專利名稱：鎂合金玻璃體覆蓋熔劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鎂合金玻璃體覆蓋熔劑及其生產(chǎn)方法，生產(chǎn)一種使用過(guò)程中呈玻璃體且作用時(shí)間很長(zhǎng)的鎂合金覆蓋熔劑，以防止鎂合金熔煉過(guò)程中的氧化與燃燒。屬于金屬材料及冶金類領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、比強(qiáng)度比剛度高、減振性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)及易于回收等性能特點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視鎂合金的研究和開發(fā)，并已將鎂合金廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍工、航空航天、汽車和電子信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，有著十分廣闊的市場(chǎng)前景。
但鎂合金的化學(xué)活性很強(qiáng)，在空氣中容易氧化燃燒，且生成的氧化膜是疏松的，不能起保護(hù)作用。特別在高溫情況下，氧化反應(yīng)放出的熱量若不能及時(shí)散發(fā)，則很容易燃燒。因此，鎂合金熔煉過(guò)程中必須采取防止氧化、燃燒的措施。如采用覆蓋熔劑或保護(hù)性氣體，隔絕氧氣與鎂液的接觸，這與一般鋁合金熔化工藝是不同的。
目前生產(chǎn)中普遍使用RJ系列熔劑[如文獻(xiàn)《有色鑄造合金及熔煉》，(陸樹蓀等，國(guó)防工業(yè)出版社，1983年5月出版，P195-199)中所描述]，RJ系列熔劑是由無(wú)水光鹵石為主添加一些氟化物、氯化物組成的。該熔劑的密度比鎂合金液大，使用過(guò)程中會(huì)逐漸下沉，需不斷添加熔劑以維持保護(hù)效果，故熔劑的用量大。另一方面，該熔劑覆蓋作用不持久，保護(hù)效果也不佳，保護(hù)時(shí)間很短，約1小時(shí)。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，表面熔劑層“老化”，有時(shí)液面上會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)短不一的寬2-3mm裂紋，造成鎂熔體液面裸露出來(lái)，發(fā)生氧化燃燒。實(shí)際生產(chǎn)和研究中，鎂熔體有時(shí)需要加熱到760-800℃的高溫，如果沒有很好的保護(hù)，此時(shí)的鎂熔體吸氣和氧化特別嚴(yán)重，甚至劇烈燃燒，而目前普遍使用的RJ系列熔劑在760-800℃的高溫下的保護(hù)效果極差，無(wú)法滿足保護(hù)要求。此外，RJ系列熔劑造渣能力低，且與鎂熔體的分離性差，易裹入鎂熔體內(nèi)形成熔劑夾雜。
綜上所述，為提高鎂合金熔煉過(guò)程中的保護(hù)效果，研究一種新型的覆蓋效果好、造渣能力強(qiáng)的鎂合金覆蓋熔劑是擴(kuò)大鎂合金鑄件生產(chǎn)和提高質(zhì)量的一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鎂合金覆蓋劑的不足之處，提出一種在金屬熔煉過(guò)程中能形成完整嚴(yán)密的覆蓋層，對(duì)鎂熔體中夾雜物有較強(qiáng)的吸附能力，且易于與鎂熔體分離的新型鎂合金玻璃體覆蓋熔劑。該熔劑在鎂熔體的高溫作用下呈玻璃態(tài)懸浮在鎂液表面，保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)久，且不易混入合金液而形成熔劑夾雜。
為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明提供的鎂合金熔劑的化學(xué)組成在現(xiàn)有熔劑的基礎(chǔ)上作了較大調(diào)整，并加入了造渣劑和玻璃化劑。其成分質(zhì)量百分比范圍為45-65％氯化鎂、10-22％氯化鉀、10-22％氯化鈉、2-10％氯化鈣、3-10％氟化鈣、2-8％氧化鎂、2-6％造渣劑冰晶石、0.5-5％的玻璃化劑，其中的玻璃化劑為氧化硼和/或硼酸鈉。
