一種利用溫度梯度純化鎂熔體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鎂熔煉和鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用溫度梯度純化商業(yè)用純鎂熔 體，在鎂熔煉過(guò)程中除鐵的純化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金具有較低的密度、高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的阻尼性能、良好的減震性能 等一系列優(yōu)良特性，是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車(chē)、電子、電器、交通、航 空航天和國(guó)防、軍工領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，金屬鎂在地殼 中儲(chǔ)量豐富，且鎂合金產(chǎn)品便于二次使用，環(huán)保性好。因此，鎂合金被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色結(jié) 構(gòu)材料。雖然我國(guó)鎂資源儲(chǔ)量豐富，生產(chǎn)量居世界首位，但是生產(chǎn)的鎂錠大多以比國(guó)外產(chǎn)品 低的價(jià)格出口到國(guó)外，原因之一就是我國(guó)鎂合金純度相對(duì)比較低，用現(xiàn)有方法生產(chǎn)的鎂鑄 錠中雜質(zhì)的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)際先進(jìn)水平。
[0003] 在原鎂生產(chǎn)、鎂合金熔煉及加工過(guò)程中，不可避免引入許多有害雜質(zhì)，從而降低鎂 合金鑄件的品質(zhì)和使用性能。鎂合金中金屬雜質(zhì)以Fe、Ni、Cu等為主。這些物質(zhì)一般以薄 膜狀、粒子狀或簇狀的形態(tài)殘留在鎂合金的基體或晶界上。Fe是鎂合金中最有害的金屬雜 質(zhì)元素，對(duì)鎂合金產(chǎn)生許多惡劣的影響，尤其嚴(yán)重降低鎂合金的耐腐蝕性能。對(duì)鎂合金進(jìn)行 鹽霧實(shí)驗(yàn)和中性氯化鈉浸泡腐蝕后實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合金耐蝕性受Fe、Ni、Cu元素的影響大致相 同：合金的腐蝕速率隨Fe元素的加入而逐漸增大，當(dāng)Fe含量>69X1(T6時(shí)，合金的腐蝕速率 增加加快，當(dāng)Fe含量在（100?230)X1(T6之間時(shí)，由于鐵錳比很小，合金的腐蝕速率增加 緩慢，當(dāng)Fe含量>230X10_6時(shí)，合金腐蝕速率又急劇增加；隨著Ni元素少量增加，合金的腐 蝕速率也會(huì)迅速增大。Fe含量在0. 005%以下的鎂合金才有可能是高性能的鎂合金，一般要 求鐵含量更低。在材料的制備、生產(chǎn)和后續(xù)加工過(guò)程中，F(xiàn)e雜質(zhì)不可避免地被引入合金中。 有效地去除鎂熔體中的Fe是提高鎂合金耐蝕性能的關(guān)鍵因素。
[0004] 綜上所述，在現(xiàn)存的鎂熔體純化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展一種新型的、成本低廉、生產(chǎn)工藝 簡(jiǎn)單的純化工藝，對(duì)于提高鎂合金的質(zhì)量和節(jié)約成本具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是在鎂熔體純化工藝基礎(chǔ)提供一種成本低廉、生產(chǎn)工藝 簡(jiǎn)單的純化工藝，不添加任何除雜劑，有效解決除雜的問(wèn)題。
[0006] 實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種利用溫度梯度純化鎂熔體的方法， 其特征在于，包括如下步驟： 1) 采用三段式熔煉爐，采用常規(guī)商業(yè)純鎂為原料，在保護(hù)氣體（C02:SF6=99:1)的保護(hù) 下，設(shè)定熔化溫度為740°C，熔融得到混合均勻的鎂熔體； 2) 對(duì)熔煉爐上、中、下三部分設(shè)定溫差為30-60°C的溫度梯度，利用風(fēng)冷適度加快熔體 下部的冷速，使其快速達(dá)到設(shè)定的溫度； 3) 當(dāng)鎂熔體上、中、下三部分溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，保溫靜置50-70分鐘； 4)對(duì)電阻爐斷電，使熔體空冷凝固獲得純化的鎂錠； 進(jìn)一步，所述步驟2)所設(shè)定的溫度梯度為鎂熔體的上、中、下三部分溫度差別為45°C;上部730°C，中部685°C，下部640°C。
