RU2103404C1 - Method of preparing magnesium alloy - Google Patents

Method of preparing magnesium alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2103404C1
RU2103404C1 RU95109879A RU95109879A RU2103404C1 RU 2103404 C1 RU2103404 C1 RU 2103404C1 RU 95109879 A RU95109879 A RU 95109879A RU 95109879 A RU95109879 A RU 95109879A RU 2103404 C1 RU2103404 C1 RU 2103404C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
molten
melt
magnesium
metals
Prior art date
Application number
RU95109879A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95109879A (en
Inventor
Дж.Грин Вилльям
Л.Кинг Харвей
Петрович Владимир
Е.Хиллс Джеймс
Е.Мерсер II Вилльям
Original Assignee
Дзе Дау Кемикал Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/964,322 external-priority patent/US5248477A/en
Application filed by Дзе Дау Кемикал Компани filed Critical Дзе Дау Кемикал Компани
Publication of RU95109879A publication Critical patent/RU95109879A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2103404C1 publication Critical patent/RU2103404C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: invention relates to preparing high-purity magnesium alloy in which alloy-forming components are added to molten magnesium in molten state. Predetermined quantity of primary magnesium is heated and melted in bowl. In the second one, predetermined quantities of alloying metals are heated to their melting temperatures. Molten alloying metals are added to molten magnesium to immediately form alloy as a result of exothermic reaction. Elementary manganese, when preliminarily added to alloy with other alloying elements, proved to reliably reduce iron impurity content to the level less than 50 ppm. Addition of molten manganese alloy with one or several rare-earth metals to magnesium alloy prevents rare-earth metals from precipitation out of melt and raises assimilation degree of rare-earth metal to the level exceeding 80%. EFFECT: enhanced efficiency of process, reduced power consumption, and excluded formation of sodium chloride slag and gaseous hydrogen chloride.

Description

Изобретение направлено на способ получения высокочистых магниевых сплавов с низким содержанием железа. The invention is directed to a method for producing high-purity magnesium alloys with a low iron content.

Более конкретный аспект изобретения лежит в способе повышения эффективности образования сплава при изготовлении высокочистых магниевых сплавов путем добавления сплавообразующих компонентов в расплавленном состоянии в ванну с расплавленным магнием. A more specific aspect of the invention lies in a method for increasing the efficiency of alloy formation in the manufacture of high-purity magnesium alloys by adding alloy-forming components in the molten state to the molten magnesium bath.

Еще один аспект изобретения относится к способу образования сплава, в котором элементный марганец или смесь элементных марганца и алюминия растворяют в ванне расплавленных сплавообразующих металлов перед добавлением расплавленных сплавообразующих компонентов с расплавленному магнию. Сплавообразующие компоненты могут быть добавлены к расплавленному магнию до или после добавления других сплавообразующих компонентов. Добавление к расплавленному магнию марганца в виде раствора заметно снижает в расплаве содержание примесей железа. Another aspect of the invention relates to a method of forming an alloy in which elemental manganese or a mixture of elemental manganese and aluminum is dissolved in a bath of molten alloy forming metals before adding molten alloy forming components with molten magnesium. Alloy-forming components can be added to molten magnesium before or after the addition of other alloy-forming components. The addition of manganese to the molten magnesium in the form of a solution noticeably reduces the content of iron impurities in the melt.

Еще одна цель изобретения состоит в повышении эффективности сплавообразования для редкоземельного (РЗ) металла или смеси редкоземельных металлов в магниевых сплавах. Another objective of the invention is to increase the efficiency of alloy formation for rare earth (RE) metal or a mixture of rare earth metals in magnesium alloys.

Другая цель изобретения состоит в повышении эффективности сплавообразования редкоземельных металлов, например миш-металла, до более 80%, как правило, более 90% и обычно более 95% при их добавлении к расплавленным Mg-Mn-Al сплавами. Another objective of the invention is to increase the alloying efficiency of rare-earth metals, for example, misch metal, to more than 80%, usually more than 90% and usually more than 95% when added to molten Mg-Mn-Al alloys.

И еще одна цель изобретения состоит в избежании образования хлорида магния и газообразного хлора, обычно образующихся при добавлении к расплаву хлорида марганца. And another objective of the invention is to avoid the formation of magnesium chloride and chlorine gas, which are usually formed when manganese chloride is added to the melt.

Термин "компонент сплава" или "сплавообразующий компонент" в применяемом здесь значении включает любые металлы, добавляемые к первичному металлу, т. е. магнию с образованием сплава Mg с любыми целевыми свойствами. Первичные сплавообразующие компоненты включают, например, Al, Zn, Mn и РЗ металл или смесь РЗ металлов. Другие металлы, включающие свойства сплава, включены в термин "компонент сплава". The term “alloy component” or “alloy forming component” as used herein includes any metals added to the primary metal, that is, magnesium to form an Mg alloy with any desired properties. Primary alloying components include, for example, Al, Zn, Mn and RE metal or a mixture of RE metals. Other metals, including alloy properties, are included in the term "alloy component".

Методики-прототипы получения сплавов магния (Mg) включает добавление твердых сплавообразующих компонентов (например алюминия, цинка, марганца и т. д.) в ванну с расплавленным Mg, нагревание и перемешивание расплавленного металла в ванне пока все твердые сплавообразующие компоненты не будут расплавлены и смешаны в ванне с расплавленным Mg. Prototype methods for producing magnesium (Mg) alloys include adding solid alloy-forming components (e.g. aluminum, zinc, manganese, etc.) to a bath with molten Mg, heating and mixing the molten metal in the bath until all solid alloy-forming components are melted and mixed in a bath with molten Mg.

Качество сплава Mg зависит от его чистоты. Некоторые применения сплава Mg более чувствительны к примесям (таким как оксиды и включения флюса), чем другие. Однако из таких применений, чрезвычайно чувствительных к присутствию примесей, относится к сплаву Mg, применяемому для экструзии. Дело в том, что при экструдировании заготовки сплава с высоким передаточным числом в меньшую форму, заготовка подвергается воздействию на большой площади поверхности, Примеси на или вблизи поверхности экструдируемого продукта создают дефекты на его поверхности. Если такие дефекты связаны с флюсом, т.е. любой солевой фазой, применяемой для защиты металла от влияния атмосферы и для предотвращения окисления Mg в ходе литейных операций в расплавленном состоянии, они могут также вызвать ускорение коррозии на поверхности экструдируемого продукта. Продукты, например части литейной матрицы, как правило, характеризуются высоким отношением площади поверхности к массе, и, как в случае с экструдируемыми продуктами, существует высокая вероятность того, что примеси окажутся открытыми на поверхности частей литейной матрицы, и в результате возникает вероятность повышения скорости коррозии. The quality of Mg alloy depends on its purity. Some applications of Mg alloy are more sensitive to impurities (such as oxides and flux inclusions) than others. However, from such applications that are extremely sensitive to the presence of impurities, it refers to the Mg alloy used for extrusion. The fact is that when extruding an alloy preform with a high gear ratio into a smaller form, the preform is exposed to a large surface area, Impurities on or near the surface of the extrudable product create defects on its surface. If such defects are associated with flux, i.e. any salt phase used to protect the metal from the influence of the atmosphere and to prevent the oxidation of Mg during casting operations in the molten state, they can also cause acceleration of corrosion on the surface of the extrudable product. Products, such as parts of the casting matrix, are usually characterized by a high surface area to mass ratio, and, as in the case of extrudable products, there is a high probability that impurities will be exposed on the surface of the parts of the casting matrix, and as a result there is a possibility of an increase in the corrosion rate .

При обычном перемешивании расплавленных сплавов Mg эти затруднения суммируются вследствие сдвиговых явлений, присущих обычным перемешивающим системам. Импеллерные мешалки и центробежные насосы перемешивают металл за счет его сдвига вращающимися лопастями, что может вызвать значительное измельчение любых нерастворимых в расплаве частиц, например: оксидов и хлоридов металлов. Так, сравнительно большие частицы оксида, возможно присутствующие в расплаве Mg, будут превращаться в частицы все меньшего размера (как правило, чем больше сдвиговое усилие, тем меньше нерастворимые частицы). По окончании образования из расплавленного металла сплава расплав обычно оставляют отстаиваться на какой-то заданный период времени, чтобы дать осадиться суспендированным примесям на дно тигля в виде шлама или шлака. Очищенный сплав может быть затем декантирован из тигля и отделен от шлака. Поскольку при высоком сдвиге размер частиц примесей уменьшается, время, необходимое для осаждения примесей, соответственно возрастает. Более того, все это неблагоприятно влияет на эффективность и производительность процесса с соответствующим повышением стоимости производства. На деле сдвиговое воздействие на расплавленный металл может быть достаточно высоким, чтобы окончательно эмульгировать в металле примеси, что для всех практических целей делает невозможным осаждение этих примесей. В таких обстоятельствах присутствие эмульгированных нерастворимых оксидов, хлоридов металлов и прочих примесей в конечном продукте уменьшает коррозионную стойкость сплава или иным путем ухудшает физические свойства сплава до такой степени, что сплав перестает соответствовать требуемым эксплуатационным характеристикам. In the usual mixing of molten Mg alloys, these difficulties are summarized due to shear phenomena inherent in conventional mixing systems. Impeller mixers and centrifugal pumps mix the metal due to its shear by rotating blades, which can cause significant grinding of any insoluble particles in the melt, for example: metal oxides and chlorides. Thus, relatively large oxide particles, possibly present in the Mg melt, will turn into particles of ever smaller size (as a rule, the greater the shear force, the smaller the insoluble particles). After the formation of the alloy from the molten metal, the melt is usually left to settle for a predetermined period of time to allow suspended impurities to settle on the bottom of the crucible in the form of slurry or slag. The purified alloy can then be decanted from the crucible and separated from the slag. Since the particle size of impurities decreases with a high shear, the time required for the deposition of impurities increases accordingly. Moreover, all this adversely affects the efficiency and productivity of the process with a corresponding increase in the cost of production. In fact, the shear effect on the molten metal can be high enough to finally emulsify impurities in the metal, which for all practical purposes makes it impossible to precipitate these impurities. In such circumstances, the presence of emulsified insoluble oxides, metal chlorides and other impurities in the final product reduces the corrosion resistance of the alloy or otherwise degrades the physical properties of the alloy to such an extent that the alloy no longer meets the required performance characteristics.

