双重功用，既能起到防止镁及镁合金熔炼过程中的氧化燃烧，又可去除镁及镁合金熔体中的非金属夹杂物。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金的复合熔剂及其制备和使用，属于金属材料及冶金类领域。
背景技术
与钢铁、铝等常用结构材料相比，镁合金具有较低的密度、高比强度和高比刚度、优良的抗磁性和减震性、良好的切削加工性和尺寸稳定性、易回收等特性，在交通、通讯和航天航空等领域具有广阔的应用前景。
镁合金的熔炼不同于钢铁、铝等常用结构材料，因为镁化学活性高，在高温下极易与空气中的氧发生氧化反应，甚至燃烧、爆炸；再者镁合金在熔炼过程中，不可避免地会引入氧化物等非金属夹杂物，非金属夹杂物的存在，会严重损害镁合金的强度、韧性、疲劳抗力、流动性和铸造性能以及抗腐蚀性能等。因此，镁合金的熔炼过程相对而言比较困难，在熔炼过程中需要防止氧化、燃烧的保护工艺，以及去除氧化物夹杂的净化工艺。
熔剂熔炼作为一种重要的镁合金熔炼方式，在现代工业中有着广泛的应用基础。目前国内常用的熔剂主要是RJ和JDM系列熔剂。根据熔剂的功能不同，可分为覆盖剂和精炼剂两种。覆盖剂主要用于防止镁及镁合金熔体氧化、燃烧；精炼剂主要用于去除镁及镁合金熔体中的非金属夹杂物。通常，镁合金熔剂的使用方法为：首先在坩埚内洒上底熔剂，一次性全部加入所有炉料，洒上表面熔剂，然后升温熔化，在熔化过程中要不时地向镁合金表面撒少量覆盖剂以保护新鲜表面；炉料全部熔化后，扒渣，采用相当于炉料总质量的1％～10％的精炼剂进行净化处理，净化处理后在液面补撒少量覆盖剂，以保护镁及镁合金熔体。可见，目前镁合金的熔剂功能比较单一，并且镁合金的保护和净化是分开进行的，镁及镁合金熔炼工艺比较复杂。
现有的镁合金覆盖剂或精炼剂，为了更好的净化效果往往增加成分，有的含有氟化物，如专利CN1288967A，含有氟化钙；有的为了有较佳的净化性添加稀土元素等成分，如专利CN101260482A，不仅成分较多，而且溶剂的熔点较高，其制备及熔化多需要在750℃以上，耗能耗热较多，对设备要求也较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有镁合金熔剂的不足，提供一种镁合金复合熔剂，该种复合熔剂熔点低，三种成分即可达到保护和净化的双重功用，既能起到防止镁及镁合金熔炼过程中的氧化燃烧，又可去除镁及镁合金熔体中的非金属夹杂物。
本发明的另一目的是提供该种镁合金复合熔剂的制备和使用方法。
本发明采取的技术方案为：
一种镁合金复合熔剂，其质量百分比组成为：45～55％氯化镁，15～25％氯化钾和30～40％氯化钠。
上述镁合金复合熔剂的制备方法为：分别将氯化镁、氯化钾、氧化钠加入到坩埚内，升温到500～760℃，待全部熔剂原料完全熔化后，搅拌，静置10min。熔剂熔体稳定后，可直接使用，也可将熔剂熔体浇注到模具中，经凝固、破碎、过筛和密封包装后待用。优选熔剂熔体稳定后直接使用，省去了传统的镁合金熔剂的制备工艺中的浇注、凝固、破碎、过筛、密封包装和使用工艺中的重熔过程，缩短了工艺流程。
上述镁合金复合熔剂的使用方法：首先将炉料质量的10～20％的复合熔剂加入到坩埚中，在400～600℃之间熔化，熔剂完全熔化后，加入第一批镁合金炉料，然后将温度调整至在680～760℃之间，第一批镁合金炉料全部熔化后，分批次加入剩余的镁合金炉料。
本发明镁合金复合熔剂中，MgCl2对镁合金熔体具有保护作用和精炼作用：MgCl2会与空气中的氧及水气反应生成HCl、Cl2、H2等气体，这些气体形成镁及镁合金的保护气氛，从而有效地阻止镁与氧作用，防止氧化，抑制燃烧；液态的MgCl2对MgO、Mg3N2润湿性好，能吸附悬浮于熔体中的这些非金属夹杂物。KCl可显著降低熔剂的表面张力和粘度；还可减少高温时MgCl2的蒸发损失，提高熔剂的稳定性；并能减少熔剂制备损失。最为重要的是，NaCl与MgCl2和KCl构成的MgCl2-KCl-NaCl三元系混合熔盐，在适当的质量百分比下，具有较低的熔点和较高的热稳定性和化学稳定性：使用差热扫描量热仪测得最低熔点可达400℃；对熔剂在350℃～600℃之间反复加热、冷却20次，其熔点在399℃～401℃之间发生微量变化，说明该熔剂具有较高的热稳定性和化学稳定性。
与传统的熔剂使用方法不同，本发明镁合金复合熔剂的使用方法采用分批次加入炉料，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多，每批炉料完全熔化后，再加入下一批炉料，待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注等工艺。移出的熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎过筛储密封储存后重复利用。可保证所有炉料都是在熔剂液面以下熔化的，实现了在熔化过程中炉料与空气的完全隔绝，有效地防止镁的氧化、燃烧，具有保护剂的功用。熔剂熔化后，炉料分批次的加入方式，可实现炉料表面的非金属夹杂物与MgCl2的充分接触，从而有效去除非金属夹杂物，具有精炼剂的作用。