本發(fā)明鎂合金玻璃體覆蓋熔劑的生產(chǎn)方法為將坩堝升溫到一定溫度后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氧化鎂和冰晶石，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣和玻璃化劑硼化物，升溫到750-790℃，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機(jī)輾磨成粉狀，用20-40號(hào)篩過(guò)篩。配好的熔劑應(yīng)裝入密閉容器中備用。
本發(fā)明的使用工藝為在熔煉爐中加入工業(yè)純鎂或者鎂合金錠，采用2-3％的覆蓋熔劑，先在爐內(nèi)撒入少量覆蓋劑，爐內(nèi)溫度高于500℃以后，覆蓋劑逐漸熔化，熔劑在鎂錠表面鋪開，鎂錠沒有發(fā)生氧化燃燒。鎂錠溫度繼續(xù)升高并且逐步熔化，鎂錠完全融化后，繼續(xù)在鎂液表面撒覆蓋劑，覆蓋劑迅速在鎂液表面熔化發(fā)泡并鋪展開，覆蓋在鎂液表面隔絕空氣，鎂液表面不產(chǎn)生氧化燃燒。
本發(fā)明提供的鎂合金玻璃體覆蓋熔劑具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，熔劑中加入的玻璃化劑硼化物使渣相物理化學(xué)性質(zhì)有所改變，該熔劑在高溫下成為玻璃態(tài)。使用過(guò)程中，本發(fā)明的玻璃體熔劑不會(huì)象普通的無(wú)機(jī)混合鹽熔劑一樣在鎂熔體內(nèi)部的液體擾動(dòng)下出現(xiàn)裂紋，增強(qiáng)了保護(hù)效果，延長(zhǎng)了保護(hù)時(shí)間，保護(hù)效果持續(xù)3.5小時(shí)以上。此外，本發(fā)明的玻璃體熔劑能夠吸附和溶解氧化夾雜，并對(duì)熔體中的氫具有很強(qiáng)的吸附和保持能力，使合金組織中氧化夾雜和氣孔明顯減少。本發(fā)明熔劑具有合適的熔點(diǎn)、密度、粘度及表面張力，造渣能力強(qiáng)，且不易產(chǎn)生熔劑夾雜。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1鎂合金玻璃體覆蓋熔劑成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))65％氯化鎂(MgCl2)、10％氯化鉀(KCl)、10％氯化鈉(NaCl)、3％氯化鈣(CaCl2)、3％氟化鈣(CaF2)、2％氧化鎂(MgO)、6％冰晶石(Na3AlF6)、1％氧化硼(B2O3)。
本鎂合金玻璃體覆蓋熔劑的生產(chǎn)方法為將坩堝升溫到約350℃后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氧化鎂和冰晶石，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣和氧化硼，升溫到770℃左右，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機(jī)輾磨成粉狀，用20號(hào)篩過(guò)篩。配好的熔劑應(yīng)裝入密閉容器中備用。
使用時(shí)，在工業(yè)用鎂熔煉爐中加入工業(yè)純鎂或鎂合金，采用2％的覆蓋劑，先在爐內(nèi)撒入少量覆蓋劑，爐內(nèi)溫度高于500℃以后，覆蓋劑逐漸熔化，熔劑在鎂錠表面鋪開，鎂錠沒有發(fā)生氧化燃燒。鎂錠溫度繼續(xù)升高并且逐步熔化，鎂錠完全融化后，繼續(xù)在鎂液表面撒覆蓋劑，覆蓋劑迅速在鎂液表面熔化并鋪展開，覆蓋在鎂液表面隔絕空氣，鎂液表面不產(chǎn)生氧化燃燒，這種保護(hù)效果持續(xù)4小時(shí)以上。
實(shí)施例2鎂合金玻璃體覆蓋熔劑成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))50％氯化鎂(MgCl2)、20％氯化鉀(KCl)、10％氯化鈉(NaCl)、2％氯化鈣(CaCl2)、9％氟化鈣(CaF2)、2％氧化鎂(MgO)、2％冰晶石(Na3AlF6)、5％硼酸鈉(Na2B4O7)。
本鎂合金玻璃體覆蓋熔劑的生產(chǎn)方法為將坩堝升溫到約350℃后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氧化鎂和冰晶石，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣和硼酸鈉，升溫到790℃左右，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機(jī)輾磨成粉狀，用30號(hào)篩過(guò)篩。配好的熔劑應(yīng)裝入密閉容器中備用。