Когда Mg находится в расплавленном состоянии, существует возможность его возгорания на воздухе. Для снижения тенденции к возгоранию на поверхность расплава помещает флюс. Флюс под действием температуры расплавленного Mg плавится и образует на поверхности расплавленного Mg защитную пленку. Такая пленка защищает расплавленный Mg от контакта с воздухом и тем самым предотвращает окисление и возгорание Mg. Другой эффективный способ снижения тенденции расплавленного Mg к возгоранию, хорошо известный специалистам, состоит в применении защитной газообразной атмосферы смеси гексафторида серы (SFG), диоксида углерода (CO2) и воздуха, под действием которой на поверхности расплава Mg образуется устойчивая оксидная пленка.When Mg is in a molten state, there is a possibility of its ignition in air. To reduce the tendency to ignite, a flux is placed on the surface of the melt. The flux melts under the action of the temperature of molten Mg and forms a protective film on the surface of the molten Mg. Such a film protects the molten Mg from contact with air and thereby prevents the oxidation and ignition of Mg. Another effective way to reduce the tendency of molten Mg to ignite, well known to those skilled in the art, is to use a protective gaseous atmosphere of a mixture of sulfur hexafluoride (SFG), carbon dioxide (CO 2 ) and air, which forms a stable oxide film on the surface of the Mg melt.

В способах-прототипах обычной практикой является добавление к расплаву хлорида марганца (MnCl2). Реакция MnCl2 с расплавленным Mg приводит к образованию нерастворимого хлорида магния (MgCl2), который осаждается на дно плавильного тигля в виде шлама или шлака. Такой шлак должен быть отделен от чистого сплава и отброшен. Ликвидация или переработка шлака неэффективна и дорога. Кроме того, применение MnCl2 ведет к потерям металлического Mg вследствие образования MgCl2 и в результате еще больше снижает эффективность процесса и повышает стоимость изготовления сплава. Стоимость MnCl2 сама по себе выше стоимости элементного Mn, что также препятствует применению MnCl2.In prototype methods, it is common practice to add manganese chloride (MnCl 2 ) to the melt. The reaction of MnCl 2 with molten Mg leads to the formation of insoluble magnesium chloride (MgCl 2 ), which is deposited on the bottom of the melting crucible in the form of sludge or slag. Such slag should be separated from the pure alloy and discarded. Liquidation or processing of slag is inefficient and expensive. In addition, the use of MnCl 2 leads to loss of metallic Mg due to the formation of MgCl 2 and as a result further reduces the efficiency of the process and increases the cost of manufacturing the alloy. The cost of MnCl 2 itself is higher than the cost of elemental Mn, which also prevents the use of MnCl 2 .

В реакции между MnCl2 и Mg вследствие гидролиза любого галогенида с атмосферной влагой (H2O) образуется газообразная хлористоводородная кислота (HCl), создающая еще одну проблему, так как выброс HCl в атмосферу ведет к загрязнению окружающей среды и не имеет приемлемого решения. Соответственно выделение и безопасная ликвидация HCl дополнительно повышает стоимость производства и в результате снижает эффективность процесса образования сплава.In the reaction between MnCl 2 and Mg due to the hydrolysis of any halide with atmospheric moisture (H 2 O), gaseous hydrochloric acid (HCl) is formed, which creates another problem, since the release of HCl into the atmosphere leads to environmental pollution and does not have an acceptable solution. Accordingly, the isolation and safe disposal of HCl further increases the cost of production and as a result reduces the efficiency of the alloy formation process.

В способах производства сплавов Mg хорошо известной практикой является добавление в расплав Mn с целью снижения содержания Fe. Mn может быть добавлен в виде элементного Mn или в виде промышленной смеси металлов в форме частиц или порошка, обычно в форме брикета, содержащего около 75% Mn и около 25% Al. В настоящее время элементный Mn добавляют к расплавленному Mg в твердом состоянии. Из-за отсутствия взаимодействия MnCl2 с Mg с образованием нежелательного шлака MgCl2 потерь расплава в виде шлака MgCl2 не происходит. Однако добавление элементного Mn в твердом виде оказывает незначительное влияние на снижение в расплаве содержания Fe.In methods for producing Mg alloys, it is well known practice to add Mn to the melt in order to reduce the Fe content. Mn can be added as elemental Mn or as an industrial metal mixture in the form of particles or powder, usually in the form of a briquette containing about 75% Mn and about 25% Al. At present, elemental Mn is added to molten Mg in the solid state. Due to the lack of interaction of MnCl 2 with Mg with the formation of an undesirable MgCl 2 slag, melt losses in the form of MgCl 2 slag do not occur. However, the addition of elemental Mn in solid form has a negligible effect on the decrease in the Fe content in the melt.

В обычных методиках получения сплава Mg с применением MnCl2 в качестве восстановителя Fe полное время, необходимое для осаждения хлоридов и других примесей в виде шлама, например, на дно тигля, занимает значительный промежуток, зависящий от размера превращаемой в сплав загрузки. Например, получение сплава Mg экструзионного типа AZ 318 может потребовать дополнительной очистки, такой как (но без ограничения только этим) очистка флюсом с дополнительными затратами времени. Производство сплава AZ 318 экструзионного типа, как правило, включает следующие стадии.In conventional methods for producing an Mg alloy using MnCl 2 as a Fe reducing agent, the total time required for the precipitation of chlorides and other impurities in the form of sludge, for example, to the bottom of the crucible, takes a significant gap, depending on the size of the charge converted to the alloy. For example, the preparation of an extrusion type Mg alloy of AZ 318 may require additional purification, such as (but not limited to) flux purification with additional time. The production of extruded type AZ 318 alloy typically involves the following steps.

1. Плавление Mg в тигле, как правило, при 660-750oC.1. The melting of Mg in a crucible, as a rule, at 660-750 o C.

2. Взвешивание сплавообразующих компонентов, например алюминия (Al) и цинка (Zn), и их предварительное нагревание до 100oC с удалением любой присутствующей в металлах влаги. Подогретые металлы в твердом виде помещают затем в корзину или перфорированный контейнер, смонтированный таким образом, что частично находится ниже поверхности расплавленного Mg в тигле. Включают перемешивающее устройство, например импеллерную мешалку, перемешивающее расплавленный Mg таким образом, что расплав течет через корзину с омыванием твердых сплавообразующих компонентов, пока не будут достигнуты их температуры плавления или пока их компоненты не растворяются и не образуют сплав с Mg. В течение этого периода происходит падение температуры, поскольку добавляемые твердые металлы имеют более низкую, чем у расплавленного Mg температуру.2. Weighing alloy-forming components, for example aluminum (Al) and zinc (Zn), and their preliminary heating to 100 o C with the removal of any moisture present in the metals. The preheated metals in solid form are then placed in a basket or perforated container mounted in such a way that is partially located below the surface of the molten Mg in the crucible. A mixing device is included, for example, an impeller mixer, mixing molten Mg in such a way that the melt flows through the basket with washing the solid alloy-forming components until their melting points are reached or until their components dissolve and form an alloy with Mg. During this period, a drop in temperature occurs, since the added solid metals have a lower temperature than that of molten Mg.

3. После тщательного смешивания расплавленных Al и Zn с расплавленным Mg и повышения температуры расплава предпочтительно до примерно 720oC добавление к расплаву безводного MnCl2 в виде королька. Как и на предшествующей стадии для гарантирования требуемого сплавообразования расплав перемешивают импеллерной мешалкой.3. After thoroughly mixing the molten Al and Zn with the molten Mg and raising the temperature of the melt, preferably to about 720 ° C., an anhydrous MnCl 2 is added to the melt as a bead. As in the previous step, the melt is mixed with an impeller mixer to guarantee the required alloy formation.

4. Последующее охлаждение расплавленного сплава до температуры примерно 640oC, которая тем не менее достаточно высока для гарантированного осаждения на дно тигля хлоридов металлов и других примесей, в частности железа (Fe), образующего бинарные или тройные соединения с участием Mg, Al или Mn, MgCl2, образующийся при добавлении к расплаву MnCl2, также оставляют осаждаться на дно тигля в виде шлама.4. Subsequent cooling of the molten alloy to a temperature of about 640 ° C., which is nevertheless high enough to guarantee the precipitation of metal chlorides and other impurities, in particular iron (Fe), forming binary or ternary compounds with the participation of Mg, Al or Mn , MgCl 2 formed when MnCl 2 is added to the melt is also left to settle to the bottom of the crucible in the form of a slurry.

5. Декантирование расплавленного сплава и разлив в формы. 5. Decanting the molten alloy and spilling into molds.

6. Последующее удаление осадившегося на дно тигля шлама. Поскольку шлам все еще содержит представляющие ценность остатки Mg, его обычно рециркулируют. 6. Subsequent removal of sludge deposited to the bottom of the crucible. Because the sludge still contains valuable Mg residues, it is usually recycled.

Методики сплавообразования описаны в издании "Магний и соединения магния", обзор материалов, подготовленный H.B. Comstok, Министерство внутренних дел США, Горнорудный отдел, 1963, в частности, в главе под заглавием "Плавление и сплавообразование", стр. 54-59. Alloy formation techniques are described in the publication Magnesium and Magnesium Compounds, a review of materials by H.B. Comstok, US Department of the Interior, Mining Division, 1963, in particular, in the chapter entitled "Melting and Alloying", pp. 54-59.

В патенте США N 4891065, выданном 2 января 1990 г., раскрыт способ получения магния контактированием расплава со смесью элементного циркония (Zr) и элементного кремния (Si) с целью снижения загрязнения железом без введения в полученный Mg нежелательных количеств регулирующих элементов. US Pat. No. 4,891,065, issued January 2, 1990, discloses a method for producing magnesium by contacting a melt with a mixture of elemental zirconium (Zr) and elemental silicon (Si) in order to reduce iron contamination without introducing undesirable amounts of regulatory elements into the resulting Mg.

В патенте США N 4961783, выданном 9 октября 1990 г., раскрыт способ удаления из расплавленного магния примеси железа добавлением к расплаву смеси борсодержащего соединения и флюса. US Pat. No. 4,961,783, issued October 9, 1990, discloses a method for removing iron impurities from molten magnesium by adding a mixture of a boron-containing compound and flux to the melt.

В "Основах технологии магния", E.F. Emley, 1-е издание, 1966 г., Пергамон Пресс, указано, что Mn обычно добавляют к расплавленному Mg в виде порошка MnCl2, который при встряхивании дает на поверхности металла реакцию: MnCl2 + Mg = MgCl2 + Mn. При перемешивании расплава некоторое количество свободного Mn растворяется в Mg. Или же к расплавленному Mg может быть непосредственно добавлен электролитический Mn. В работе Emley E.F. сообщается, что эффективность Mn в образовании сплава обычно достигает 50-80%.The Foundations of Magnesium Technology, EF Emley, 1st Edition, 1966, Pergamon Press, states that Mn is usually added to molten Mg in the form of MnCl 2 powder, which when shaken gives the reaction on the metal surface: MnCl 2 + Mg = MgCl 2 + Mn. With melt mixing, a certain amount of free Mn dissolves in Mg. Alternatively, electrolytic Mn can be directly added to the molten Mg. Emley EF reports that the efficiency of Mn in alloy formation typically reaches 50-80%.

