CN1195087C

CN1195087C - 镁合金硼化物除铁熔剂及其生产方法

Info

Publication number: CN1195087C
Application number: CN 03129700
Authority: CN
Inventors: 吴国华; 高洪涛; 丁文江
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: SHANGHAI HAOHUA MOULD CO Ltd
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: CN1478911A

Abstract

一种镁合金硼化物除铁熔剂及其生产方法，化学组分除了40-50%氯化镁、15-25%氯化钾、10-22%氯化钠、2-8%氯化钙、5-10%氟化钙、2-8%氯化钡外、还加入了0.3-2%的氧化硼和/或硼酸钠除铁剂。本发明制成的镁合金硼化物除铁熔剂能高效地去除镁熔体内的夹杂物及有害铁元素，有强烈的俘获镁熔体中夹杂物并迅速沉降的能力，并与镁熔体有较大的密度差，可有效地防止熔剂混杂在镁熔体中成为熔剂夹杂，从而改善镁合金的机械性能和耐腐蚀性能，熔剂与镁合金的分离性好，兼有精炼及覆盖保护两方面的作用。熔剂化学稳定性好，有害气体量少，而且熔剂加入方便、操作工艺简单，价格低廉。

Description

镁合金硼化物除铁熔剂及其生产方法

技术领域：

本发明涉及的是一种镁合金除铁熔剂及其生产方法，尤其涉及一种采用硼化物的镁合金除铁熔剂及其生产方法，属于金属材料及冶金类技术领域。

背景技术：

镁合金具有密度小，比强度和比刚度高、阻尼以及电磁屏蔽性能好等优点，近年来成为汽车和电子行业的重要轻质材料。镁化学性质活泼，镁合金中往往含有大量氧化物及Fe、Ni、Cu等杂质元素，这些杂质显著降低镁合金的力学性能和抗蚀性；尤其是铁含量较高的镁合金在潮湿情况下，易发生化学原电池腐蚀，使合金的抗蚀性大大下降。当前，镁合金大多采用压铸方式生产，由于镁合金压铸件的材料利用率不高，一般只能达到30-50％左右，故压铸生产过程中会产生大量的废料，报废的镁合金零件随着镁合金的使用日益增多。由于压铸镁合金废料中的铁元素的含量往往偏高，镁废料的除铁对于合理回收废料，节约资源，降低镁压铸件成本和环境污染，延长镁合金生命周期具有重要意义。总之，随着镁合金的广泛应用，多数消费者要求其含铁量在0.005％以下，当前镁合金的除铁是个需要迫切解决的问题。

为清除混入镁合金中的有害杂质元素及非金属夹杂物如氧化镁等，镁合金熔炼过程中常使用熔剂对其进行精炼处理。要求熔剂能很好地吸附杂质，且能与镁合金熔体完全分离，以避免产生熔剂夹杂，减少对镁合金的力学性能和腐蚀性能产生的不利影响。目前普遍使用RJ2熔剂对镁合金进行精炼处理[如文献《有色铸造合金及熔炼》，(陆树荪等，国防工业出版社，1983年5月出版，P195-199)中所描述]，该熔剂对去除镁合金中的非金属氧化物有一定的效果，但不能降低镁合金内的有害铁元素的含量，且由于该熔剂的粘度及表面张力不太合适，熔剂与镁合金的分离性较差，易于混入合金液内成为熔剂夹杂。因此，采用该熔剂精炼处理后的镁合金的力学性能及抗蚀性不高。要去除镁合金中的有害铁元素，必须在精炼熔剂中掺入除铁的添加剂。文献《电解镁降铁措施的改进》(田福泉，尹忠琪，李宏伟.轻金属，2000，(11)：51-52)中介绍了氢化钛粉、海绵钛、四氯化钛、四氯化锆可以除铁，但都没有谈到具体的熔剂配方。出于氢化钛粉、海绵钛和四氯化钛的价格昂贵，大大提高了镁合金的成本，难以大规模推广应用。另外，上述几种钛化合物容易造成镁合金中钛含量超标，而且四氯化钛由于常温下呈液态，作为熔剂加入镁熔体中极不方便，所用的设备和工艺都比较复杂，操作困难，因此有必要开发新的镁合金除铁熔剂。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有镁合金除铁熔剂的不足，提出一种能同时高效去除镁熔体内的夹杂物及有害元素铁的镁合金除铁熔剂及其生产方法，该熔剂有强烈的俘获镁熔体中夹杂物并迅速沉降的能力，并与镁熔体有较大的密度差，可有效地防止熔剂混杂在镁熔体中成为熔剂夹杂。而且熔剂加入方便、操作工艺简单，价格低廉。

