CN103526063B - 镁合金熔体除氢装置及其在线除氢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁合金熔体除氢装置及其在线除氢方法，包括净化管，所述净化管包括合金熔体流入端和合金熔体流出端，所述净化管中均匀填充有Ti-Mo合金颗粒，所述合金熔体流出端设置有用于过滤Ti-Mo合金颗粒的第一密封板。本发明的合金熔体除氢装置，其结构简单、安装更换方便、除氢成本低、除氢效果好，进而易于应用到工业生产。另外，本发明的基于合金熔体除氢装置的在线除氢方法，其工艺流程少、设备安装更换方便、除氢效果佳。采用本发明制备的镁合金熔体可以显著降低熔体中的氢含量，提高铸件的冶金质量，在工业生产上具有很好的应用前景。

Description

镁合金熔体除氢装置及其在线除氢方法

技术领域

本发明属于冶金领域，尤其涉及一种镁合金熔体的除氢装置和集物理和化学反应为一体的在线除氢方法。

背景技术

铝合金或镁合金的液态质量(包括气体与夹杂物的含量等)，直接影响到铸件的质量。在镁合金的熔炼过程中，溶入的气体主要是氢气，氢的存在往往会加剧疏松的形成。镁熔体中的氢主要来源于熔剂中的水分、金属表面吸附的潮气以及金属腐蚀带入的水分。

目前，镁合金熔体除氢的方法主要有以下两大类：

1)通入气体的方法，主要包括通入惰性气体(如氩或氦)法和通入活性气体(氯)法。该方法能不断除去溶解于镁液中的氢，气泡表面所吸附的夹杂物也随着上浮而排除，同时也去除了吸附在夹杂物表面上原有的小气泡。但通气速度和时间比较难控制，容易发生镁液飞溅和晶粒粗化。而通入活性气体(氯)法则难以掌控好温度。若温度低于740℃，反应所产生固态的MgCl2悬浮于合金液面，使表面不能生成致密的覆盖层，不能阻止镁的燃烧；若温度高于760℃，则氯气与镁之间反应迅速加剧，生成大量MgCl2，造成熔剂夹杂。

2)真空处理法，是一种物理净化法。

利用真空中镁液的吸气倾向趋于零，而从镁液中析出氢的倾向很强烈，已溶于镁液中的氢不断析出，在氢气泡上浮的过程中也带走了非金属夹杂物，从而使镁液净化。但在静态真空条件下，一般不可能使镁液中的含氢量降为零。这不仅是因为溶于镁液中的氢以氢气泡析出需要一个过程，而更重要的是，施于镁液上的真空只能使镁液上方炉气压力趋于零，镁液中的氢还要受到金属液静压力的作用，因此氢的析出受到一定的限制。在含氢量一定的情况下，超过某一深度的镁液中的氢就不能以气泡形式析出，只能依靠长距离的扩散来脱除。而且真空除氢成本比较高，在应用上也有一定程度的局限性。

针对现有技术的不足，本发明提供了一种镁合金熔体除氢装置以及使用该装置进行在线除氢的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种镁合金熔体除氢装置，该装置结构简单，除氢效果好，进而解决了采用现有技术除氢效果差、除氢成本高等问题。另外，本发明提供的在线除氢方法，步骤简单、除氢效果好，且在不改变熔体化学成分的前提下，在线采用Ti-Mo合金颗粒吸附熔体中的氢，同时还可除掉熔体中的夹杂和气泡等优点，因此极大地增加了镁合金熔体的净化力度，显著提高镁合金熔体冶金质量。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

本发明的目的之一是提供一种镁合金熔体除氢装置，包括净化管，所述净化管包括合金熔体流入端和合金熔体流出端，所述净化管中均匀填充有Ti-Mo合金颗粒，所述合金熔体流出端设置有用于过滤Ti-Mo合金颗粒的第一密封板。

进一步，所述Ti-Mo合金颗粒中Mo含量为0.1—2.0％。

进一步，所述Ti-Mo合金颗粒中Mo含量为1.05％。

进一步，所述净化管的合金熔体流入端设置有第二密封板。

进一步，所述第二密封板上均匀分布有直径为R的通孔；所述第一密封板上均匀分布有直径为1/2R的通孔。

进一步，所述净化管的两端设置有具有内阶梯通孔的筒形连接件，所述净化管的两端设置有外螺纹，所述筒形连接件的大孔中设置有与净化管端部外螺纹相配合的内螺纹，所述净化管的端部将所述第一密封板或第二密封板固定夹持在筒形连接件内阶梯通孔的台阶上。