[0007] 所述步驟2)熔體在融化均勻后，需要10-15分鐘達(dá)到設(shè)定的溫度梯度，此過(guò)程采 取風(fēng)冷方式適度加快下部熔體的降溫速度，熔體的降溫速度為5-6°C /min。
[0008] 本發(fā)明還提供一種三段式熔煉爐，包括熔煉器、桶狀的爐膛和設(shè)于爐膛外的環(huán)形 加熱器；所述加熱器為獨(dú)立的三段式結(jié)構(gòu)，分別獨(dú)立進(jìn)行溫度控制；還設(shè)有環(huán)形隔板將爐 膛和熔煉器之間空隙隔成三段封閉空腔；所述三段封閉空腔分別設(shè)有連接鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口 和用于排風(fēng)的出氣口。所述三段封閉空腔分別設(shè)有1個(gè)進(jìn)氣口和2-3個(gè)出氣口。
[0009] 相比現(xiàn)有的純化工藝，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、純化效果良好：本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)不同的靜置溫度梯度工藝參數(shù)，能夠顯著降低鎂合 金中Fe的雜質(zhì)含量；另外此方法不用添加其他除雜劑，不會(huì)引入新的其他夾雜物和雜質(zhì)， 避免了二次污染，可在鎂熔體純化工藝中取得良好的效果。
[0010] 2、易于操作、成本較低：本發(fā)明利用常規(guī)的靜置處理工藝，只需改變?nèi)垠w上、中、下 三部分的靜置溫度，結(jié)合一定的靜置保溫時(shí)間，即可達(dá)到降低雜質(zhì)含量的目的。
[0011] 3、應(yīng)用面較廣：本發(fā)明不僅針對(duì)商業(yè)純鎂具有良好的除雜效果，同時(shí)還可適用于 其他不同的鎂合金體系，如AZ、ZK和AM系列等。
[0012] 4、采用新型的三段式加熱熔煉爐鎂合金熔煉設(shè)備，此設(shè)備易于設(shè)定不同的溫度梯 度，工藝操作簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，在工業(yè)生產(chǎn)中易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是三段式電阻熔煉爐的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015] 一種利用溫度梯度純化鎂熔體的方法，包括如下步驟： 1) 采用三段式熔煉爐，采用常規(guī)商業(yè)純鎂為原料，在保護(hù)氣體（C02:SF6=99:1)的保護(hù) 下，設(shè)定熔化溫度為740°C，熔融得到混合均勻的鎂熔體； 2) 對(duì)熔煉爐上、中、下三部分設(shè)定溫差為30-60°C的溫度梯度，利用風(fēng)冷適度加快熔體 下部的冷速，使其快速達(dá)到設(shè)定的溫度； 3) 當(dāng)鎂熔體上、中、下三部分溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，保溫靜置50-70分鐘； 4) 對(duì)電阻爐斷電，使熔體空冷凝固獲得純化的鎂錠； 參見(jiàn)圖1，所述三段式熔煉爐，包括熔煉器4、桶狀的爐膛1和設(shè)于爐膛1外的環(huán)形加熱 器2;所述加熱器2為獨(dú)立的三段式結(jié)構(gòu)，分別獨(dú)立進(jìn)行溫度控制；還設(shè)有環(huán)形隔板3將爐 膛1和熔煉器(熔腔體）4之間空隙隔成三段封閉空腔5 ;所述三段封閉空腔5分別設(shè)有連 接鼓風(fēng)機(jī)6的進(jìn)氣口和用于排風(fēng)的出氣口 7，每段加熱爐的封閉空腔5均設(shè)有1個(gè)進(jìn)氣口和 2-3個(gè)出氣口。
[0016] 實(shí)施例1:利用溫度梯度純化鎂熔體的方法，包括如下步驟： 1)采用三段式熔煉爐，原材料采用雜質(zhì)含量高(雜質(zhì)鐵含量為〇.〇