本发明熔剂具有优良的保护和净化效果，反复实验结果显示，用粗镁时实收率不低于96％；得到的镁及镁合金几乎不出现氧化夹杂，熔剂夹杂也很少，采用定量金相法，在200倍下，选取100个视场，测得熔剂夹杂体积含量≤0.05％。
本发明也可以用于当镁合金废料、镁及镁合金锭为炉料时镁及镁合金的保护和净化工艺。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，以下实施例不构成对本发明的限定。
实施例1
用于镁合金的复合熔剂的成分和质量百分比为：55％氯化镁，15％氯化钾，30％氯化钠。
复合熔剂的制备方法：分别将氯化镁、氯化钾、氧化钠加入到坩埚内，升温到600℃，待全部熔剂原料完全熔化后，搅拌，静置10min。熔剂熔体稳定后，将熔剂熔体浇注到模具中，经凝固、破碎、过筛和密封包装后待用。
复合熔剂的使用方法：首先将炉料质量的20％的复合熔剂加入到坩埚中，温度调至600℃，熔剂完全熔化后，加入第一批镁合金炉料，然后将温度调整至在760℃，第一批镁合金炉料全部熔化后，分批次加入剩余的镁合金炉料。分批次加入炉料时，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多，每批炉料完全熔化后，再加入下一批炉料，待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注等工艺。移出的熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎过筛储密封储存后重复利用。
实施例2
用于镁合金的复合熔剂的成分和质量百分比为：55％氯化镁，15％氯化钾，30％氯化钠。
复合熔剂的制备和使用方法：分别将氯化镁、氯化钾、氧化钠加入到坩埚内，升温到500℃，待全部熔剂原料完全熔化后，搅拌，静置10min。熔剂熔体稳定后，加入第一批镁合金炉料，第一批镁合金炉料全部熔化后，分批次加入剩余的镁合金炉料。分批次加入炉料时，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多，每批炉料完全熔化后，再加入下一批炉料，待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注等工艺。移出的熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎过筛储密封储存后重复利用。
实施例3
用于镁合金的复合熔剂的成分和质量百分比为：45％氯化镁，15％氯化钾，40％氯化钠。
复合熔剂的制备方法：分别将氯化镁、氯化钾、氧化钠加入到坩埚内，升温到760℃，待全部熔剂原料完全熔化后，搅拌，静置10min。熔剂熔体稳定后，将熔剂熔体浇注到模具中，经凝固、破碎、过筛和密封包装后待用。
复合熔剂的使用方法：首先将炉料质量的20％的复合熔剂加入到坩埚中，在600℃之间熔化，熔剂完全熔化后，加入第一批镁合金炉料，然后将温度调整至在760℃之间，第一批镁合金炉料全部熔化后，分批次加入剩余的镁合金炉料。分批次加入炉料时，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多，每批炉料完全熔化后，再加入下一批炉料，待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注等工艺。移出的熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎过筛储密封储存后重复利用。
Claims (1)
1.一种镁合金复合熔剂的使用方法，镁合金复合熔剂的质量百分比组成为：55%氯化镁，15%氯化钾，30%氯化钠，其特征是，分别将氯化镁、氯化钾、氧化钠加入到坩埚内，升温到500℃，待全部熔剂原料完全熔化后，搅拌，静置10min；熔剂熔体稳定后，加入第一批镁合金炉料，第一批镁合金炉料全部熔化后，分批次加入剩余的镁合金炉料，分批次加入炉料时，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多，每批炉料完全熔化后，再加入下一批炉料，待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注工艺；移出的熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎过筛密封储存后重复利用。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121107 Termination date: 20130831 |