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镁合金怎样炼出来的
发布时间:2018-8-12 17:52:42      点击次数:527

镁及镁合金熔体易与氧、氮、水气等发生反应,镁与1g氧化合释放598J热,而铝释放的为531J,比镁释放的低11.2%。通常,氧化物生成热越大,分解压越低,则与氧的亲和力越强。由氧化物生成热和分解压数值可知,镁与氧的亲和力比铝与氧的大,镁与氧的氧化膜MgO疏松,致密度系数α=0.79,比Al2O3的1∶28小得多,没有保护作用。温度较低时,镁的氧化速率不大,高于500℃时显著加快,超过700℃则急剧上升,熔体一旦遇氧就会发生急剧氧化而燃烧,放出大量的热。反热生成的MgO绝热性能好,反应界面产生的热不能及时向外散发,从而提高界面温度,造成恶性循环加速镁的氧化,燃烧反应更加激烈。当界面反应温度高于镁的沸点1107℃时,熔体大量气化,发生爆炸。

无论是固态镁还是液态镁均能与水发生反应,生成MgO并放出H2,H2又与O2化合生成水,水又受热急剧汽化,会导致猛烈的爆炸。因此,熔炼镁合金的炉料、工具、熔剂等均应干燥。

镁可与N2反应生成Mg3N2,不过Mg-N2反应比Mg-O2反应缓慢得多。镁与氩、氦、氖等不发生化学反应,可防止镁熔体燃烧,但不能阻止镁的蒸发。因此,在熔炼镁合金时必须采取有效的措施防止其氧化、燃烧与爆炸,目前的措施有熔剂熔炼工艺与无熔剂熔炼工艺。然而熔剂形成的膜层隔绝空气的效果并不十分理想。

熔剂保护熔炼

熔剂保护熔炼就是在镁合金熔炼过程中,熔体表面存在一层致密的连续隔绝空气的保护层。每种镁合金都有各自的专用熔剂,使用前务必阅读供应商的说明书,严格按说明书使用。如果熔炼中有氯排出,必须采用有效措施收集。浇注前,应仔细撇尽熔体表面浮渣,浇注后,在熔体表面撒一层硫粉,减轻凝固时氧化。熔剂成分及牌号见HB/Z5123。

无熔剂保护熔炼

压铸镁合金时采用熔剂熔炼会带来操作上的诸多困难,特别是热室压铸尤为不便,同时熔剂夹杂更加突出,上世纪70年代开发的无熔剂熔炼工艺在镁合金熔炼发展史上有着里程碑意义。大量研究表明,CO2、SO2、SF6等气体对镁及镁合金熔体有良好的保护作用,特别是SF6的效果尤为卓越。

气体保护机理

液态镁在干燥纯净的CO2中氧化速度慢,高温下可发生化学反应形成固态MgO与无定型碳,它可以填充于氧化膜间隙处,提高熔体表面氧化膜的致密性,同时还能强烈地抑制镁离子扩散到表面膜的表面,从而阻抑镁的氧化。

镁与SO2反应生成固态MgO与MgS,在熔体表面形成一层致密的保护性强的MgS-MgO复合膜层。

SF6是一种人工制造的无毒气体,它的密度为空气的4倍,在室温下很稳定,但SF6的混合气体发生化学反应时可能形成有刺激性的有毒气体。SF6与镁反应可生成固态MgF2与SO2F2.MgF2的致密度高,可与MgO形成连续的致密氧化膜。值得注意的是,SF6应是干燥的,否则水分会大大加剧镁的氧化,还会生成有毒的HF气体。

保护气氛

SF6是一种非常有效的保护气氛,能显著降低镁的烧损,得到普遍采用。实验表明,保护气氛中含有0.01%Vol.SF6就有高效的保护功能,但在实际操作中,为了补充SF6与熔体反应和泄漏损耗,SF6的浓度应高些。SF6保护气氛有两种:干燥空气与SF6的混合物,干燥空气、CO2、SF6的混合物。

保护气氛的价格高且有潜在温室产应,就尽量控制SF6的排放量。保护气氛中的SF6浓度不得超过2Vol.%,否则会引起坩埚损耗。SF6是影响镁合金生命周期(LCA)的主要因素,也是制约镁成为21世纪绿色材料的关键因素。2000年国际镁业协会(LMA)呯吁行业开发新的保护气体以取代SF6。


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