进一步，还包括熔体流通管，所述熔体流通管的端部设置有内螺纹，所述筒形连接件上设置有与熔体流通管上的内螺纹相配合的外螺纹，所述净化管的两端分别通过筒形连接件与熔体流通管连接。

进一步，所述净化管、筒形连接件、第一密封板或第二密封板采用钢制材料制成。

本发明的目的之二是提供一种基于上述镁合金熔体除氢装置的在线除氢方法，包括以下步骤：S1)将第一密封板和第二密封板中的一个连接在净化管的一端；S2)将Ti-Mo合金颗粒均匀填充到净化管中；S3)将第一密封板和第二密封板中的另一个连接在净化管的另一端；S4)将安装好第一密封板和第二密封板的净化管固定安装在熔体流通管中；S5)将镁合金熔体通入与净化管合金熔体流入端连通的熔体流通管中，使镁合金熔体进入净化管中进行Ti-Mo合金颗粒的吸氢反应；S6)将经过净化管净化处理后的镁合金熔体进行浇铸，得到高品质的合金铸件。

本发明的有益效果：

1)本发明提供的镁合金熔体除氢装置，其结构简单、安装更换方便、除氢成本低、除氢效果好，进而易于应用到工业生产。

2)本发明提供的基于镁合金熔体除氢装置的在线除氢方法，工艺流程少、设备安装更换方便、除氢效果佳。采用本发明制备的镁合金熔体可以显著降低熔体中的氢含量，提高铸件的冶金质量，在工业生产上具有很好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明镁合金熔体除氢装置的剖面示意图；

图2为本发明镁合金熔体除氢装置中第一密封板或第二密封板的正面示意图；

图3为本发明镁合金熔体除氢装置中筒形连接件的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1一种镁合金熔体除氢装置

如图1至2所示，本实施例的镁合金熔体除氢装置，包括净化管1，所述净化管1包括合金熔体流入端和合金熔体流出端，所述净化管1中均匀填充有Mo含量占0.1—2.0％的Ti-Mo合金颗粒5，所述合金熔体流出端设置有用于过滤Ti-Mo合金颗粒5的第一密封板21，所述净化管1和第一密封板21采用钢制材料制成。使用时，可将所述合金熔体除氢装置的合金熔体流入端朝上竖向设置，镁合金熔体从上至下流经净化管1，并在净化管1内进行Ti-Mo合金颗粒5的吸氢反应。本发明的镁合金熔体除氢装置结构简单，相比现有的真空除氢装置，以及需要动力设备的选装除氢装置而言，极大地降低了设备成本。另外，由于采用Ti-Mo合金颗粒5进行除氢，其除氢效果优于活性气体除氢或真空除氢。

优选的，所述Ti-Mo合金颗粒5中Mo含量为1.05％，采用钼金属含量占1.05％的钛钼合金具有较高的吸氢效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述净化管1的合金熔体流入端设置有第二密封板22，所述第二密封板22采用钢制材料制成。在净化管1的合金熔体流入端设置第二密封板22，使得净化管1在线除氢时可以水平或倾斜放置，以便适应不同的生产环境。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二密封板22上均匀分布有直径为R的通孔；所述第一密封板21上均匀分布有直径为1/2R的通孔。所述R值小于Ti-Mo合金颗粒5的最大直径，由于Ti-Mo合金颗粒5在吸氢后出现氢脆裂解导致直径变小，将所述第一密封板21上的通孔直径设置成1/2R，使得第一密封板21能够拦截到氢脆裂解后的Ti-Mo合金颗粒5。

作为上述技术方案的进一步改进，如图3所示，所述净化管1的两端设置有具有内阶梯通孔的筒形连接件3，筒形连接件3采用钢制材料制成，所述净化管的两端设置有外螺纹，所述筒形连接件3的大孔中设置有与净化管端部外螺纹相配合的内螺纹，所述净化管1的端部将所述第一密封板21或第二密封板22固定夹持在筒形连接件3内阶梯通孔的台阶上。采用具有内阶梯通孔的筒形连接件3固定夹持第一密封板21或第二密封板22，具有结构简单、密封性好、连接更换方便等优点。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括熔体流通管4，所述熔体流通管4的端部设置有内螺纹，所述筒形连接件3上设置有与熔体流通管4上的内螺纹相配合的外螺纹，所述净化管1的两端分别通过筒形连接件3与熔体流通管4连接。将熔体流通管4与净化管1之间通过筒形连接件3连接，具有结构简单、安装更换方便等优点。

