專利名稱：一種鎂合金復合熔劑及其制備和使用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金的復合熔劑及其制備和使用，屬于金屬材料及冶金類領 域。
背景技術：
與鋼鐵、鋁等常用結構材料相比，鎂合金具有較低的密度、高比強度和高比剛度、 優(yōu)良的抗磁性和減震性、良好的切削加工性和尺寸穩(wěn)定性、易回收等特性，在交通、通訊和 航天航空等領域具有廣闊的應用前景。鎂合金的熔煉不同于鋼鐵、鋁等常用結構材料，因為鎂化學活性高，在高溫下極易 與空氣中的氧發(fā)生氧化反應，甚至燃燒、爆炸；再者鎂合金在熔煉過程中，不可避免地會引 入氧化物等非金屬夾雜物，非金屬夾雜物的存在，會嚴重損害鎂合金的強度、韌性、疲勞抗 力、流動性和鑄造性能以及抗腐蝕性能等。因此，鎂合金的熔煉過程相對而言比較困難，在 熔煉過程中需要防止氧化、燃燒的保護工藝，以及去除氧化物夾雜的凈化工藝。熔劑熔煉作為一種重要的鎂合金熔煉方式，在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應用基礎。 目前國內常用的熔劑主要是RJ和JDM系列熔劑。根據(jù)熔劑的功能不同，可分為覆蓋劑和精 煉劑兩種。覆蓋劑主要用于防止鎂及鎂合金熔體氧化、燃燒；精煉劑主要用于去除鎂及鎂合 金熔體中的非金屬夾雜物。通常，鎂合金熔劑的使用方法為首先在坩堝內灑上底熔劑，一 次性全部加入所有爐料，灑上表面熔劑，然后升溫熔化，在熔化過程中要不時地向鎂合金表 面撒少量覆蓋劑以保護新鮮表面；爐料全部熔化后，扒渣，采用相當于爐料總質量的 10%的精煉劑進行凈化處理，凈化處理后在液面補撒少量覆蓋劑，以保護鎂及鎂合金熔體。 可見，目前鎂合金的熔劑功能比較單一，并且鎂合金的保護和凈化是分開進行的，鎂及鎂合 金熔煉工藝比較復雜?，F(xiàn)有的鎂合金覆蓋劑或精煉劑，為了更好的凈化效果往往增加成分，有的含有氟 化物，如專利CN1288967A，含有氟化鈣；有的為了有較佳的凈化性添加稀土元素等成分，如 專利CN101260482A，不僅成分較多，而且溶劑的熔點較高，其制備及熔化多需要在750°C以 上，耗能耗熱較多，對設備要求也較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有鎂合金熔劑的不足，提供一種鎂合金復合熔劑，該種 復合熔劑熔點低，三種成分即可達到保護和凈化的雙重功用，既能起到防止鎂及鎂合金熔 煉過程中的氧化燃燒，又可去除鎂及鎂合金熔體中的非金屬夾雜物。本發(fā)明的另一目的是提供該種鎂合金復合熔劑的制備和使用方法。本發(fā)明采取的技術方案為一種鎂合金復合熔劑，其質量百分比組成為45 55%氯化鎂，15 25%氯化鉀 和30 40%氯化鈉。上述鎂合金復合熔劑的制備方法為分別將氯化鎂、氯化鉀、氧化鈉加入到坩堝內，升溫到500 760°C，待全部熔劑原料完全熔化后，攪拌，靜置lOmin。熔劑熔體穩(wěn)定后， 可直接使用，也可將熔劑熔體澆注到模具中，經凝固、破碎、過篩和密封包裝后待用。優(yōu)選熔 劑熔體穩(wěn)定后直接使用，省去了傳統(tǒng)的鎂合金熔劑的制備工藝中的澆注、凝固、破碎、過篩、 密封包裝和使用工藝中的重熔過程，縮短了工藝流程。上述鎂合金復合熔劑的使用方法首先將爐料質量的10 20%的復合熔劑加入 到坩堝中，在400 600°C之間熔化，熔劑完全熔化后，加入第一批鎂合金爐料，然后將溫 度調整至在680 760°C之間，第一批鎂合金爐料全部熔化后，分批次加入剩余的鎂合金爐 料。