为实现这个目的，本发明提供的镁合金除铁熔剂的化学组成在现有精炼剂的基础上作了调整，并加入了硼化物除铁剂。其成分质量百分数范围为：40-50％氯化镁(MgCl₂)、15-25％氯化钾(KCl)、10-22％氯化钠(NaCl)、2-8％氯化钙(CaCl₂)、5-10％氟化钙(CaF₂)、2-8％氯化钡(BaCl₂)、0.3-2％的除铁剂。采用的除铁剂是氧化硼(B₂O₃)和/或硼酸钠(Na₂B₄O₇)等。

本镁合金除铁熔剂的生产方法为：将坩埚升温到一定温度后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到750-790℃，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用20-40号筛过筛。之后加入除铁剂并用球磨机混合。配好的熔剂装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到730-740℃时，将3％的除铁熔剂不断撒于液面，同时上下搅动，使镁液循环流动，以延长溶剂液滴的流程，通常保持10分钟左右至液面呈光亮镜面为止。

本发明提供的镁合金除铁熔剂具有显著的优点，克服了以往熔剂的不足，能同时高效地去除镁熔体内的夹杂物及有害铁元素。在使用过程中熔剂内的硼元素会与镁熔体中的铁元素相互作用形成一种密度比较大的硼铁金属间化合物而沉淀下来，能有效地降低镁合金中的铁含量。另外，本熔剂有强烈的俘获镁熔体中夹杂物并迅速沉降的能力，密度为1.8-2.0g/cm³，并与镁熔体有较大的密度差，可有效地防止熔剂混杂在镁熔体中成为熔剂夹杂，从而改善镁合金的机械性能和耐腐蚀性能。本熔剂适应镁合金熔炼要求，具有极佳的粘度及表面张力，熔剂与镁合金的分离性好，兼有精炼及覆盖保护两方面的作用。熔剂化学稳定性好，不与合金、炉衬和炉气发生化学反应，有害气体量少，符合工业卫生标准及废气排放要求。而且熔剂加入方便、操作工艺简单。由于熔剂内含有的除铁剂量较少，熔剂价格低廉。

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描述。

实施例1：

镁合金除铁熔剂成分(质量百分数)：40％氯化镁、25％氯化钾、15％氯化钠、8％氯化钙、5％氟化钙、6.3％氯化钡、0.7％的氧化硼。

除铁熔剂的生产方法为：将坩埚升温到约250℃后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到750℃，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用20号筛过筛。之后加入氧化硼并用球磨机混合。配好的熔剂装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到730℃时，将3％的除铁熔剂不断撒于液面，同时上下搅动，使镁液循环流动，以延长溶剂液滴的流程，保持10分钟左右至液面呈光亮镜面为止。用于AZ91镁合金，其铁量从0.048％下降到0.005％。

实施例2：

镁合金除铁熔剂成分(质量百分数)：50％氯化镁、15％氯化钾、20％氯化钠、5％氯化钙、6.5％氟化钙、2％氯化钡、1.5％的硼酸钠。

除铁熔剂的生产方法为：将坩埚升温到约300℃后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到780℃，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用30号筛过筛。之后加入硼酸钠并用球磨机混合。配好的熔剂装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到约740℃时，将3％的精炼剂不断撒于液面，同时用精炼勺上下搅动，使镁液循环流动，以延长溶剂液滴的流程，保持10分钟左右至液面呈光亮镜面为止。用于AZ91镁合金，其铁量从0.048％下降到0.0045％。

实施例3：

镁合金除铁熔剂成分(质量百分数)：50％氯化镁、20％氯化钾、10％氯化钠、3％氯化钙、10％氟化钙、6％氯化钡、0.5％的氧化硼、0.5％的硼酸钠。

除铁熔剂的生产方法为：将坩埚升温到约300℃后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到790℃，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用40号筛过筛。之后加入氧化硼和硼酸钠并用球磨机混合。配好的熔剂装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到约740℃时，将3％的精炼剂不断撒于液面，同时用精炼勺上下搅动，使镁液循环流动，以延长溶剂液滴的流程，保持10分钟左右至液面呈光亮镜面为止。用于AZ91镁合金，其铁量从0.048％下降到0.004％。

Claims

1、一种镁合金硼化物除铁熔剂，其特征在于成分质量百分数为：40-50％氯化镁、15-25％氯化钾、10-22％氯化钠、2-8％氯化钙、5-10％氟化钙、2-8％氯化钡、0.3-2％的除铁剂氧化硼和/或硼酸钠。

2、如权利要求1所说镁合金硼化物除铁熔剂的生产方法，其特征在于将坩埚升温后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到750-790℃，搅拌均匀，浇注成块，破碎后装入球磨机辗磨成粉状，过筛后加入除铁剂并用球磨机混合，配好的熔剂装入密闭容器中备用。