В серии технических документов SAE (Международный конгресс и выставка от 24-28 февраля 1992 г.), W.E. Mercer и др. приводится доклад под названием "Критические пределы загрязнения и показатели коррозии соленой водой сплава AE 42 магния". In a series of technical documents SAE (International Congress and Exhibition of February 24-28, 1992), W.E. Mercer et al. Cited a report entitled “Critical Limits of Pollution and Salt Water Corrosion Indices of Magnesium AE 42 Alloy”.

В патенте США N 4668170, выданном 13 января 1987 г., описан электромагнитный насос для циркулирования и перемешивания в сосуде расплавленного металла. Насос расположен в устойчивой к действию жидкого металла камере, через которую проходит канал насоса. US Pat. No. 4,668,170, issued Jan. 13, 1987, discloses an electromagnetic pump for circulating and stirring in a molten metal vessel. The pump is located in a chamber resistant to the action of liquid metal, through which the pump channel passes.

Цель изобретения состоит в создании способа получения сплава Mg, характеризующегося сравнительно высокой степенью чистоты и низким содержанием примеси железа. The purpose of the invention is to provide a method for producing an Mg alloy, characterized by a relatively high degree of purity and low content of iron impurities.

Другая цель изобретения состоит в усовершенствовании эффективности сплавообразования, повышении производительности, снижении производственных затрат и исключении выделения газообразной HCl и образованием MgCl2 в качестве нежелательных побочных продуктов в способе получения высокочистых сплавов Mg.Another objective of the invention is to improve the efficiency of alloy formation, increase productivity, reduce production costs and eliminate the release of gaseous HCl and the formation of MgCl 2 as undesirable by-products in the method of producing high-purity Mg alloys.

Еще одна цель изобретения состоит в создании способа получения высокочистого сплава Mg, особенно сплавов, содержащих 89% или более Mg, в которых примесь железа в сплаве снижена до менее чем 50 частей на миллион (ч./млн), предпочтительно менее 20 ч./млн, более предпочтительно менее 10 ч/мин. Содержание примесного Fe в менее чем 10 ч./млн особенно желательно для экструдируемых продуктов. Another objective of the invention is to provide a method for producing a high-purity Mg alloy, especially alloys containing 89% or more Mg, in which the admixture of iron in the alloy is reduced to less than 50 ppm (ppm), preferably less than 20 ppm. ppm, more preferably less than 10 ppm. An impurity Fe content of less than 10 ppm is particularly desirable for extrudable products.

Особая цель изобретения состоит в повышении эффективности сплавообразования способа изобретения путем плавления сплавообразующих компонентов перед добавлением расплавленных сплавообразующих компонентов к расплавленному Mg. A particular object of the invention is to increase the alloying efficiency of the method of the invention by melting alloy forming components before adding molten alloy forming components to molten Mg.

И еще одна цель изобретения состоит в добавлении к расплавленному Mg элементного Mn как такового или в виде порошковой смеси металлов, содержащей элементные Mn и Al, в сочетании с другими сплавообразующими компонентами в расплавленном состоянии со снижением в результате примеси Fe в сплаве. Образование в расплаве шлама MgCl2, а также выделение газообразной HCl, характерные для ныне существующих способов введения MnO2 в расплавленный Mg, в этом случае удается избежать
Еще одной целью изобретения является получение сплавов Mg с редкоземельными (РЗ) металлами путем введения РЗ металлов в расплавленном состоянии в расплавленный Mg с существенно улучшенной эффективностью сплавообразования. РЗ металл(ы) рекомендуют водить в расплавленный Mg в смеси с другими расплавленными образующими сплав металлами. При использовании методики изобретения эффективность сплавообразования для РЗ металлов превышает 80%, обычно выше 90% и более часто превышает 95%, если образующие сплав компоненты добавляют к расплавленному Mg в расплавленном состоянии.
And another objective of the invention is to add elemental Mn as such or in the form of a powder mixture of metals containing elemental Mn and Al to molten Mg, in combination with other alloy-forming components in the molten state, resulting in a reduction in Fe impurity in the alloy. The formation of MgCl 2 sludge in the melt, as well as the evolution of gaseous HCl, which are characteristic of the existing methods for introducing MnO 2 into molten Mg, in this case, can be avoided
Another objective of the invention is to obtain Mg alloys with rare-earth (RE) metals by introducing RE metals in the molten state into molten Mg with substantially improved alloy formation efficiency. RE metal (s) are recommended to be driven into molten Mg in a mixture with other molten metals forming the alloy. When using the methodology of the invention, the efficiency of alloy formation for rare-earth metals exceeds 80%, usually above 90% and more often exceeds 95% if the components forming the alloy are added to the molten Mg in the molten state.

И еще одной целью изобретения является предотвращение эмульгирования примесей, например оксидов и хлоридов, в расплаве применением электромагнитного (ЭМ) насоса в качестве перемешивающего устройства, а не накачивающего устройства. And another objective of the invention is to prevent the emulsification of impurities, such as oxides and chlorides, in the melt using an electromagnetic (EM) pump as a mixing device, and not a pumping device.

Другие цели и преимущества изобретения станут очевидны читателю из нижеследующих рекомендуемых воплощений изобретения. Other objectives and advantages of the invention will become apparent to the reader from the following recommended embodiments of the invention.

В типичных технологиях производства сплавов Mg применяется оборудование, включающее плавильный тигель или реторту, способные вместить необходимое количество расплавленного Mg, нагревательные приспособления, например газовую печь или электрическую спираль, для нагревания тигля до температуры, при которой Mg и другие сплавообразующие компоненты переходят в расплав, и перемешивающие устройства, например механическую мешалку, насос с воздушным приводом, электрический насос и т.п. для смешивания сплавообразующих компонентов с расплавленным Mg. Typical Mg alloy production techniques employ equipment including a melting crucible or retort capable of holding the required amount of molten Mg, heating devices, such as a gas furnace or electric coil, to heat the crucible to a temperature at which Mg and other alloy forming components melt, and mixing devices, for example a mechanical mixer, an air-driven pump, an electric pump, etc. for mixing alloy-forming components with molten Mg.

Образование сплавов Mg обычно проводят при 660-750oC, предпочтительно 690-730oC. Для получения сплавов Mg изобретения наиболее предпочтительна температура около 720oC. Хотя образование сплава по изобретению может быть осуществлено и вне указанного интервала, тем не менее температура ниже 660oC не приводит к хорошей сплавообразующей эффективности по отношению к части сплавообразующих компонентов, реально смешивающихся с Mg. Температура выше 750oC не требуется для достижения хорошей сплавообразующей эффективности, и ее применение приводит к излишним затратам энергии на нагревание тигля и сплава.The formation of Mg alloys is usually carried out at 660-750 o C, preferably 690-730 o C. To obtain the Mg alloys of the invention, a temperature of about 720 o C is most preferred. Although the formation of the alloy according to the invention can be carried out outside the specified range, the temperature is still lower 660 o C does not lead to a good alloy-forming efficiency with respect to part of the alloy-forming components, actually miscible with Mg. A temperature above 750 o C is not required to achieve good alloy forming efficiency, and its use leads to excessive energy consumption for heating the crucible and alloy.

Сплавы Mg, полученные способами настоящего изобретения, могут содержать самые различные металлы, как правило, называемые здесь сплавообразующими компонентами, сплавообразующими составляющими или сплавообразующими ингредиентами. Такие металлы включают (но без ограничения только наиболее часто применяемыми металлами), например Al, Zn, Mn, Si, Zr, Ti, Be, Cu, Li, Y, Ag, Th, один или несколько РЗ металлов группы лантанидов или их смеси. Для улучшения свойств и/или чистоты конкретного конечного сплава к первичному расплаву Mg могут быть добавлены и другие металлы, не указанные специально выше. Mg alloys obtained by the methods of the present invention can contain a wide variety of metals, generally referred to herein as alloying components, alloying components or alloying ingredients. Such metals include (but are not limited to only the most commonly used metals), for example Al, Zn, Mn, Si, Zr, Ti, Be, Cu, Li, Y, Ag, Th, one or more rare earth metals of the lanthanide group metals or mixtures thereof. To improve the properties and / or purity of a particular final alloy, other metals not specifically mentioned above may be added to the primary Mg melt.

Обычной практикой является также добавление сплавообразующих компонентов в ванну с расплавленным Mg, в которой Mg уже образовал сплав с необходимым количеством другого сплавообразующего компонента или компонентов. Соответственно, простая методика производства сплава AE42, например, состоит в плавлении сначала необходимого количества первичного Mg и затем получении сплава Mg с РЗ металлом добавлением целевого количества твердого РЗ металла или смеси РЗ металлов к расплаву. После этого образование сплава завершают добавлением к расплавленному сплаву Mg-РЗ других сплавообразующих компонентов, например, Al-Mn в твердом состоянии. It is also common practice to add alloy forming components to a bath of molten Mg, in which Mg has already formed an alloy with the required amount of another alloy forming component or components. Accordingly, a simple technique for producing an AE42 alloy, for example, is to first melt the required amount of primary Mg and then produce an Mg alloy with a rare-earth metal by adding the target amount of a solid rare-earth metal or a mixture of rare-earth metals to the melt. After that, the alloy formation is completed by adding other alloy-forming components, for example, Al-Mn in the solid state, to the molten alloy Mg-RE.

Образование сплавов с одним или несколькими редкоземельными (РЗ) металлами ряда лантанидов (например церия, лантана, празеодима, неодима и т.д. ) является хорошо изученной технологией. Однако в способах-прототипах только примерно 60% всего количества РЗ металлов, добавленных к расплаву, способно образовать сплав с расплавленным Mg. Это связано с тем, что РЗ металлы преимущественно восстанавливают MgCl2 и другие обычно встречающиеся хлориды, сопутствующие плавлению Mg и образованию его сплавов, в том числе и MnCl2 с образованием хлоридов РЗ металлов. В настоящем изобретении эффективность сплавообразования в случае РЗ металлов существенно улучшена. Так обычно достигаемая эффективность превышает 80%, как правило, превышает 90% и даже 95%.The formation of alloys with one or more rare-earth (RE) metals of a number of lanthanides (e.g. cerium, lanthanum, praseodymium, neodymium, etc.) is a well-studied technology. However, in the prototype methods, only about 60% of the total amount of RE metals added to the melt is capable of forming an alloy with molten Mg. This is due to the fact that RE metals predominantly reduce MgCl 2 and other commonly encountered chlorides that accompany melting of Mg and the formation of its alloys, including MnCl 2 with the formation of RE metal chlorides. In the present invention, the efficiency of alloy formation in the case of rare-earth metals is significantly improved. Thus, usually achieved efficiency exceeds 80%, as a rule, exceeds 90% and even 95%.

Способ образования сплава настоящего изобретения может быть использован для любого из целого ряда известных сплавов Mg со стандартными характеристиками, приведенными, например, в "Ежегоднике стандартов ASTM" 1988 г. под обозначениями В93, В94 и В275. The alloy formation method of the present invention can be used for any of a number of known Mg alloys with standard characteristics given, for example, in the 1988 ASTM Yearbook of Standards under the designations B93, B94 and B275.