本發(fā)明鎂合金復合熔劑中，MgCl2對鎂合金熔體具有保護作用和精煉作用=MgCl2 會與空氣中的氧及水氣反應生成HC1、Cl2、H2等氣體，這些氣體形成鎂及鎂合金的保護氣 氛，從而有效地阻止鎂與氧作用，防止氧化，抑制燃燒；液態(tài)的MgCl2對MgO、Mg3N2潤濕性好， 能吸附懸浮于熔體中的這些非金屬夾雜物。KCl可顯著降低熔劑的表面張力和粘度；還可 減少高溫時MgCl2的蒸發(fā)損失，提高熔劑的穩(wěn)定性；并能減少熔劑制備損失。最為重要的 是，NaCl與MgCl2和KCl構成的MgCl2-KCl-NaCl三元系混合熔鹽，在適當?shù)馁|量百分比下， 具有較低的熔點和較高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性使用差熱掃描量熱儀測得最低熔點可達 4000C ；對熔劑在350°C 600°C之間反復加熱、冷卻20次，其熔點在399°C 401°C之間發(fā) 生微量變化，說明該熔劑具有較高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的熔劑使用方法不同，本發(fā)明鎂合金復合熔劑的使用方法采用分批次加入 爐料，在保證所加爐料完全淹沒在熔劑液面以下的前提下每批爐料的加入量應盡可能多， 每批爐料完全熔化后，再加入下一批爐料，待全部爐料加入并完全熔化后，移出多余熔劑， 根據(jù)需要進行攪拌、扒渣、凈化、轉移、變質、澆注等工藝。移出的熔劑倒入冷凝模，冷卻至室 溫破碎過篩儲密封儲存后重復利用?？杀ＷC所有爐料都是在熔劑液面以下熔化的，實現(xiàn)了 在熔化過程中爐料與空氣的完全隔絕，有效地防止鎂的氧化、燃燒，具有保護劑的功用。熔 劑熔化后，爐料分批次的加入方式，可實現(xiàn)爐料表面的非金屬夾雜物與MgCl2的充分接觸， 從而有效去除非金屬夾雜物，具有精煉劑的作用。本發(fā)明熔劑具有優(yōu)良的保護和凈化效果，反復實驗結果顯示，用粗鎂時實收率不 低于96% ；得到的鎂及鎂合金幾乎不出現(xiàn)氧化夾雜，熔劑夾雜也很少，采用定量金相法，在 200倍下，選取100個視場，測得熔劑夾雜體積含量< 0. 05%。本發(fā)明也可以用于當鎂合金廢料、鎂及鎂合金錠為爐料時鎂及鎂合金的保護和凈 化工藝。
具體實施例方式以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，以下實施例不構成 對本發(fā)明的限定。實施例1用于鎂合金的復合熔劑的成分和質量百分比為55%氯化鎂，15%氯化鉀，30%氯 化鈉。復合熔劑的制備方法分別將氯化鎂、氯化鉀、氧化鈉加入到坩堝內，升溫到 600 0C，待全部熔劑原料完全熔化后，攪拌，靜置IOmin。熔劑熔體穩(wěn)定后，將熔劑熔體澆注到模具中，經凝固、破碎、過篩和密封包裝后待用。復合熔劑的使用方法首先將爐料質量的20%的復合熔劑加入到坩堝中，溫度調 至60(TC，熔劑完全熔化后，加入第一批鎂合金爐料，然后將溫度調整至在760°C，第一批鎂 合金爐料全部熔化后，分批次加入剩余的鎂合金爐料。分批次加入爐料時，在保證所加爐料 完全淹沒在熔劑液面以下的前提下每批爐料的加入量應盡可能多，每批爐料完全熔化后， 再加入下一批爐料，待全部爐料加入并完全熔化后，移出多余熔劑，根據(jù)需要進行攪拌、扒 渣、凈化、轉移、變質、澆注等工藝。移出的熔劑倒入冷凝模，冷卻至室溫破碎過篩儲密封儲 存后重復利用。實施例2用于鎂合金的復合熔劑的成分和質量百分比為55%氯化鎂，15%氯化鉀，30%氯 化鈉。