專利名稱：一種鎂合金熔煉阻燃保護(hù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金熔體阻燃保護(hù)的方法，特別涉及在鎂合金熔煉、保溫、精煉和澆注過(guò)程中對(duì)熔體進(jìn)行阻燃保護(hù)的方法。
鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬材料，它具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是鎂的化學(xué)性能活潑，與氧的化學(xué)親和力大，在熔煉過(guò)程中極易發(fā)生氧化燃燒，甚至爆炸。因此，鎂的熔煉過(guò)程必須采取有效措施防止其氧化燃燒?，F(xiàn)有的阻燃方法主要有三種(1)一種是在熔煉過(guò)程中使用熔劑覆蓋的物理阻隔方法。此方法雖然阻燃效果較好，卻不可避免的會(huì)污染鎂熔體，影響合金的力學(xué)性能，導(dǎo)致鑄件工藝質(zhì)量和耐腐蝕性能下降。(2)另一種是采用合金化方法，即向鎂合金熔液中加入較大量的Be、稀土或Ca及其組合，使得其熔液表面形成致密的氧化膜，達(dá)到阻燃目的。但是該方法除帶來(lái)熔煉成本的大幅上升外，還將引起晶粒粗化、機(jī)械性能下降、并加大熱裂傾向，另外使用Be時(shí)還會(huì)產(chǎn)生劇毒的Be蒸氣，而加Ca的鎂合金熔液受到攪動(dòng)和沖擊時(shí)容易發(fā)生燃燒。(3)還有一種就是現(xiàn)在普遍采用的SF6混合氣體熔煉保護(hù)，該方法具有不污染鎂熔體、保護(hù)效果好的優(yōu)點(diǎn)。但是SF6氣體價(jià)格昂貴，破壞大氣臭氧層導(dǎo)致溫室效應(yīng)的能力是CO2的24000倍，必將被全面禁止使用。目前，已有采用SO2等其它氣體替代SF6進(jìn)行鎂合金混合氣體保護(hù)熔煉的方法。但仍有幾點(diǎn)不足一是SO2等氣體采用瓶或罐裝，運(yùn)輸和使用不方便；二是需要專門(mén)的氣體混合裝置及其相應(yīng)的控制裝置，設(shè)備較復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有方法的不足，提出一種保護(hù)效果好，成本低，既不污染鎂熔體，又不破壞環(huán)境的鎂合金熔煉阻燃保護(hù)的方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的將熔煉爐或保溫爐加以改造，在熔煉爐或保溫爐中安裝一反應(yīng)器，將碳和硫或者碳和硫化物的混合物加入反應(yīng)器中，利用熔煉爐或保溫爐自身的加熱系統(tǒng)加熱到300-800℃，使其達(dá)到著火點(diǎn)，原位生成所需的混合保護(hù)氣體，再向反應(yīng)器中通入O2、壓縮空氣或O2與壓縮空氣的混合氣體本發(fā)明采用的保護(hù)氣體為含有SO2、CO2的混合氣體，其主要成分的質(zhì)量百分比為SO20.5-10％，CO20-90％，N20-80％，O20-10％。
混合保護(hù)氣體的獲得方法是向置于熔煉車(chē)間、熔煉爐或保溫爐內(nèi)、加熱到300-800℃的溫度范圍、內(nèi)置碳和硫的混合物或者碳和硫化物的混合物的反應(yīng)器中，通入氧氣、壓縮空氣或氧氣與壓縮空氣的混合氣體進(jìn)行氧化反應(yīng)，原位(on-site)生成(如

圖1所示)。其反應(yīng)如下(反應(yīng)式(1)、(2)、(3)；硫化物以硫鐵礦為例)(1)(2)(3)硫鐵礦的著火點(diǎn)在400℃上下20℃，碳的加入起到了助燃的作用，可使硫鐵礦的著火點(diǎn)有少許下降，因此硫鐵礦和碳粉混合物的著火點(diǎn)在400℃左右；硫的著火點(diǎn)是360℃左右。由于鎂合金的熔煉、保溫、精煉設(shè)備的工作溫度一般在700℃左右，可很好的滿足碳和硫或者碳和硫化物的混合物充分燃燒的要求，因此只需將熔煉爐或保溫爐稍加改造，將碳和硫或者碳和硫化物的混合物加入置于熔煉爐或保溫爐中的反應(yīng)器，向反應(yīng)器中通入O2、壓縮空氣或O2與壓縮空氣的混合氣體，利于熔煉爐或保溫爐自身的加熱系統(tǒng)，就可以達(dá)到其著火點(diǎn)，原位生成所需的混合保護(hù)氣體；或者在熔煉車(chē)間中另加反應(yīng)器，將碳和硫或者碳和硫化物的混合物加入其中，通入O2、壓縮空氣或O2與壓縮空氣的混合氣體，原位生成所需的混合保護(hù)氣體。
將反應(yīng)生成的混合保護(hù)氣體直接引入鎂合金熔池上方，在高溫下與鎂熔體發(fā)生以下反應(yīng)(如反應(yīng)式(4)、(5)、(6))，在鎂熔體表面生成薄而致密、有金屬色澤的MgS·MgO復(fù)合表面膜，(4)(5) 反應(yīng)(6)生成的無(wú)定型碳存在于表面膜的空隙處，可以提高其致密度。這樣的復(fù)合表面膜可以在鎂合金的熔煉、保溫、精煉及澆注溫度條件下有效的抑制鎂氧化，從而達(dá)到阻燃保護(hù)的目的。
圖1，混合保護(hù)氣體獲得過(guò)程示意圖本發(fā)明方法具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)?；旌媳Ｗo(hù)氣體保護(hù)效果良好，可以替代覆蓋劑保護(hù)和SF6混合氣體保護(hù)的傳統(tǒng)方法；同時(shí)，由于采用廉價(jià)原料和原位反應(yīng)生成的方法，使得其使用特別方便，并且成本低廉。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金熔煉阻燃保護(hù)的方法，其特征是向置于熔煉車(chē)間、熔煉爐或保溫爐內(nèi)、加熱到300-800℃溫度范圍、內(nèi)置碳和硫的混合物或者碳和硫化物的混合物的反應(yīng)器中，通入氧氣、壓縮空氣或氧氣與壓縮空氣的混合氣體進(jìn)行氧化反應(yīng)，原位(on-site)生成含SO2和CO2的混合氣體，并將生成的混合氣體直接引入鎂合金熔池上方，與鎂合金熔體反應(yīng)生成致密的MgS·MgO復(fù)合表面膜，達(dá)到防止鎂合金持續(xù)氧化的阻燃保護(hù)效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金熔煉保護(hù)方法，其特征是混合保護(hù)氣體中主要成分的質(zhì)量百分比如下SO20.5-10％，CO20-90％，N20-80％，O20-10％
全文摘要
本發(fā)明為一種鎂合金熔煉保護(hù)的方法。鎂合金在熔煉、保溫、精煉和澆注過(guò)程中，采用由碳和硫或者碳和硫化物的混合物，與氧氣、壓縮空氣、或氧氣與壓縮空氣的混合氣體，在熔煉車(chē)間、熔煉爐或保溫爐中原位(on－site)反應(yīng)生成含有SO
文檔編號(hào)C22C1/02GK1400325SQ0110869
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月31日
發(fā)明者龍思遠(yuǎn), 游國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:龍思遠(yuǎn)