Перемешивание расплавленного металла с помощью импеллерного насоса оказывает нежелательное воздействие на сдвиговые показатели любых суспендированных в расплаве нерастворимых примесей, например оксидов или хлоридов. Интенсивное сдвиговое воздействие на расплав может привести к эмульгированию нерастворимых примесей, в результате чего те остаются в суспензии более длительное время или в самом крайнем случае вовсе не осаждаются и остаются в суспензии. В настоящем изобретении применяются электромагнитный (ЭМ) насос как более эффективное перемешивающее устройство, не подвергающее расплавленный металл сдвиговому воздействию, поскольку у насоса нет движущихся частей. В связи с тем, что расплавленный сплав не подвергается сдвигу, любые нерастворимые примеси остаются в виде частиц крупного размера, которые более легко осаждаются на дно тигля, и могут быть отделены от расплава декантированием с получением в результате сплава более высокой чистоты. Mixing the molten metal with an impeller pump has an undesirable effect on the shear properties of any insoluble impurities suspended in the melt, such as oxides or chlorides. Intensive shear action on the melt can lead to emulsification of insoluble impurities, as a result of which they remain in suspension for a longer time or, in the most extreme case, do not precipitate at all and remain in suspension. The present invention uses an electromagnetic (EM) pump as a more efficient mixing device that does not shear the molten metal, since the pump does not have moving parts. Due to the fact that the molten alloy is not subjected to shear, any insoluble impurities remain in the form of large particles, which are more easily deposited on the bottom of the crucible, and can be separated from the melt by decantation, resulting in an alloy of higher purity.

ЭМ насос рекомендуется крепить на кожухе тигля, при этом насос по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, погружен в расплав. При использовании ЭМ насоса в способе настоящего изобретения удается избежать интенсивного перемешивания, при котором может быть разрушена поверхностная часть расплава. При повреждении поверхности расплавленного металла металл подвергается воздействию атмосферы с образованием в результате нежелательных оксидов металла. Соответственно, при использовании ЭМ насоса получают более чистые сплавы. Другие преимущества ЭМ насоса заключается в его обратимости и пониженном уровне шума по сравнению с обычно применяемыми механическими устройствами для перемешивания. An EM pump is recommended to be mounted on the crucible casing, while the pump is at least partially, preferably completely, immersed in the melt. By using an EM pump in the method of the present invention, intensive mixing is avoided, in which the surface part of the melt can be destroyed. If the surface of the molten metal is damaged, the metal is exposed to the atmosphere to form unwanted metal oxides as a result. Accordingly, using an EM pump, cleaner alloys are obtained. Other advantages of an EM pump are its reversibility and reduced noise level compared to commonly used mechanical mixing devices.

В способе изобретения один или несколько сплавообразующих компонентов помещают в твердом состоянии в первый тигель и доводят до температур плавления этих металлов. После перевода сплавообразующих компонентов в расплавленное состояние температуру уравнивают с температурой расплавленного Mg и затем вносят в ванну с расплавленным Mg. Обнаружено, что если применять такую методику, при добавлении к расплавленному Mg расплавленного Al происходит реакция, при которой температура расплава повышается на несколько градусов. Благоприятное повышение температуры способствует образованию сплава без необходимости в подаче дополнительного внешнего тепла к расплавленному сплаву в тигле. Из металлов быстро происходит образование сплава, и для достижения гомогенности металлы перемешивают. Такая методика проводит к высокой эффективности образования сплава с Al, достигающей по меньшей мере 95%, более часто по меньшей мере 98%. In the method of the invention, one or more alloy-forming components are placed in the solid state in the first crucible and brought to the melting points of these metals. After converting the alloy-forming components to the molten state, the temperature is equalized with the temperature of the molten Mg and then introduced into the bath with molten Mg. It was found that if this technique is applied, when molten Al is added to the molten Mg, a reaction occurs in which the temperature of the melt rises by several degrees. A favorable temperature increase contributes to the formation of the alloy without the need for additional external heat to be supplied to the molten alloy in the crucible. The formation of alloys quickly occurs from metals, and the metals are mixed to achieve homogeneity. This technique leads to a high efficiency of formation of an alloy with Al, reaching at least 95%, more often at least 98%.

Для получения сплава Mg высокой чистоты и с низким содержанием Fe традиционно применяют средства для очистки от Fe и его осаждения, например: Mn, Cr, Mg, Si и соединения указанных элементов. Приемлемый способ образования сплава Mn с Mg состоит, например, в добавлении безводного MnCl2 в отличие от простого растворения в расплаве Mg элементного Mn, что характерно для по существу всех других сплавообразующих элементов. Причина добавления MnCl2 вместо добавления элементного Mn как в чистом виде, так и в виде смеси заключается в том, что при этом значительно возрастает эффективность осаждения Fe, так же, как возрастает эффективность образования сплава с Mn. Неоднократными наблюдениями установлено, что содержание Mn в первичном Mg может быть повышено до значительно более высокого уровня добавлением MnCl2 по сравнению с уровнем, достигаемым при добавлении элементного Mn, например, в виде электролитических хлопьев.To obtain an Mg alloy of high purity and low Fe content, agents are traditionally used for purification of Fe and its deposition, for example: Mn, Cr, Mg, Si and compounds of these elements. An acceptable method of forming an alloy of Mn with Mg consists, for example, in adding anhydrous MnCl 2, as opposed to simply dissolving elemental Mn in a Mg melt, which is typical for essentially all other alloying elements. The reason for adding MnCl 2 instead of adding elemental Mn both in pure form or in the form of a mixture is that this significantly increases the deposition efficiency of Fe, as well as increases the efficiency of the formation of an alloy with Mn. Repeated observations showed that the content of Mn in primary Mg can be increased to a significantly higher level by the addition of MnCl 2 compared with the level achieved by adding elemental Mn, for example, in the form of electrolytic flakes.

Объяснение такого отличия двух источников Mn может заключаться в том, что элементный Mn образующийся in situ при добавлении MnCl2, т.е. по уравнению:
MnCl2+Mg (металл) _→ Mn(Mg p-p)+MgCl2
должен находится в фазе или соединении, значительно отличающихся от тех, которые образуются при растворении элементного Mn как в виде чистых электролитических хлопьев, так и в виде смеси 75% Al - 25% Mn.
The explanation of this difference between the two Mn sources may be that elemental Mn is formed in situ upon the addition of MnCl 2 , i.e. by the equation:
MnCl 2 + Mg (metal) _ → Mn (Mg pp) + MgCl 2
should be in phase or compound, significantly different from those that are formed upon dissolution of elemental Mn both in the form of pure electrolytic flakes and in the form of a mixture of 75% Al - 25% Mn.

Тот факт, что предварительное образование сплава элементного Mn или смеси Mn - Al с Al перед их добавлением к расплаву Mg, приводит к содержанию Fe, аналогичному тому, которое получают при добавлении эквивалентного количества MnCl2, предполагает образование в обоих случаях одной и той же активной фазы. Имея в виду существование переходного состояния фаза - соединение, участвующего в данном процессе, приходим к выводу об участии в нем гидрида, хотя об образовании подобных соединений Mn в общем ничего неизвестно. Основанием для этого служит тот факт, что в твердых образцах металла водород определяется с трудом. Al обладает гораздо меньшей способностью растворять водород, чем Mg и, как известно, Al образует устойчивые интерметаллические соединения с Mn и Fe. Фаза, осаждающаяся из одержащих Al сплавов Mg, идентифицирована как тройная интерметаллическая фаза, включающая переменные количества трех элементов: Al, Mn и Fe (Hillis и др., SAE Technical Paper Series - 1985, ч. 7). Другими исследователями фаза предположительно идентифицирована, как Al6Mn или Al4Mn (Lunder, Aune, IMA, 1990), однако анализом диффракцией рентгеновских лучей идентифицирован образец тройного осадка формулы Al5Mn2, в которой атом Mn неупорядоченно замещен переменными количествами Fe (железо образует изоморфное соединение с алюминием (Al5Fe2)).The fact that the preliminary formation of an elemental Mn alloy or a mixture of Mn - Al with Al before adding them to the Mg melt leads to an Fe content similar to that obtained by adding an equivalent amount of MnCl 2 , which implies the formation of the same active phase. Bearing in mind the existence of the transition state of the phase — the compound involved in this process, we come to the conclusion that hydride is involved in it, although nothing is generally known about the formation of such Mn compounds. The reason for this is the fact that hydrogen is difficult to determine in solid metal samples. Al has a much lower ability to dissolve hydrogen than Mg and, as is known, Al forms stable intermetallic compounds with Mn and Fe. The phase deposited from Al-containing Mg alloys has been identified as a triple intermetallic phase comprising variable amounts of three elements: Al, Mn and Fe (Hillis et al., SAE Technical Paper Series - 1985, part 7). Other researchers have allegedly identified the phase as Al 6 Mn or Al 4 Mn (Lunder, Aune, IMA, 1990), but an X-ray diffraction analysis identified a sample of a triple precipitate of the formula Al 5 Mn 2 in which the Mn atom is randomly replaced by varying amounts of Fe (iron forms an isomorphic compound with aluminum (Al 5 Fe 2 )).

Предполагается, что добавляемый элементный Mn неактивен вследствие образования гидридной фазы/соединения при длительном воздействии/хранении в присутствии атмосферной влаги. Если такая "гидридная фаза" предварительно образует сплав с расплавом Al, гидрид разрушается в результате совместного влияния таких факторов, как низкая растворимость водорода в Al и образование сравнительно устойчивой фазы Al. Именно эта фаза Al соединяется затем с содержащимся в расплаве Mg растворимым Fe с образованием менее растворимой тройной фазы Fe-Mn-Al. It is believed that the elemental Mn added is inactive due to the formation of a hydride phase / compound upon prolonged exposure / storage in the presence of atmospheric moisture. If such a "hydride phase" preliminarily forms an alloy with an Al melt, the hydride is destroyed as a result of the combined influence of factors such as the low solubility of hydrogen in Al and the formation of a relatively stable Al phase. It is this Al phase that then combines with soluble Fe contained in the Mg melt to form the less soluble ternary phase Fe-Mn-Al.

Соответственно добавление к расплаву Mg элементного Mn в твердом состоянии приводит к неэффективному образованию сплава с Mn и к плохому регулированию содержания Fe, если вообще поддается регулировке. Нами обнаружено, что элементный Mn в сочетании с Al в качестве сплавообразующего элемента в расплавленном состоянии при добавлении к расплаву Mg эффективно снижает содержание Fe в сплавах Mg до уровня ниже 40 ч./млн, что отвечает требованиям к сплавам высокой частоты. Accordingly, the addition of elemental Mn in the solid state to the Mg melt leads to inefficient formation of an alloy with Mn and to poor regulation of the Fe content, if at all amenable to adjustment. We found that elemental Mn in combination with Al as an alloying element in the molten state when Mg is added to the melt effectively reduces the Fe content in Mg alloys to below 40 ppm, which meets the requirements for high frequency alloys.