使用時(shí)，在工業(yè)用鎂熔煉爐中加入工業(yè)純鎂或鎂合金，采用2.5％的覆蓋劑，先在爐內(nèi)撒入少量覆蓋劑，爐內(nèi)溫度高于500℃以后，覆蓋劑逐漸熔化，熔劑在鎂錠表面鋪開，鎂錠沒有發(fā)生氧化燃燒。鎂錠溫度繼續(xù)升高并且逐步熔化，鎂錠完全融化后，繼續(xù)在鎂液表面撒覆蓋劑，覆蓋劑迅速在鎂液表面熔化并鋪展開，覆蓋在鎂液表面隔絕空氣，鎂液表面不產(chǎn)生氧化燃燒，這種保護(hù)效果持續(xù)3.5小時(shí)以上。
實(shí)施例3鎂合金玻璃體覆蓋熔劑成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))45％氯化鎂(MgCl2)、10％氯化鉀(KCl)、20％氯化鈉(NaCl)、10％氯化鈣(CaCl2)、3％氟化鈣(CaF2)、8％氧化鎂(MgO)、2％冰晶石(Na3AlF6)、1％氧化硼(B2O3)、1％硼酸鈉(Na2B4O7)。
本鎂合金玻璃體覆蓋熔劑的生產(chǎn)方法為將坩堝升溫到約360℃后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氧化鎂和冰晶石，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣、氧化硼和硼酸鈉，升溫到780℃左右，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機(jī)輾磨成粉狀，用40號(hào)篩過(guò)篩。配好的熔劑應(yīng)裝入密閉容器中備用。
使用時(shí)，在工業(yè)用鎂熔煉爐中加入工業(yè)純鎂或鎂合金，采用3％的覆蓋劑，先在爐內(nèi)撒入少量覆蓋劑，爐內(nèi)溫度高于500℃以后，覆蓋劑逐漸熔化，熔劑在鎂錠表面鋪開，鎂錠沒有發(fā)生氧化燃燒。鎂錠溫度繼續(xù)升高并且逐步熔化，鎂錠完全融化后，繼續(xù)在鎂液表面撒覆蓋劑，覆蓋劑迅速在鎂液表面熔化并鋪展開，覆蓋在鎂液表面隔絕空氣，鎂液表面不產(chǎn)生氧化燃燒，這種保護(hù)效果持續(xù)4.5小時(shí)以上。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金玻璃體覆蓋熔劑，其特征在于成分質(zhì)量百分比范圍為45-65％氯化鎂、10-22％氯化鉀、10-22％氯化鈉、2-10％氯化鈣、3-10％氟化鈣、2-8％氧化鎂、2-6％冰晶石、0.5-5％的玻璃化劑，其中玻璃化劑為氧化硼和/或硼酸鈉。
2.一種權(quán)利要求1的鎂合金玻璃體覆蓋熔劑的生產(chǎn)方法，其特征在于將坩堝升溫后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氧化鎂和冰晶石，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣和玻璃化劑硼化物，升溫到750-790℃，攪拌均勻，澆注成塊，破碎后裝入球磨機(jī)輾磨成粉狀，過(guò)篩，裝入密閉容器中備用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎂合金玻璃體覆蓋熔劑及其生產(chǎn)方法，熔劑的化學(xué)組分質(zhì)量百分比范圍為45－65％氯化鎂、10－22％氯化鉀、10－22％氯化鈉、2－10％氯化鈣、3－10％氟化鈣、2－8％氧化鎂、2－6％冰晶石、0.5－5％的玻璃化劑，其中玻璃化劑為氧化硼和/或硼酸鈉。使用過(guò)程中，本發(fā)明的熔劑在高溫下為玻璃態(tài)，不會(huì)在鎂熔體內(nèi)部的液體擾動(dòng)下出現(xiàn)裂紋，增強(qiáng)了保護(hù)效果，保護(hù)效果持續(xù)3.5小時(shí)以上。此外，本發(fā)明的玻璃體熔劑能夠吸附和溶解氧化夾雜，并對(duì)熔體中的氫具有很強(qiáng)的吸附和保持能力，使合金組織中氧化夾雜和氣孔明顯減少，具有合適的熔點(diǎn)、密度、粘度及表面張力，造渣能力強(qiáng)，且不易產(chǎn)生熔劑夾雜。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1563457SQ20041001736
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者吳國(guó)華, 盧晨, 丁文江 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)