CN115216777B - 一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,涉及坩埚表面处理技术领域。本发明是先对碳钢坩埚进行表面预处理,除去坩埚表面的杂质,然后将Mg‑Al熔液热镀在坩埚表面,冷却成型后再进行热处理。本发明在碳钢坩埚表面形成一层超薄的Mg‑Al涂层,该涂层能够与碳钢坩埚中的Fe形成Mg‑Al‑Fe稳定相,从而避免了镁合金在熔炼过程中坩埚Fe元素的溶出,提高了坩埚的使用寿命以及镁合金的纯度。
Description
技术领域
本发明属于坩埚表面处理技术领域,具体涉及一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺。
背景技术
镁合金熔炼用坩埚一般为碳钢板焊接而成,在实际使用过程中,铁基坩埚不断受高温热冲击和化学反应的影响,易产生侵蚀、脱落而损坏。同时坩埚壁的腐蚀产物及基体中部分元素在高温下溶解或与合金元素反应进入合金液,也会引起二次污染而影响镁合金品种。因此最大限度地减少坩埚的高温腐蚀可有效防治坩埚对合金液的污染,同时延长坩埚使用寿命。
目前对镁合金熔炼用坩埚进行处理的方式主要是调整坩埚基体的化学成分、坩埚表面处理等,以提高坩埚抗高温腐蚀的能力。其中在坩埚表面刷涂一层与镁合金液不发生反应、高温下自身稳定的非金属材料,以隔绝镁合金液与坩埚基体直接接触,从而防止坩埚溶解和腐蚀的常用方法。目前常用的涂料主要是碳酸钙、氧化锌以及硼酸为主,将坩埚加热到一定温度再进行刷涂或喷涂,然后干燥形成表面涂层。这种涂层在使用过程中极易脱落,从而降低了防护寿命,需要对坩埚进行多次反复刷涂,增加了工业生产劳动强度以及成本。
因此如何对镁合金熔炼用坩埚进行表面除铁处理,提高坩埚的抗高温腐蚀性以及使得涂层与坩埚基材结合能力强是目前行业研究的一个热点项目。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,该工艺是在碳钢坩埚表面形成一层超薄的Mg-Al涂层,该涂层能够与碳钢坩埚中的Fe形成Mg-Al-Fe稳定相,从而避免了镁合金在熔炼过程中坩埚Fe元素的溶出,提高了坩埚的使用寿命以及镁合金的纯度。
本发明的技术方案包括以下步骤:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,并用清洗表面,干燥后备用;
(2)称取质量比为1~6:1~2的Mg粉、铝粉,混合均匀后在惰性气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在惰性气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为5-10μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在还原性气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为400-600℃,处理时间为20-120min。
优选的,步骤(1)所述清洗方式是先将打磨后的碳钢坩埚浸泡在乙醇和醋酸混合溶液中30-60min,浸泡温度为35-45℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥。
更优选的,所述乙醇和醋酸的体积比为5-10:1。
优选的,所述惰性气氛为氮气。
优选的,所述还原性气氛为氢气和氮气的混合气体。
优选的,所述氢气和氮气的体积比为1:4~8。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,该工艺是先对碳钢坩埚进行表面预处理,除去坩埚表面的杂质,然后将Mg-Al熔液热镀在坩埚表面,冷却成型后再进行热处理。本发明在碳钢坩埚表面形成一层超薄的Mg-Al涂层,该涂层能够与碳钢坩埚中的Fe形成Mg-Al-Fe稳定相,从而避免了镁合金在熔炼过程中坩埚Fe元素的溶出,提高了坩埚的使用寿命以及镁合金的纯度。
附图说明
图1为本发明所述工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,具体步骤如下:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,将打磨后的碳钢坩埚浸泡在体积比为6:1的乙醇和醋酸混合溶液中50min,浸泡温度为40℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥,干燥后备用;
(2)称取质量比为3:1的Mg粉、铝粉,混合均匀后在氮气气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在氮气气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为8μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在体积比为1:5氢气和氮气混合气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为500℃,处理时间为60min。
实施例2
一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,具体步骤如下:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,将打磨后的碳钢坩埚浸泡在体积比为6:1的乙醇和醋酸混合溶液中50min,浸泡温度为40℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥,干燥后备用;
(2)称取质量比为5:1的Mg粉、铝粉,混合均匀后在氮气气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在氮气气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为8μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在体积比为1:5氢气和氮气混合气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为500℃,处理时间为60min。
实施例3
一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,具体步骤如下:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,将打磨后的碳钢坩埚浸泡在体积比为6:1的乙醇和醋酸混合溶液中50min,浸泡温度为40℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥,干燥后备用;