Вместо традиционного добавления к расплаву Mg соли MnCl2, эффективно осаждающей Fe, но в то же время вызывающей образование MgCl2 в газообразной HCl, в настоящем изобретении к расплаву Mg добавляют в расплавленном состоянии элементный Mn или смесь элементных Mn и Al. MgCl2, образующийся в этом случае при добавлении MnCl2, связывается в соль и в результате не присутствует в сплаве в виде Mg.Instead of the traditional addition of MnCl 2 salt to Mg melt, which effectively precipitates Fe, but at the same time causes MgCl 2 to form in gaseous HCl, in the present invention, elemental Mn or a mixture of elemental Mn and Al is added to the molten Mg melt. MgCl 2 formed in this case upon addition of MnCl 2 binds to the salt and as a result is not present in the alloy in the form of Mg.

Образование сплава рекомендует проводить в безфлюсовой системе (без соли), в которой не образуются нежелательные хлориды металлов. В безфлюсовой системе расплав защищают атмосферой газа, представляющего собой смесь менее 1% SF6 в примерно равных объемах сухого воздуха и CO2.The formation of the alloy is recommended in a flux-free system (without salt), in which unwanted metal chlorides are not formed. In a flux-free system, the melt is protected by an atmosphere of gas, which is a mixture of less than 1% SF 6 in approximately equal volumes of dry air and CO 2 .

MgCl2 реагирует с РЗ с образованием хлоридов РЗ согласно уравнению
2P3 (металл)+3MgCl2 _→ 2(P3)Cl3+3Mg (металл).
Однако при добавлении РЗ металла или смеси РЗ металлов, такой как, например, "миш-металл", содержащий 50% Ce, 25% La, 18% Nd и 75% Pr, в безфлюсовом процессе одновременно с добавлением в расплавленном состоянии элементного Mn или смеси элементных Mn и Al эффективность образования сплава с РЗ металлом или металлами значительно улучшается и составляет более 80%, чаще более 90% и обычно более 95%. Это заметное преимущество как при производстве свежего сплава, так и при рециркулировании скрапа РЗ сплава. Соответственно, непосредственным добавлением к жидкому Mg элементного Mn в жидком состоянии в качестве сплавообразующего компонента в сплавообразующем способе изобретения получают сплав РЗ с заметно более высокой эффективностью образования сплава с РЗ металлами, низким уровнем примеси Fe и отсутствием в расплаве MgCl2
После того как на основе вышеизложенного стали понятными признаки, преимущества и цели изобретения и прочее, для иллюстрации рекомендуемых воплощений изобретения приведены следующие примеры. Эти примеры не предназначены для ограничения объема изобретения, поскольку изобретение может быть реализовано в виде других в равной степени эффективных эквивалентных воплощений.
MgCl 2 reacts with RE to form RE chlorides according to the equation
2P3 (metal) + 3MgCl 2 _ → 2 (P3) Cl 3 + 3Mg (metal).
However, when adding a metal rare earth or a mixture of metal rare earths, such as, for example, a misch metal containing 50% Ce, 25% La, 18% Nd and 75% Pr, in a flux-free process simultaneously with the addition of elemental Mn in the molten state or mixtures of elemental Mn and Al, the efficiency of alloy formation with RE metal or metals is significantly improved and amounts to more than 80%, more often than 90% and usually more than 95%. This is a significant advantage both in the production of fresh alloy and in recycling scrap of rare-earth alloy. Accordingly, by direct addition of elemental Mn in liquid state to the liquid Mg as an alloying component in the alloying method of the invention, a rare-earth alloy is obtained with a significantly higher alloy formation efficiency with rare-earth metals, a low level of Fe impurity and the absence of MgCl 2 in the melt
Once based on the foregoing, the features, advantages and objectives of the invention and the like have become clear, the following examples are provided to illustrate the recommended embodiments of the invention. These examples are not intended to limit the scope of the invention, since the invention may be embodied as other equally effective equivalent embodiments.

Все проценты даны в процентах по массе. All percentages are given as a percentage by weight.

Пример 1 (Не являющийся примером изобретения)
Магниевый сплав A291D типа получают из загрузки в 203 фунтов (94,4 кг) первичного магния чистой 99,8%. Примесь железа в первичном Mg равна по меньшей мере 350 частям на миллион (ч./млн). Первичный магний плавят в тигле при 728oC под защитной атмосферой газа, состоящего из менее чем примерно 1% SF6 в смеси с равными количествами CO2 и воздуха. К расплаву Mg добавляют последовательно следующие твердые сплавообразующие компоненты: 20,8 фунта (9,44 кг) Al при температуре расплава Mg 728oC, затем 1,7 фунта (0,77 кг) при температуре расплава Mg 717oC и 2,9 фунта (1,32 кг) безводного королька MnCl2 при температуре расплава Mg 715oC. Температура расплава Mg падает после добавления к расплаву каждого твердого сплавообразующего компонента. В ходе добавления твердых сплавообразующих компонентов для ускорения их плавления и для получения гомогенного сплава расплав перемешивают. Затем сплав охлаждают до 643oC с постепенным осаждением из расплава на дно тигля металлических примесей. Анализ сплава показал следующее содержание металлов, %
Al - 8,6
Zn - 0,63
Mn - 0,22
Fe - 1 ч./млн.
Example 1 (Non-Example)
A291D type magnesium alloy is obtained from a charge of 203 pounds (94.4 kg) of primary magnesium of 99.9% pure. An admixture of iron in primary Mg is at least 350 parts per million (ppm). Primary magnesium is melted in a crucible at 728 ° C. under a protective atmosphere of a gas consisting of less than about 1% SF 6 in a mixture with equal amounts of CO 2 and air. The following solid alloy-forming components are successively added to the Mg melt: 20.8 pounds (9.44 kg) of Al at a Mg melt temperature of 728 ° C, then 1.7 pounds (0.77 kg) at a Mg melt temperature of 717 ° C and 2, 9 lbs (1.32 kg) of the anhydrous king of MnCl 2 at a melt temperature of Mg 715 ° C. The melt temperature of Mg drops after each solid alloy forming component is added to the melt. During the addition of solid alloy-forming components to accelerate their melting and to obtain a homogeneous alloy, the melt is mixed. Then the alloy is cooled to 643 o C with a gradual precipitation of the metal impurities from the melt to the bottom of the crucible. Analysis of the alloy showed the following metal content,%
Al - 8.6
Zn - 0.63
Mn - 0.22
Fe - 1 ppm

Данный пример показывает, что добавление MnCl2 эффективно снижает уровень примесного Fe в расплаве. Присутствие в расплаве Al также эффективно для уменьшения растворимости Fe, т.е. чем выше содержание Al, тем ниже растворимость Fe, что приводит к выпадению из расплава Fe в виде соединений Fe. Однако MnCl2 реагирует Mg с образованием MgCl2, который осаждается на дно тигля и удаляется в виде шлама. Добавление MnCl2 приводит к нежелательному выделению из расплава газообразной HCl.This example shows that the addition of MnCl 2 effectively reduces the level of impurity Fe in the melt. The presence of Al in the melt is also effective in reducing the solubility of Fe, i.e. the higher the Al content, the lower the solubility of Fe, which leads to precipitation of Fe in the form of Fe compounds. However, MnCl 2 reacts with Mg to form MgCl 2 , which precipitates to the bottom of the crucible and is removed as sludge. The addition of MnCl 2 leads to an undesirable evolution of gaseous HCl from the melt.

На эффективность процесса плавления нежелательно влияют потери энергии, связанные с добавлением к расплаву твердых сплавообразующих компонентов, имеющих значительно меньшую, чем расплав Mo температуру. The efficiency of the melting process is undesirably affected by energy losses associated with the addition of solid alloy-forming components to the melt having a temperature significantly lower than the Mo melt.

Анализ затрат при использовании MnCl2 показал, что только примерно 0,35% Mn расходуется в расплаве, поскольку на каждый фунт (0,454 кг) добавленного MnCl2 примерно 0,12 фунта (54 г) Mg теряется в виде шлама MgCl2.A cost analysis using MnCl 2 showed that only about 0.35% of Mn is consumed in the melt, since for every pound (0.454 kg) of added MnCl 2, about 0.12 pounds (54 g) of Mg is lost as MgCl 2 sludge.

Пример 2 (Не являющийся примером изобретения)
По той же общей методике Примера 1 сплав A291D получают без добавления MnCl2. Загрузку в 150 фунтов (63,1 кг) первичного магния плавят при 720oC. Через две минуты к расплавленному Mg при 720oC и вращающейся мешалке добавляют в виде твердых металлов предварительно нагретую загрузку в 15,2 фунта (6,9 кг) Al и загрузку в 1,4 фунта )0,64 кг) Zn. Еще через одиннадцать минут при 732oC к расплаву добавляют загрузку в 1,7 фунта (0,77 кг) твердого Mn - Al-отвердителя. Спустя 10 мин, температура расплава снижается до 724oC. Затем температуру расплава оставляют постепенно снижаться до 650oC. В течение промежутка снижения температуры присутствующие в расплаве механические примеси осаждаются из расплава и концентрируются на дне тигля. Из расплава отобран образец и подвергнут анализу. Анализ показал, что сплав содержит следующие элемента, %:
Al - 10%
Zn - 0,87%
Mn - 0,29%
Fe - 81 ч./млн.
Example 2 (Not an example of the invention)
Following the same general procedure of Example 1, the A291D alloy was prepared without the addition of MnCl 2 . A batch of 150 pounds (63.1 kg) of primary magnesium is melted at 720 ° C. After two minutes, a preheated batch of 15.2 pounds (6.9 kg) is added in the form of solid metals to molten Mg at 720 ° C. Al and a charge of 1.4 lbs) 0.64 kg) Zn. After another eleven minutes at 732 ° C., a charge of 1.7 pounds (0.77 kg) of solid Mn - Al curing agent was added to the melt. After 10 minutes, the temperature of the melt decreases to 724 ° C. Then, the temperature of the melt is allowed to gradually decrease to 650 ° C. During the temperature reduction period, the mechanical impurities present in the melt precipitate from the melt and concentrate on the bottom of the crucible. A sample was taken from the melt and analyzed. The analysis showed that the alloy contains the following elements,%:
Al - 10%
Zn - 0.87%
Mn - 0.29%
Fe - 81 ppm

Данный пример иллюстрирует то, что добавление в твердой форме Mn - Al-отвердителя не эффективно для осаждения примесного железа до приемлемого уровня максимум 40 ч./млн, как рекомендуется Книгой стандартов ASTM за 1988 г. Загрузка Al в 9% сама по себе способна снизить содержание примесного Fe до уровня, достигнутого в данном примере. This example illustrates that the addition of a solid Mn - Al curing agent is not effective for the deposition of impurity iron to an acceptable level of a maximum of 40 ppm, as recommended by the 1988 ASTM Book of Standards. Al loading of 9% alone can reduce Fe impurity content to the level achieved in this example.

