專利名稱：鎂合金硼化物除鐵熔劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鎂合金除鐵熔劑及其生產(chǎn)方法，尤其涉及一種采用硼化物的鎂合金除鐵熔劑及其生產(chǎn)方法，屬于金屬材料及冶金類技術(shù)領(lǐng)域。
為清除混入鎂合金中的有害雜質(zhì)元素及非金屬夾雜物如氧化鎂等，鎂合金熔煉過程中常使用熔劑對其進行精煉處理。要求熔劑能很好地吸附雜質(zhì)，且能與鎂合金熔體完全分離，以避免產(chǎn)生熔劑夾雜，減少對鎂合金的力學性能和腐蝕性能產(chǎn)生的不利影響。目前普遍使用RJ2熔劑對鎂合金進行精煉處理[如文獻《有色鑄造合金及熔煉》，(陸樹蓀等，國防工業(yè)出版社，1983年5月出版，P195-199)中所描述]，該熔劑對去除鎂合金中的非金屬氧化物有一定的效果，但不能降低鎂合金內(nèi)的有害鐵元素的含量，且由于該熔劑的粘度及表面張力不太合適，熔劑與鎂合金的分離性較差，易于混入合金液內(nèi)成為熔劑夾雜。因此，采用該熔劑精煉處理后的鎂合金的力學性能及抗蝕性不高。要去除鎂合金中的有害鐵元素，必須在精煉熔劑中摻入除鐵的添加劑。文獻《電解鎂降鐵措施的改進》(田福泉，尹忠琪，李宏偉.輕金屬，2000，(11)51-52)中介紹了氫化鈦粉、海綿鈦、四氯化鈦、四氯化鋯可以除鐵，但都沒有談到具體的熔劑配方。由于氫化鈦粉、海綿鈦和四氯化鈦的價格昂貴，大大提高了鎂合金的成本，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。另外，上述幾種鈦化合物容易造成鎂合金中鈦含量超標，而且四氯化鈦由于常溫下呈液態(tài)，作為熔劑加入鎂熔體中極不方便，所用的設(shè)備和工藝都比較復雜，操作困難，因此有必要開發(fā)新的鎂合金除鐵熔劑。
為實現(xiàn)這個目的，本發(fā)明提供的鎂合金除鐵熔劑的化學組成在現(xiàn)有精煉劑的基礎(chǔ)上作了調(diào)整，并加入了硼化物除鐵劑。其成分質(zhì)量百分數(shù)范圍為40-50％氯化鎂(MgCl2)、15-25％氯化鉀(KCl)、10-22％氯化鈉(NaCl)、2-8％氯化鈣(CaCl2)、5-10％氟化鈣(CaF2)、2-8％氯化鋇(BaCl2)、0.3-2％的除鐵劑。采用的除鐵劑是氧化硼(B2O3)和/或硼酸鈉(Na2B4O7)等。
本鎂合金除鐵熔劑的生產(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、氯化鈣和氯化鋇，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣，升溫到750-790℃，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機輾磨成粉狀，用20-40號篩過篩。之后加入除鐵劑并用球磨機混合。配好的熔劑裝入密閉容器中備用。
使用時，當鎂合金在電阻坩堝爐內(nèi)熔煉升溫到730-740℃時，將3％的除鐵熔劑不斷撒于液面，同時上下攪動，使鎂液循環(huán)流動，以延長溶劑液滴的流程，通常保持10分鐘左右至液面呈光亮鏡面為止。
本發(fā)明提供的鎂合金除鐵熔劑具有顯著的優(yōu)點，克服了以往熔劑的不足，能同時高效地去除鎂熔體內(nèi)的夾雜物及有害鐵元素。在使用過程中熔劑內(nèi)的硼元素會與鎂熔體中的鐵元素相互作用形成一種密度比較大的硼鐵金屬間化合物而沉淀下來，能有效地降低鎂合金中的鐵含量。另外，本熔劑有強烈的俘獲鎂熔體中夾雜物并迅速沉降的能力，密度為1.8-2.0g/cm3，并與鎂熔體有較大的密度差，可有效地防止熔劑混雜在鎂熔體中成為熔劑夾雜，從而改善鎂合金的機械性能和耐腐蝕性能。本熔劑適應(yīng)鎂合金熔煉要求，具有極佳的粘度及表面張力，熔劑與鎂合金的分離性好，兼有精煉及覆蓋保護兩方面的作用。熔劑化學穩(wěn)定性好，不與合金、爐襯和爐氣發(fā)生化學反應(yīng)，有害氣體量少，符合工業(yè)衛(wèi)生標準及廢氣排放要求。而且熔劑加入方便、操作工藝簡單。由于熔劑內(nèi)含有的除鐵劑量較少，熔劑價格低廉。
實施例1鎂合金除鐵熔劑成分(質(zhì)量百分數(shù))40％氯化鎂、25％氯化鉀、15％氯化鈉、8％氯化鈣、5％氟化鈣、6.3％氯化鋇、0.7％的氧化硼。
