CN1962905A - 镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法 - Google Patents

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张永升
郭建津
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Abstract

一种采用四氟乙烷为保护气体的镁或镁合金熔炼方法，将体积含量为0.1－3％的四氟乙烷与干燥二氧化碳在混气装置中混合后作为镁熔体的气氛保护剂。将纯镁或镁合金置于封闭坩埚中加热升温同时将混合气体通入坩埚，通入的混合气体每分钟流量是1－10升/分，使气体覆盖在镁熔体表面形成一层致密的氧化保护膜，继续加热升温并在气体保护下进行精炼变质，静置后进行重力浇注或压力铸造。本发明采用的保护气体可有效防止镁合金在熔炼过程中的氧化和燃烧，具有良好的保护效果、低廉的价格和很低的温室效应。

Description

镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法
技术领域
本发明涉及一种镁及镁合金熔炼保护方法，特别是涉及一种镁及镁合金熔炼炉的四氟乙烷与二氧化碳混合气体保护方法。
背景技术
镁及镁合金是当今航空工业、生活的非常重要的原材料。我国又是镁工业大国，其产量占世界总产量的1/3。镁及镁合金熔炼技术有着至关重要的位置。
由于金属镁的亲氧性，纯镁或镁合金在空气中极易氧化，给熔炼工作带来困难。工业生产通常采用气体保护的熔炼保护方法，现有技术的镁或镁合金熔炼炉气体保护一般采用SF6+CO2混合气体、SF6+N2混合气体、SO2+N2混合气体、纯SO2气体等气体保护方法。由于SO2腐蚀性大，泄漏后污染环境，故广泛采用SF6+CO2混合气体，是目前最有效的镁合金熔炼保护方法之一。近年来，随着镁工业的迅速发展，镁或镁合金熔炼和生产时所需的六氟化硫等保护气体用量越来越大。
众所周知SF6是破坏大气臭氧层，致使全球变暖的重要因素，SF6对全球变暖影响的GWP值达到23900(二氧化碳的GWP值为1)，而且大气寿命长达3200年，是一种长效离温室效应气体。世界各国环境保护组织的禁用压力越来越大，是被国际环境保护组织列为需要减少排放的物质。在第5次联合国气候变化框架公约会议上签署的《京都议定书》要求工业界在未来10年内，尽量减少六氟化硫气体的排放，到2015年要实现六氟化硫的零排放，因此，国际镁协(IMA)要求通过提高使用效率来减少六氟化硫的用量，并确定续工业界在2015年前实现六氟化硫的零排放。
为实现以上目标同时又不影响镁工业的发展，国际上正在努力寻找六氟化硫的替代品并开发纯镁或镁合金的熔炼保护工艺。
发明内容
本发明针对现有技术的困惑，发明了一种新的镁或镁合金熔炼混合气体保护方法。
科技界寻找到新的替代制冷剂氟里昂的物质1，1，1，2-四氟乙烷(它的商业名称是R134a)，四氟乙烷是一种优良的制冷剂。我们用它代替SF6与干燥的CO2混合后作为镁或镁合金熔炼的混合保护气体取得良好效果。
实现本发明所采取的技术方案是：一种镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法，其特征在于：保护气体的混合比例是按四氟乙烷0.1-3％体积百分比、二氧化碳97-99.9％体积百分比混合。
保护气体的混合比例推荐体积百分比：四氟乙烷0.2-1％；二氧化碳99-99.8％。
保护气体中的四氟乙烷是1，1，1，2-四氟乙烷或1，1，2，2-四氟乙烷。
保护气体中的二氧化碳是干燥的二氧化碳。
保护气体的导入流量为每分钟1-10升。
保护气体的导入流量：推荐混合气体导入流量2-4升/分。
本发明的有益效果是：
1)在含四氟乙烷气氛对镁熔体的保护效果与在含SF6气氛保护效果相当。在整个熔炼温度范围内，四氟乙烷的含量在0.1-3％体积百分比时即对镁熔体有很好的保护效果。
2)在本发明条件下，镁或镁合金形成的表面膜的致密度、光洁度、厚度与含SF6气氛镁或镁合金所形成的表面膜非常类似，对镁熔体的保护效果亦完全一样。
3)四氟乙烷是一种灭火剂，可有效的熄灭镁高温氧化引发的燃烧。
4)四氟乙烷的破坏臭氧层潜能值ODP为0，全球变暖系数值GWP为0.29。即使在镁合金熔炼过程中向大气中排放四氟乙烷，其温室效应的影响也远远低于SF6，微乎其微。
5)四氟乙烷在常温下都是稳定、无毒、无腐蚀性的物质，在高温下会分解，其分解产物可以与续发生化学反应而消耗，排放气不会对环境和操作人员产生危害。
6)四氟乙烷国内已实现工业化生产，容易购得，价格低廉，其市场价格约是SF6的1/4-1/5。与SF6相比，本发明在镁熔炼时的用量和效率和现有技术的SF6+CO2混合气体基本一样，而且熔炼保护工艺简单。因此，用四氟乙烷代替六氟化硫作为纯镁或镁合金的保护气氛的经济效应是十分可观的。
附图说明
图1为镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法示意图。
图中：1-四氟乙烷气瓶、2-二氧化碳气瓶、3-二氧化碳气体流量计、4-四氟乙烷气体流量计、5-混合气体容器、6-熔炼坩埚、7-镁或镁合金熔炼炉、8-混合气体气体流量计。
具体实施方式
镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法的设施设置与现有技术SF6+CO2混合气体保护基本相同，如附图所示。具体实施如下：
1)将四氟乙烷气瓶(1)打开，气体流量调整在混合气的0.1-3％(体积百分比)；将二氧化碳气瓶(2)打开，气体流量调整在混合气的97-99.9％(体积百分比)，向混合气体容器(5)供气。推荐体积百分比：四氟乙烷0.2-1％；二氧化碳99-99.8％。
2)将镁或镁合金置于熔炼坩埚中，导入三分之一量的四氟乙烷与二氧化碳混合保护气体，加热升温。
3)当熔炼坩埚中的镁或镁合金温度达到400℃时导入全量的四氟乙烷与二氧化碳混合保护气体。混合气体导入流量为1-10升/分，推荐混合气体导入流量2-4升/分。
4)当熔炼坩埚中的镁或镁合金温度达到720-850℃时精练变质，保温静置35分钟后重力浇注或压力铸造。

Claims (6)

1、一种镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法，其特征在于：保护气体的混合比例是按四氟乙烷0.1-3％体积百分比、二氧化碳97-99.9％体积百分比混合。
2、根据权利要求1所述的一种镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法，其特征在于：保护气体中的四氟乙烷是1，1，1，2-四氟乙烷或1，1，2，2-四氟乙烷。
3、根据权利要求1所述的一种镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法，其特征在于：保护气体中的二氧化碳是干燥的二氧化碳。
4、根据权利要求1所述的一种镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法，其特征在于：保护气体的混合比例是按四氟乙烷0.5％体积百分比、二氧化碳99.5％体积百分比混合。
5、根据权利要求1所述的一种镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法，其特征在于：保护气体的导入流量为每分钟1-10升。
6、根据权利要求5所述的一种镁或镁合金熔炼炉的四氟乙烷气体保护方法，其特征在于：保护气体的导入流量为每分钟3升。
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