Пример 3 (Пример изобретения)
По общей методике Примера 1 загрузку первичного Mg в 185,3 фунта (83,9 кг) помещают в тигель из нержавеющей стали на 300 фунтов (135,9 кг) и нагревают до 721oC, при которой Mg переходит в расплавленное состояние. Загрузку в 18,7 фунта (8,47 кг) расплавленного Al при 721oC выливают в расплавленный Mg. Для смешивания Mg с Al и получения гомогенного сплава применяют импеллерное перемешивающее устройство. Через 20 с, когда температура повышается до 725oC, отбирают образец сплава и затем образцы отбирают 9 мин с интервалом в 1 мин (см. табл.1).
Example 3 (Example of the invention)
According to the general procedure of Example 1, a 185.3 lb (83.9 kg) primary Mg charge is placed in a 300 lb (135.9 kg) stainless steel crucible and heated to 721 ° C., at which Mg goes into a molten state. A charge of 18.7 pounds (8.47 kg) of molten Al at 721 ° C. was poured into molten Mg. To mix Mg with Al and obtain a homogeneous alloy, an impeller mixing device is used. After 20 seconds, when the temperature rises to 725 ° C., an alloy sample is taken and then samples are taken for 9 minutes with an interval of 1 minute (see table 1).

Полученные результаты показывают, что быстрое и полное образование сплава уже происходит еще до момента отбора первого образца, спустя 20 с после добавления загрузки Al. The results obtained show that the rapid and complete formation of the alloy already occurs even before the first sample is taken, 20 s after the addition of the Al charge.

После добавления в тигель загрузки расплавленного Al никакого внешнего тепла к тиглю не подводится. Температура расплава, определяемая с интервалом в одну минуту, была следующей:
Приведенные в табл.2 данные показывают, что температура расплава повышается в момент добавления к расплавленному Mg расплавленного Al, т.е. без подвода к расплаву внешнего тепла. Это явление оказалось неожиданным и в настоящее время не может быть объяснено, хотя предполагается, что повышение температуры связано с экзотермической реакцией или реакцией растворения между Mg и Al. Повышение температуры отмечается, по существу, немедленно после добавления расплавленного Al к расплавленному Mg. Температура достигает максимума в пределах 1 мин после добавления и затем постепенно снижается. Согласно более ранним наблюдениям повышения температуры не происходит при добавлении в расплав твердого Al (со значительно более низкой температурой). Соответственно, добавление к расплаву Mg расплавленного Al дает неоспоримые преимущества, поскольку неожиданное повышение температуры приводит к более эффективному процессу образования сплава, не требующему дополнительных затрат времени или энергии, необходимых для поддержания расплава при температуре образования сплава или для доведения расплава вновь до целевой температуры.
After adding molten Al to the crucible, no external heat is supplied to the crucible. The melt temperature, determined with an interval of one minute, was as follows:
The data presented in Table 2 show that the temperature of the melt rises at the time of adding molten Al to the molten Mg, i.e. without supplying external heat to the melt. This phenomenon was unexpected and at present cannot be explained, although it is assumed that the temperature increase is associated with an exothermic reaction or a dissolution reaction between Mg and Al. An increase in temperature is noted essentially immediately after the addition of molten Al to molten Mg. The temperature reaches a maximum within 1 min after addition and then gradually decreases. According to earlier observations, temperature does not increase when solid Al (with a much lower temperature) is added to the melt. Accordingly, the addition of molten Al to the Mg melt gives undeniable advantages, since an unexpected increase in temperature leads to a more efficient alloy formation process that does not require additional time or energy required to maintain the melt at the alloy formation temperature or to bring the melt back to the target temperature.

Пример 4 (Пример изобретения)
В данном способе изобретения использована общая методика Примера 3 в следующем виде.
Example 4 (Example of the invention)
In this method of the invention, the general procedure of Example 3 is used as follows.

Загрузку первичного магния в 180 фунтов (81,7 кг) помещают в первый тигель и нагревают до температуры плавления в 721oC. Во второй тигель помещают загрузку алюминия в 18,2 фунта (8,31 кг) и нагревают до температуры плавления в 711oC. К расплавленному алюминию добавляют в 1,4 фунта (0,64 кг) обезвоженного твердого Zn, предварительно нагретого до 300oC. Спустя 10 мин расплавленный сплав Al - Zn перемешивают вручную керамическим стержнем при 700oC и затем дополнительно нагревают до 721oC. Расплавленную смесь Al - Zn (при 721oC) выливают в тигель с расплавленным Mg и для смешивания расплавленных металлов включают импеллерную мешалку. Через 3 мин определяют температуру сплава. Температура возрастает до 730oC.A 180 lb (81.7 kg) primary magnesium charge is placed in the first crucible and heated to a melting point of 721 ° C. A second batch of aluminum is charged at 18.2 pounds (8.31 kg) and heated to a melting point of 711 o C. To the molten aluminum is added 1.4 pounds (0.64 kg) of dehydrated solid Zn preheated to 300 o C. After 10 minutes, the molten Al - Zn alloy is manually stirred with a ceramic rod at 700 o C and then further heated to 721 o C. The melted mixture was Al - Zn (at 721 o C) was poured into the crucible with molten Mg and smesh Bani molten metals include impeller stirrer. After 3 minutes, determine the temperature of the alloy. The temperature rises to 730 o C.

Данным Примером вновь иллюстрируется то обстоятельство, что при добавлении к расплавленному Mg расплавленной смеси Al и Zn температура повышается без подвода к расплаву дополнительного тепла. Таким образом, повышение температуры не связано с добавлением только Al, но происходит также и при добавлении к расплаву первичного Mg смеси сплавообразующих компонентов в расплавленном состоянии. This Example again illustrates the fact that when a molten mixture of Al and Zn is added to the molten Mg, the temperature rises without adding additional heat to the melt. Thus, the temperature increase is not associated with the addition of Al alone, but also occurs when a mixture of alloy-forming components in the molten state is added to the primary Mg melt.

Пример 5 (Пример изобретения)
По общей методике Примера 1 сплав A291D получают без применения MnCl2. Загрузку в 150 фунтов (68,1 кг) первичного Mg плавят при 720oC. Следовательно партию металла получают из загрузки в 15,2 фунта (6,9 кг) Al, 1,4 фунта (0,64 кг) Zn и 1,7 фунта (0,77 кг) элементного Mn и плавят в отдельном тигле при 710oC. Расплавленные сплавобразующие компоненты Al - Zn - Mn затем добавляют к расплавленному Mg. После понижения температуры расплава до 650oC с целью осаждения из расплава металлических примесей из расплава отбирают образец. Анализ показал содержание в сплаве следующих элементов, %:
Al - 8,5,
Zn - 0,97,
Mn - 0,26,
Fe - 0,0006 (6 ч./млн).
Example 5 (Example of the invention)
By the general procedure of Example 1, the A291D alloy is obtained without the use of MnCl 2 . A batch of 150 pounds (68.1 kg) of primary Mg is melted at 720 ° C. Therefore, a batch of metal is obtained from a batch of 15.2 pounds (6.9 kg) of Al, 1.4 pounds (0.64 kg) of Zn and 1 , 7 lbs (0.77 kg) of elemental Mn and melted in a separate crucible at 710 ° C. The molten alloy forming components Al - Zn - Mn are then added to the molten Mg. After lowering the melt temperature to 650 ° C., a sample is taken from the melt to precipitate metallic impurities from the melt. The analysis showed the content of the following elements in the alloy,%:
Al - 8.5,
Zn - 0.97,
Mn - 0.26,
Fe - 0.0006 (6 ppm).

Данный пример показывает, что добавление Mn в расплавленном состоянии оказывается эффективным для снижения содержания примесного Fe до уровня гораздо более низкого, чем предусмотрено стандартом ASTM для сплава A291D (40 ч./млн). This example shows that the addition of Mn in the molten state is effective to reduce the content of impurity Fe to a level much lower than that provided by ASTM standard for alloy A291D (40 ppm).

Пример 6 (Пример изобретения)
Воспроизведена ранее описанная методика Примера 4, но с дополнительной стадией добавления смеси элементных Mn и Al к расплавленной Al - Zn смеси перед добавлением всей расплавленной Al - Zn - Mn смеси (сплавообразующий компонент) к расплавленному Mg. Применяемый Mn являлся продажной порошковой смесью 75% Mn и 25% Al. Сплавообразующая загрузка состояла из загрузов в 5,3 фунта (2,41 кг) Al, 1,8 фунта (0,82 кг) Zn и 2,6 фунта (1,18 кг) порошковой смеси Mn - Al. Сплавообразующий компонент нагревают в отдельном тигле до плавления.
Example 6 (Example of the invention)
The previously described procedure of Example 4 is reproduced, but with an additional step of adding a mixture of elemental Mn and Al to the molten Al - Zn mixture before adding the entire molten Al - Zn - Mn mixture (alloy forming component) to the molten Mg. The Mn used was a commercial powder blend of 75% Mn and 25% Al. The alloy forming load consisted of 5.3 lb (2.41 kg) Al, 1.8 lb (0.82 kg) Zn, and 2.6 lb (1.18 kg) of the Mn-Al powder mixture. The alloy forming component is heated in a separate crucible until melted.

Добавление смеси элементных Al и Mn к смеси Al - Zn позволяет получить сплав AZ 318, имеющий состав, указанный в "Ежегоднике стандартов ASTM" за 1988 г., под обозначением B275, Таблица X4.1, согласно которому максимально допустимый уровень примесного Fe ограничен 0,005% (50 ч./млн). Adding a mixture of elemental Al and Mn to an Al - Zn mixture makes it possible to obtain the alloy AZ 318 having the composition indicated in the ASTM Yearbook of Standards for 1988, under the designation B275, Table X4.1, according to which the maximum permissible level of impurity Fe is limited to 0.005 % (50 ppm).

Расплавленный сплав Al - Zn - Mn добавляют затем к расплавленному первичному магнию, содержащему минимум 350 ч./млн Fe. Расплав перемешивают, пока сплавообразующий компонент не образует сплав с расплавленным Mg. Расплав оставляют охлаждаться до 650oC с целью осаждения из расплава металлических примесей. Для анализа отобран образец. Сплав имеет следующий состав, %:
Mg - 96.5,
Al - 2,4,
Zn - 0,68,
Mn - 0,41,
Cu - 0,0006 (6 ч./млн),
Ni - 0,0004 (4 ч./млн),
Fe - 0,0002 (2 ч./млн).
The molten Al — Zn — Mn alloy is then added to the molten primary magnesium containing a minimum of 350 ppm Fe. The melt is mixed until the alloy forming component forms an alloy with molten Mg. The melt is allowed to cool to 650 ° C. in order to precipitate metallic impurities from the melt. A sample was taken for analysis. The alloy has the following composition,%:
Mg - 96.5,
Al - 2.4,
Zn - 0.68,
Mn - 0.41,
Cu - 0.0006 (6 ppm),
Ni - 0.0004 (4 ppm),
Fe - 0.0002 (2 ppm).