实施例2一种基于所述镁合金熔体除氢装置的在线除氢方法

本实施例中的一种基于所述镁合金熔体除氢装置的在线除氢方法，其包括以下步骤：S1)将第一密封板21和第二密封板22中的一个通过筒形连接件3连接在净化管1的一端；S2)将Ti-Mo合金颗粒5均匀填充到净化管1中，所述Ti-Mo合金颗粒5中钼元素含量占0.1—2.0％，优选的占1.05％；S3)将第一密封板21和第二密封板22中的另一个通过筒形连接件3连接在净化管1的另一端；S4)将安装好第一密封板21和第二密封板22的净化管1通过筒形连接件3螺纹固定连接到熔体流通管4上；S5)将镁合金熔体通入与净化管1合金熔体流入端连通的熔体流通管4中，使镁合金熔体进入净化管1中进行Ti-Mo合金颗粒5的吸氢反应；S6)将经过净化管1净化处理后的镁合金熔体进行浇铸，进而得到高品质的合金铸件。

上述方法的吸氢反应原理为：氢在钛中有一定固溶度，当钛(Ti)中的氢含量超过了氢在钛中的固溶度时候就与氢结合生成氢化钛(TiH,TiH2)；金属钼(Mo)元素的加入，能够显著提高氢在合金中的溶解度；钛氢化合物的标准生成吉布斯焓变得很负，从热力学角度来说是很容易生成钛氢化合物；从反映热力学的角度考虑，氢的吸收速度随着温度的升高而升高。通常情况下，如果温度高于300℃，钛与氢的反应速度会急剧增大，导致氢化钛相增多而产生氢脆；氢在材料中的置氢—除氢为可逆反应，可以利用Ti-Mo合金颗粒对镁合金熔体除氢数次后进行自身的脱氢处理，从而达到该装置的反复利用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种镁合金熔体除氢装置，其特征在于：包括净化管(1)，所述净化管(1)包括合金熔体流入端和合金熔体流出端，所述净化管(1)中均匀填充有Ti-Mo合金颗粒(5)，所述Ti-Mo合金颗粒(5)中Mo含量为0.1—2.0％，所述合金熔体流出端设置有用于过滤Ti-Mo合金颗粒(5)的第一密封板(21)。

2.根据权利要求1所述的镁合金熔体除氢装置，其特征在于：所述Ti-Mo合金颗粒(5)中Mo含量为1.05％。

3.根据权利要求2所述的镁合金熔体除氢装置，其特征在于：所述净化管(1)的合金熔体流入端设置有第二密封板(22)。

4.根据权利要求3所述的镁合金熔体除氢装置，其特征在于：所述第二密封板(22)上均匀分布有直径为R的通孔；所述第一密封板(21)上均匀分布有直径为1/2R的通孔。

5.根据权利要求4所述的镁合金熔体除氢装置，其特征在于：所述净化管(1)的两端设置有具有内阶梯通孔的筒形连接件(3)，所述净化管的两端设置有外螺纹，所述筒形连接件(3)的大孔中设置有与净化管端部外螺纹相配合的内螺纹，所述净化管(1)的端部将所述第一密封板(21)或第二密封板(22)固定夹持在筒形连接件(3)内阶梯通孔的台阶上。

6.根据权利要求5所述的镁合金熔体除氢装置，其特征在于：还包括熔体流通管(4)，所述熔体流通管(4)的端部设置有内螺纹，所述筒形连接件(3)上设置有与熔体流通管(4)上的内螺纹相配合的外螺纹，所述净化管(1)的两端分别通过筒形连接件(3)与熔体流通管(4)连接。

7.根据权利要求6所述的镁合金熔体除氢装置，其特征在于：所述净化管(1)、筒形连接件(3)、第一密封板(21)或第二密封板(22)采用钢制材料制成。

8.一种基于如权利要求1-7任一项中所述镁合金熔体除氢装置的在线除氢方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)将第一密封板(21)和第二密封板(22)中的一个连接在净化管(1)的一端；

S2)将Ti-Mo合金颗粒(5)均匀填充到净化管(1)中；

S3)将第一密封板(21)和第二密封板(22)中的另一个连接在净化管(1)的另一端；

S4)将安装好第一密封板(21)和第二密封板(22)的净化管(1)固定安装在熔体流通管(4)中；

S5)将镁合金熔体通入与净化管(1)合金熔体流入端连通的熔体流通管(4)中，使镁合金熔体进入净化管(1)中进行Ti-Mo合金颗粒(5)的吸氢反应；

S6)将经过净化管(1)净化处理后的镁合金熔体进行浇铸，进而得到高品质的合金铸件。