復合熔劑的制備和使用方法分別將氯化鎂、氯化鉀、氧化鈉加入到坩堝內，升溫 到500°C，待全部熔劑原料完全熔化后，攪拌，靜置lOmin。熔劑熔體穩(wěn)定后，加入第一批鎂 合金爐料，第一批鎂合金爐料全部熔化后，分批次加入剩余的鎂合金爐料。分批次加入爐料 時，在保證所加爐料完全淹沒在熔劑液面以下的前提下每批爐料的加入量應盡可能多，每 批爐料完全熔化后，再加入下一批爐料，待全部爐料加入并完全熔化后，移出多余熔劑，根 據(jù)需要進行攪拌、扒渣、凈化、轉移、變質、澆注等工藝。移出的熔劑倒入冷凝模，冷卻至室溫 破碎過篩儲密封儲存后重復利用。實施例3用于鎂合金的復合熔劑的成分和質量百分比為45%氯化鎂，15%氯化鉀，40%氯 化鈉。復合熔劑的制備方法分別將氯化鎂、氯化鉀、氧化鈉加入到坩堝內，升溫到 760 0C，待全部熔劑原料完全熔化后，攪拌，靜置IOmin。熔劑熔體穩(wěn)定后，將熔劑熔體澆注到 模具中，經凝固、破碎、過篩和密封包裝后待用。復合熔劑的使用方法首先將爐料質量的20%的復合熔劑加入到坩堝中，在 600°C之間熔化，熔劑完全熔化后，加入第一批鎂合金爐料，然后將溫度調整至在760°C之 間，第一批鎂合金爐料全部熔化后，分批次加入剩余的鎂合金爐料。分批次加入爐料時，在 保證所加爐料完全淹沒在熔劑液面以下的前提下每批爐料的加入量應盡可能多，每批爐料 完全熔化后，再加入下一批爐料，待全部爐料加入并完全熔化后，移出多余熔劑，根據(jù)需要 進行攪拌、扒渣、凈化、轉移、變質、澆注等工藝。移出的熔劑倒入冷凝模，冷卻至室溫破碎過 篩儲密封儲存后重復利用。
權利要求
一種鎂合金復合熔劑，其特征是，其質量百分比組成為45～55％氯化鎂，15～25％氯化鉀和30～40％氯化鈉。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金復合熔劑的制備方法，其特征是，分別將氯化鎂、氯 化鉀、氧化鈉加入到坩堝內，升溫到500 760°C，待全部熔劑原料完全熔化后，攪拌，靜置 lOmin，熔劑熔體穩(wěn)定后，直接使用，或將熔劑熔體澆注到模具中，經凝固、破碎、過篩和密封 包裝后待用。
3.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金復合熔劑的使用方法，其特征是，首先將鎂合金爐料 質量的10 20%的復合熔劑加入到坩堝中，在400 600°C之間熔化，熔劑完全熔化后，加 入第一批鎂合金爐料，然后將溫度調整至在680 760°C之間，第一批鎂合金爐料全部熔化 后，分批次加入剩余的鎂合金爐料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金復合熔劑及其制備和使用，該種復合熔劑質量百分比組成為45～55％氯化鎂，15～25％氯化鉀和30～40％氯化鈉；將氯化鎂、氯化鉀、氧化鈉加入到坩堝內，升溫至500～760℃，待全部熔劑原料完全熔化后，攪拌，靜置澆注既得；使用時將爐料質量的10～20％的復合熔劑加入到坩堝中，在400～600℃之間熔化，熔劑完全熔化后，分批加入鎂合金爐料。本發(fā)明復合熔劑熔點低，三種成分即可達到保護和凈化的雙重功用，既能起到防止鎂及鎂合金熔煉過程中的氧化燃燒，又可去除鎂及鎂合金熔體中的非金屬夾雜物。
文檔編號C22C23/00GK101942578SQ20101026741
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權日2010年8月31日
發(fā)明者周吉學, 唐守秋, 姜利坤, 李衛(wèi)紅, 楊院生, 田長文 申請人:山東省科學院新材料研究所;中國科學院金屬研究所