Данный пример показывает, что добавление расплавленного сплавообразующего компонента, т. е. смеси Al - Zn - Mn к расплавленному Mg приводит к значительному снижению уровня примесного Fe. Уровень примесных Cu, Ni и Fe вполне соответствует пределам, рекомендованным стандартам ASTM для расплава AZ 318. Анализ на Si не производился, поскольку Si не имеет решающего значения для эксплуатации сплава, и в то же время содержится в пределах, предписанных стандартом ASTM. Расплавленный сплавообразующий состав при осторожном перемешивании очень быстро образует сплав с расплавленным Mg. Mn соединяется с Fe и осаждается из расплава в виде нерастворимого соединения металлов, что приводит к заметному снижению уровня примесного Fe. This example shows that the addition of a molten alloy forming component, i.e., an Al - Zn - Mn mixture to molten Mg, leads to a significant decrease in the level of Fe impurity. The level of Cu, Ni, and Fe impurities fully corresponds to the limits recommended by ASTM standards for melt AZ 318. Si analysis was not performed, since Si is not critical for alloy operation, and at the same time it is within the limits prescribed by ASTM standard. With careful mixing, the molten alloy-forming composition very quickly forms an alloy with molten Mg. Mn combines with Fe and precipitates from the melt in the form of an insoluble metal compound, which leads to a noticeable decrease in the level of impurity Fe.

Практика введения расплавленного Mn ( в виде смеси Al - элементный Mn) не приводит к вредному выделению HCl. Проблем эксплуатации, связанных с вызываемой HCl коррозией оборудования и его элементов, не возникает. Способ изобретения приносит экономию, поскольку стоимость Mn в смеси элементных Mn - Al меньше стоимости металлического Mn в MnCl2.The practice of introducing molten Mn (in the form of a mixture of Al - elemental Mn) does not lead to harmful release of HCl. Operational problems associated with HCl-induced corrosion of equipment and its components do not arise. The method of the invention brings savings because the cost of Mn in a mixture of elemental Mn - Al is less than the cost of metallic Mn in MnCl 2 .

Пример 7 (Не являющийся примером изобретения)
По общей методике, приведенной в Примере 1, на литейном производстве в Фрипорте, Техас изготовлены слитки сплава AE42X1 общей массой 25520 фунтов (11586 кг). В ходе производственного процесса расплавленный Mg защищают от атмосферы флюсом М-130, состав солей которого хорошо известен специалистам. Загрузки Al, отвердителя Al - Be и PЗ металла добавляют к расплавленному Mg в виде твердых слитков. К расплаву добавлен MnCl2.
Example 7 (Not an example of the invention)
In accordance with the general methodology described in Example 1, castings of AE42X1 alloy with a total weight of 25,520 pounds (11586 kg) were manufactured at a foundry in Freeport, Texas. During the manufacturing process, molten Mg is protected from the atmosphere by M-130 flux, the salt composition of which is well known to those skilled in the art. Loads of Al, Al - Be hardener and PZ metal are added to the molten Mg in the form of solid ingots. MnCl 2 was added to the melt.

Применяемый тигель имеет вместимость в 5000 фунтов (2270 кг). Общее количество применяемых сплавообразующих компонентов было следующим, фунты:
Al - 1344 (610 кг),
PЗ (миш-металл) - 1250 (567,5 кг),
MnCl2 - 424 (215,2 кг),
Al - Be - 20,9 (9,5 кг).
The crucible used has a capacity of 5,000 pounds (2,270 kg). The total amount of alloy forming components used was as follows, pounds:
Al - 1344 (610 kg),
PZ (mish metal) - 1250 (567.5 kg),
MnCl 2 - 424 (215.2 kg),
Al - Be - 20.9 (9.5 kg).

Усередненным анализом 22 образцов (≈ 4 образца на партию металла) получены следующие результаты, %:
Al - 3,95,
Be - 2,62,
Mn - 0,297,
Fe - 0,001 (10 ч./млн),
Be - 0,00062 (6,2 ч./млн).
The average analysis of 22 samples (≈ 4 samples per batch of metal) obtained the following results,%:
Al - 3.95,
Be - 2.62,
Mn - 0.297,
Fe - 0.001 (10 ppm),
Be - 0.00062 (6.2 ppm).

На основе усередненного анализа получены следующие эффективности для каждого металлического компонента, %:
Al - 86,
РЗ - 61,
Be - 17,
Mn - 42.
Based on an average analysis, the following efficiencies were obtained for each metal component,%:
Al - 86,
RE - 61,
Be - 17,
Mn - 42.

В данном процессе образуется нежелательное количество газообразной HCl. Кроме того, эффективность сплавообразования для Al, РЗ миш-металла и Mn значительно ниже эффективности сплавообразования, достигаемой в способе изобретения. In this process, an undesirable amount of gaseous HCl is formed. In addition, the alloying efficiency for Al, RE of the target metal and Mn is significantly lower than the alloying efficiency achieved in the method of the invention.

Пример 8 (Не являющийся примером изобретения)
Загрузку первичного Mg в 81 фунт (36,8 кг) плавят в тигле вместимостью в 90 фунтов (40,86 кг) под окислительной защитной атмосферой SF6, CO2 и воздуха.
Example 8 (Not an example of the invention)
A 81 pound (36.8 kg) primary Mg charge is melted in a crucible with a capacity of 90 pounds (40.86 kg) under an oxidizing protective atmosphere of SF 6 , CO 2 and air.

Для последующего добавления к расплавленному Mg приготовлены следующие сплавообразующие компоненты, г:
Al - 362,2
Отвердитель Al - Be - 14,5 (Al 95% - Be 5%),
Mn - 154,
Nd (95% чистоты) - 377,7.
For subsequent addition to the molten Mg, the following alloy-forming components were prepared, g:
Al - 362.2
Hardener Al - Be - 14.5 (Al 95% - Be 5%),
Mn - 154,
Nd (95% purity) - 377.7.

Перед добавлением в твердом виде все сплавообразующие компоненты предварительно нагреты до минимальной температуры в 100oC. Для достижения гомогенности металлов в сплаве расплавленный металл перемешивают в ходе добавления сплавообразующих компонентов с помощью импеллера морского типа. Вначале первичный Mg нагревают до 760oC. Элементный Mn добавляют в течение 35 мин. Температуру металла затем снижают до 755oC, и добавляют отвердитель Al - Be и загрузку Al. Двумя минутами позже к расплаву добавляют Nd, и сплавляют с расплавленным Mg в течение 15 мин. Температуру снижают до 700oC для осаждения из расплава примесей металла, и из расплава отбирают образцы.Before adding in solid form, all alloy-forming components are preheated to a minimum temperature of 100 o C. To achieve homogeneity of metals in the alloy, the molten metal is mixed during the addition of alloy-forming components using a marine type impeller. Initially, the primary Mg is heated to 760 ° C. Elemental Mn is added over 35 minutes. The metal temperature is then lowered to 755 ° C. and Al-Be hardener and Al charge are added. Two minutes later, Nd was added to the melt, and alloyed with molten Mg for 15 minutes. The temperature was lowered to 700 ° C. to precipitate metal impurities from the melt, and samples were taken from the melt.

Приняв за 100% теоретическую эффективность сплавообразования, теоретический анализ полученного сплава сравнивают с практическим анализом. Taking as 100% the theoretical efficiency of alloy formation, the theoretical analysis of the obtained alloy is compared with a practical analysis.

Приведенные в табл.3 данные показывают, на практике эффективность сплавообразования превышает 100%-ную теоретическую эффективность. Это, вероятно, результат окисления некоторого количества исходной загрузки первичного Mg, в результате чего уменьшается количество первичного Mg, доступного для образования сплава, или результат приемлемой ошибки анализа. The data given in table 3 show, in practice, the efficiency of alloy formation exceeds 100% theoretical efficiency. This is probably the result of oxidation of a certain amount of the initial charge of primary Mg, resulting in a decrease in the amount of primary Mg available for alloy formation, or the result of an acceptable analysis error.

Пример 9 (Пример изобретения)
В первый тигель вместимостью 325 фунтов (147,6 кг) помещают загрузку в 279,8 фунта (127 кг) первичного Mg и держат под защитой атмосферной смеси SF6 и равных частей CO2 и воздуха. Во второй тигель вместимостью 25 фунтов (11,35 кг) помещают загрузку Al в 13,3 фунта (6,04 кг). Оба тигля нагревают до 720oC. Температуру расплавленного Mg повышают до 752oC, после чего для гарантирования гомогенности расплава включают импеллерную мешалку. Двумя минутами позже к при 765oC к расплавленному Mg добавляют загрузку в 8,3 фунта (3,77 кг) смеси твердых РЗ металлов, содержащую 53% церия, 23% лантана, 18% неодима, 5% празеодима и 1% прочих компонентов. Через пятнадцать минут к расплаву Al добавляют загрузку в 0,591 кг смеси элементных Mn - Al (75% Mn, 25% Al) и загрузку в 30 г отвердителя Al - Be и перемешивают керамическим стержнем. Расплав Al имеет температуру 725oC. Тринадцать минут спустя, к сплаву Mg - РЗ металлы при 720oC добавляют нагретый до 710oC сплав Al - Mn - Be. В тигле остается сплав Al - Mn - Be в количестве 1,33 фунта (0,6 кг). Через 1,5 мин температура расплава повышается до 727oC, после чего сплав оставляют постепенно охлаждаться до 680oC с осаждением из расплава металлических примесей. Полученный расплав декантируют и разливают в формы. Образцы, отобранные из некоторых полученных литьем слитков, дают следующие результаты анализа (в скобках эффективность сплавообразования), %:
Al - 3,8 (92%),
РЗ - 2,72 (98,9),
Mn - 0,17 (58,6%),
Cu - 0,0022 -22 ч./млн,
Ni - 0,0002 - 2 ч./млн,
Fe - 0,0018 - 18 ч./млн,
Be - 0,0005 (55,6%)
Приведенные данные показывают, что эффективность сплавообразования для РЗ металлов значительно выше по сравнению с показателями, достигаемыми в практикуемых в настоящее время технологиях образования сплавов (см. Пример 7). РЗ металлы не выпадают из расплава с Mn со снижением эффективности сплавообразования до величины в интервале 50 - 80%, характерных для ныне существующих технологий, в которых Mn добавляют в расплав в твердом виде или в виде MnCl2. Уровень примесного Fe вполне соответствует интервалу, приемлемому для сплавов высокой чистоты.
Example 9 (Example of the invention)
In a first crucible with a capacity of 325 pounds (147.6 kg), a charge of 279.8 pounds (127 kg) of primary Mg was placed and kept under the protection of an atmospheric mixture of SF 6 and equal parts of CO 2 and air. In a second crucible with a capacity of 25 pounds (11.35 kg), an Al charge of 13.3 pounds (6.04 kg) was placed. Both crucibles are heated to 720 ° C. The temperature of the molten Mg is increased to 752 ° C., after which an impeller stirrer is switched on to guarantee the homogeneity of the melt. Two minutes later, at 765 ° C., a charge of 8.3 pounds (3.77 kg) of a solid metal rare-earth metal mixture containing 53% cerium, 23% lanthanum, 18% neodymium, 5% praseodymium, and 1% other components was added to the molten Mg. . Fifteen minutes later, a load of 0.591 kg of a mixture of elemental Mn - Al (75% Mn, 25% Al) and a load of 30 g of Al - Be hardener were added to the Al melt and mixed with a ceramic rod. Al melt having a temperature of 725 o C. Thirteen minutes later, to the alloy Mg - rare-earth metals at 720 o C was added heated to 710 o C alloy Al - Mn - Be. 1.31 pounds (0.6 kg) of Al - Mn - Be alloy remains in the crucible. After 1.5 minutes, the melt temperature rises to 727 o C, after which the alloy is allowed to gradually cool to 680 o C with the deposition of metal impurities from the melt. The resulting melt is decanted and poured into molds. Samples taken from some ingots obtained by casting give the following analysis results (in parentheses the efficiency of alloy formation),%:
Al - 3.8 (92%),
RE - 2.72 (98.9),
Mn - 0.17 (58.6%),
Cu - 0.0022 -22 ppm,
Ni - 0.0002 - 2 ppm,
Fe - 0.0018 - 18 ppm,
Be - 0.0005 (55.6%)
The above data show that the efficiency of alloy formation for rare-earth metals is significantly higher compared to the indicators achieved in currently practiced alloy formation technologies (see Example 7). RE metals do not fall out of the melt with Mn with a decrease in the efficiency of alloy formation to a value in the range of 50 - 80%, which are characteristic of current technologies in which Mn is added to the melt in solid form or in the form of MnCl 2 . The level of Fe impurity is quite consistent with the range acceptable for high purity alloys.