(2)称取质量比为6:1的Mg粉、铝粉,混合均匀后在氮气气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在氮气气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为8μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在体积比为1:5氢气和氮气混合气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为500℃,处理时间为60min。
实施例4
一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,具体步骤如下:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,将打磨后的碳钢坩埚浸泡在体积比为6:1的乙醇和醋酸混合溶液中50min,浸泡温度为40℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥,干燥后备用;
(2)称取质量比为2:1的Mg粉、铝粉,混合均匀后在氮气气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在氮气气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为8μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在体积比为1:5氢气和氮气混合气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为500℃,处理时间为60min。
实施例5
一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,具体步骤如下:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,将打磨后的碳钢坩埚浸泡在体积比为6:1的乙醇和醋酸混合溶液中50min,浸泡温度为40℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥,干燥后备用;
(2)称取质量比为1:1的Mg粉、铝粉,混合均匀后在氮气气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在氮气气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为8μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在体积比为1:5氢气和氮气混合气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为500℃,处理时间为60min。
实施例6
一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,具体步骤如下:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,将打磨后的碳钢坩埚浸泡在体积比为10:1的乙醇和醋酸混合溶液中30min,浸泡温度为35℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥,干燥后备用;
(2)称取质量比为3:2的Mg粉、铝粉,混合均匀后在氮气气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在氮气气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为10μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在体积比为1:8的氢气和氮气混合气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为600℃,处理时间为120min。
实施例7
一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,具体步骤如下:
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,将打磨后的碳钢坩埚浸泡在体积比为5:1的乙醇和醋酸混合溶液中30min,浸泡温度为45℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥,干燥后备用;
(2)称取质量比为1:2的Mg粉、铝粉,混合均匀后在氮气气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在氮气气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为5μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在体积比为1:4的氢气和氮气混合气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为400℃,处理时间为20min。
利用实施例1-7处理后的碳钢坩埚进行镁合金熔炼,熔炼结束后检测碳钢坩埚表面铁含量以及镁合金铸锭中的铁含量,具体表1所示。
表1
需要说明的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例,显然本发明不仅仅限于以上实施例,还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,其特征在于,包括以下步骤
(1)将镁合金熔炼用碳钢坩埚进行表面打磨光滑,并用清洗表面,干燥后备用;
(2)称取质量比为1~6:1~2的Mg粉、铝粉,混合均匀后在惰性气氛保护下进行加热熔融,得到熔液;
(3)在惰性气氛下将步骤(2)的熔液热镀在步骤(1)处理后的碳钢坩埚表面,形成厚度为5-10μm的涂层;
(4)将步骤(3)处理后的坩埚冷却至室温,然后在还原性气氛保护下进行整体热处理,热处理的温度为400-600℃,处理时间为20-120min;
所述还原性气氛为体积比为1:4~8的氢气和氮气的混合气体。
2.根据权利要求1所述镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,其特征在于,步骤(1)所述清洗方式是先将打磨后的碳钢坩埚浸泡在乙醇和醋酸混合溶液中30-60min,浸泡温度为35-45℃;然后将浸泡后的碳钢坩埚取出,并用清水进行冲洗,自然干燥。
3.根据权利要求2所述镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,其特征在于,所述乙醇和醋酸的体积比为5-10:1。
4.根据权利要求1所述镁合金熔炼用碳钢坩埚的表面除铁工艺,其特征在于,所述惰性气氛为氮气。
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2022
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