除鐵熔劑的生產(chǎn)方法為將坩堝升溫到約250℃后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣和氯化鋇，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣，升溫到750℃，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機輾磨成粉狀，用20號篩過篩。之后加入氧化硼并用球磨機混合。配好的熔劑裝入密閉容器中備用。
使用時，當鎂合金在電阻坩堝爐內(nèi)熔煉升溫到730℃時，將3％的除鐵熔劑不斷撒于液面，同時上下攪動，使鎂液循環(huán)流動，以延長溶劑液滴的流程，保持10分鐘左右至液面呈光亮鏡面為止。用于AZ91鎂合金，其鐵量從0.048％下降到0.005％。
實施例2鎂合金除鐵熔劑成分(質(zhì)量百分數(shù))50％氯化鎂、15％氯化鉀、20％氯化鈉、5％氯化鈣、6.5％氟化鈣、2％氯化鋇、1.5％的硼酸鈉。
除鐵熔劑的生產(chǎn)方法為將坩堝升溫到約300℃后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣和氯化鋇，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣，升溫到780℃，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機輾磨成粉狀，用30號篩過篩。之后加入硼酸鈉并用球磨機混合。配好的熔劑裝入密閉容器中備用。
使用時，當鎂合金在電阻坩堝爐內(nèi)熔煉升溫到約740℃時，將3％的精煉劑不斷撒于液面，同時用精煉勺上下攪動，使鎂液循環(huán)流動，以延長溶劑液滴的流程，保持10分鐘左右至液面呈光亮鏡面為止。用于AZ91鎂合金，其鐵量從0.048％下降到0.0045％。
實施例3鎂合金除鐵熔劑成分(質(zhì)量百分數(shù))50％氯化鎂、20％氯化鉀、10％氯化鈉、3％氯化鈣、10％氟化鈣、6％氯化鋇、0.5％的氧化硼、0.5％的硼酸鈉。
除鐵熔劑的生產(chǎn)方法為將坩堝升溫到約300℃后，加入氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣和氯化鋇，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣，升溫到790℃，攪拌均勻，澆注成塊。破碎后裝入球磨機輾磨成粉狀，用40號篩過篩。之后加入.氧化硼和硼酸鈉并用球磨機混合。配好的熔劑裝入密閉容器中備用。
使用時，當鎂合金在電阻坩堝爐內(nèi)熔煉升溫到約740℃時，將3％的精煉劑不斷撒于液面，同時用精煉勺上下攪動，使鎂液循環(huán)流動，以延長溶劑液滴的流程，保持10分鐘左右至液面呈光亮鏡面為止。用于AZ91鎂合金，其鐵量從0.048％下降到0.004％。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金硼化物除鐵熔劑，其特征在于成分質(zhì)量百分數(shù)為40-50％氯化鎂、15-25％氯化鉀、10-22％氯化鈉、2-8％氯化鈣、5-10％氟化鈣、2-8％氯化鋇、0.3-2％的除鐵劑氧化硼和/或硼酸鈉。
2.如權(quán)利要求1所說鎂合金硼化物除鐵熔劑的生產(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、氯化鈣和氯化鋇，升溫到部分熔化后，加入氟化鈣，升溫到750-790℃，攪拌均勻，澆注成塊，破碎后裝入球磨機輾磨成粉狀，過篩后加入除鐵劑并用球磨機混合，配好的熔劑裝入密閉容器中備用。
全文摘要
一種鎂合金硼化物除鐵熔劑及其生產(chǎn)方法，化學組分除了40－50％氯化鎂、15－25％氯化鉀、10－22％氯化鈉、2－8％氯化鈣、5－10％氟化鈣、2－8％氯化鋇外、還加入了0.3－2％的氧化硼和/或硼酸鈉除鐵劑。本發(fā)明制成的鎂合金硼化物除鐵熔劑能高效地去除鎂熔體內(nèi)的夾雜物及有害鐵元素，有強烈的俘獲鎂熔體中夾雜物并迅速沉降的能力，并與鎂熔體有較大的密度差，可有效地防止熔劑混雜在鎂熔體中成為熔劑夾雜，從而改善鎂合金的機械性能和耐腐蝕性能，熔劑與鎂合金的分離性好，兼有精煉及覆蓋保護兩方面的作用。熔劑化學穩(wěn)定性好，有害氣體量少，而且熔劑加入方便、操作工藝簡單，價格低廉。
文檔編號C22B9/10GK1478911SQ03129700
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者吳國華, 高洪濤, 丁文江 申請人:上海交通大學