В методику образования сплава могут быть внесены изменения без отхода от духа и объема настоящего изобретения. The alloy formation technique may be modified without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (5)

1. Способ получения магниевого сплава, включающий внесение в первый тигель магния, нагревание его выше 660oС до расплавления, перемешивание магниевого расплава до гомогенного состояния, внесение во второй тигель сплавообразующего компонента, содержащего алюминий и марганец, его расплавление, введение расплавленного сплавообразующего компонента и смешивание расплавленного магния и расплавленного сплавообразующего компонента с быстрым образованием сплава, отличающийся тем, что при перемешивании магниевого расплава до гомогенного состояния над поверхностью расплава создают окислительный защитный газовый слой.1. A method of producing a magnesium alloy, comprising introducing magnesium into the first crucible, heating it above 660 ° C. until molten, mixing the magnesium melt to a homogeneous state, introducing an alloying component containing aluminum and manganese into the second crucible, melting it, introducing a molten alloying component, and mixing molten magnesium and molten alloy-forming component with rapid formation of the alloy, characterized in that when mixing the magnesium melt to a homogeneous state oyaniya above the melt surface creates oxidizing protective gas layer. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сплавообразующий компонент выбирают из группы: алюминий, цинк, марганец, кремний, цирконий, кальций, бериллий, иттрий, серебро, по меньшей мере один редкоземельный металл (РЗМ) ряда лантаноидов или их смеси. 2. The method according to p. 1, characterized in that the alloy forming component is selected from the group: aluminum, zinc, manganese, silicon, zirconium, calcium, beryllium, yttrium, silver, at least one rare earth metal (REM) of a number of lanthanides or a mixture thereof . 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве РЗМ используют миш-металл, содержащий, мас. 3. The method according to p. 2, characterized in that as REM use a misch metal containing, by weight. Церий 53
Лантан 23
Неодим 18
Празеодим 5
Другие металлы 1
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед введением сплавообразущего компонента в магниевый расплав вводят по меньшей мере один из РЗМ ряда лантаноидов в твердом состоянии, расплавляют его в магниевом расплаве и добавляют к расплавленной смеси Mg-РЗМ сплавообразующий компонент в расплавленном состоянии с достижением степени усвоения РЗМ сплавом более 80%
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после смешивания расплава магния и сплавообразующего компонента осуществляют охлаждение расплава в течение времени, достаточного для осаждения на дно тигля нерастворимых примесей, разливку сплава в форму или литьевую изложницу, охлаждение формованного или литого сплава с образованием продукта, содержащего примесь железа менее 50 ч. на 1 млн ч.
Cerium 53
Lanthanum 23
Neodymium 18
Praseodymium 5
Other metals 1
4. The method according to p. 1, characterized in that at least one of the rare-earth metals of a number of lanthanides in the solid state is introduced into the magnesium melt before the alloy-forming component is introduced into the magnesium melt, it is melted in the magnesium melt and the alloy-forming component in the molten state is added to the molten Mg-REM mixture. with the achievement of the degree of assimilation of rare-earth metals by alloy more than 80%
5. The method according to p. 1, characterized in that after mixing the magnesium melt and the alloy-forming component, the melt is cooled for a time sufficient to precipitate insoluble impurities on the crucible bottom, the alloy is cast into a mold or injection mold, and the molded or cast alloy is cooled to form a product containing an admixture of iron of less than 50 hours per 1 million hours
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют расплавленный магний, свободный от хлорида магния. 6. The method according to p. 1, characterized in that they use molten magnesium free of magnesium chloride. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс ведут с образованием сплава, содержащего примеси железа в количестве менее 20 ч. на 1 млн. 7. The method according to p. 1, characterized in that the process is conducted with the formation of an alloy containing impurities of iron in an amount of less than 20 hours per 1 million
RU95109879A 1992-10-21 1993-06-30 Method of preparing magnesium alloy RU2103404C1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/964,322 1992-10-21
US07/964.322 1992-10-21
US07/964,322 US5248477A (en) 1991-09-12 1992-10-21 Methods for producing high purity magnesium alloys
PCT/US1993/006180 WO1994009168A1 (en) 1992-10-21 1993-06-30 Methods for producing high purity magnesium alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95109879A RU95109879A (en) 1997-01-27
RU2103404C1 true RU2103404C1 (en) 1998-01-27

Family

ID=25508408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95109879A RU2103404C1 (en) 1992-10-21 1993-06-30 Method of preparing magnesium alloy

Country Status (11)

Country Link
JP (1) JPH08502321A (en)
AU (1) AU681593B2 (en)
BR (1) BR9307381A (en)
CA (1) CA2147265A1 (en)
FR (1) FR2697030B1 (en)
GB (1) GB2286829B (en)
IL (1) IL106487A (en)
IT (1) IT1264958B1 (en)
NO (1) NO951508L (en)
RU (1) RU2103404C1 (en)
WO (1) WO1994009168A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788888C1 (en) * 2022-05-04 2023-01-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method for producing magnesium alloy

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101460572B1 (en) * 2013-01-10 2014-11-13 현대성우오토모티브코리아 주식회사 Stalk of Low Pressure Die Casting Machine for Magnesium Alloy and of Low Pressure Die Casting Machine having the same
CN113416873B (en) * 2021-06-28 2023-01-20 晋中学院 Rare earth magnesium alloy plate with high electromagnetic shielding effect and preparation method thereof
CN116043050B (en) * 2023-02-07 2024-06-07 苏州英诺科医疗科技有限公司 Preparation process of medical magnesium alloy material with low iron content

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2264309A (en) * 1940-03-09 1941-12-02 Dow Chemical Co Magnesium base alloy
US2813023A (en) * 1955-08-11 1957-11-12 Dow Chemical Co Method of making a magnesium-base alloy containing aluminum and zinc
US4179287A (en) * 1978-12-19 1979-12-18 Union Carbide Corporation Method for adding manganese to a molten magnesium bath
US5055254A (en) * 1989-10-05 1991-10-08 Timminco Limited Magnesium-aluminum-zinc alloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788888C1 (en) * 2022-05-04 2023-01-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method for producing magnesium alloy

Also Published As

Publication number Publication date
NO951508D0 (en) 1995-04-20
GB2286829A (en) 1995-08-30
AU681593B2 (en) 1997-09-04
CA2147265A1 (en) 1994-04-28
BR9307381A (en) 1999-08-31
IL106487A (en) 1997-04-15
FR2697030B1 (en) 1995-04-07
FR2697030A1 (en) 1994-04-22
GB2286829B (en) 1996-11-13
RU95109879A (en) 1997-01-27
WO1994009168A1 (en) 1994-04-28
AU4656093A (en) 1994-05-09
GB9508097D0 (en) 1995-06-21
ITMI931599A1 (en) 1995-01-20
IL106487A0 (en) 1993-11-15
IT1264958B1 (en) 1996-10-17
NO951508L (en) 1995-04-20
ITMI931599A0 (en) 1993-07-20
JPH08502321A (en) 1996-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5238646A (en) Method for making a light metal-rare earth metal alloy
EP0486552B1 (en) CASTING OF MODIFIED Al BASE-Si-Cu-Ni-Mg-Mn-Zr HYPEREUTECTIC ALLOYS
US4681623A (en) Process for producing alloy powder containing rare earth metals
EP2481822A1 (en) Magnesium-aluminum based alloy with grain refiner
US4786319A (en) Proces for the production of rare earth metals and alloys
US5248477A (en) Methods for producing high purity magnesium alloys
Schuster et al. The recycling and reclamation of metal-matrix composites
CN112281014A (en) Preparation method of rare earth alloyed magnesium-lithium alloy or aluminum-lithium alloy
JPH0364574B2 (en)
JP2000104136A (en) Magnesium alloy having fine crystal grain and its production
WO2003095689A1 (en) Grain refining agent for cast magnesium products
RU2103404C1 (en) Method of preparing magnesium alloy
US3257199A (en) Thermal reduction
GB2299099A (en) Process for producing grain refining master alloys.
CN113201659B (en) Zr composite salt for refining magnesium alloy melt and preparation and use methods thereof
EP1460141B1 (en) Method for the production a magnesium-based alloy
US4432936A (en) Method for adding insoluble material to a liquid or partially liquid metal
EP1466038B1 (en) Magnesium-zirconium alloying
KR101591629B1 (en) Method for manufacturing Al-Mg alloy under the melting point of magnesium
JP3904035B2 (en) Heat-resistant magnesium alloy
US3951764A (en) Aluminum-manganese alloy
JP3049874B2 (en) Method for producing alloy powder containing rare earth metal
CN111304474A (en) Al-Ti-B-Sr-RE intermediate alloy and preparation method thereof
KR101428593B1 (en) Grain refiner for aluminum contained magnesium alloys, method for producing magnesium alloys and magnesium alloys produced by the method
JPH079113A (en) Production of composite material