[发明专利]一种添加铍、锶的阻燃镁合金及制备方法

权利要求书

1.一种添加铍、锶的阻燃镁合金及制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、铝、锌、镁锰中间合金、铝铍中间合金、铝锶中间合金、去离子水、滑石粉、水玻璃、熔炼剂、精练剂，其组合配比量如下：以克、毫升为计量单位

镁：Mg                               513.7g±2g     固态块体

铝：Al                               42.8g±0.2g    固态块体

锌：Zn                               3g±0.1g       固态块体

镁锰中间合金：Mg-Mn                  28.7g±0.2g    固态块体

铝铍中间合金：Al-Be                  8.8g±0.1g     固态块体

铝锶中间合金：Al-Sr                  3g±0.1g       固态块体

滑石粉：Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂             35g±1g        固态粉体

水玻璃：Na₂O·3SiO₂                  15ml±1ml      液体

去离子水：H₂O                        750ml±2ml     液体

熔炼剂RJ-2：MgCl₂KClNaClCaF₂         20g±1g        固态粉体

精练剂XRMJ-5：MgCl₂KClNaClCaF₂BaCl₂  15g±1g        固态粉体

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备所需的化学物质及辅助材料要严格进行精选，并进行纯度控制：

镁：Mg    ≥99.85％

铝：Al    ≥99％

锌：Zn    ≥99％

镁锰中间合金：Mg-Mn    Mg90.6％     Mn9.4％

铝铍中间合金：Al-Be    Al96.58％    Be3.42％

铝锶中间合金：Al-Sr    Al89.98％    Sr10.02％

滑石粉：Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂    95％

水玻璃：Na₂O·3SiO₂         95％

去离子水：H₂O               99.99％    

熔炼剂RJ-2：MgCl₂ 46％、KCl 41％、NaCl 8％、CaF₂ 5％

精练剂XRMJ-5：MgCl₂ 46％、KCl 35％、NaCl 8％、CaF₂ 5％、BaCl₂ 6％

(2)预切制固态块体材料

对制备使用的固态块体材料镁、铝、锌、镁锰中间合金、铝铍中间合金、铝锶中间合金要进行预切制，块体尺寸为：

镁、铝、锌：60×60×60mm

镁锰中间合金：10×10×10mm

铝铍中间合金：10×10×10mm

铝锶中间合金：10×10×10mm

(3)预制浇铸模具

对熔炼、浇铸使用的模具要进行预制，模具结构为开合式，模体材质为不锈钢，外形尺寸为300×200×100mm

模芯：圆柱形：Φ15×80mm 3个；

矩形：15×15×80mm 3个；

(4)熔炼阻燃镁合金

①熔炼镁合金是在竖式电阻熔炼炉中进行的，熔炼炉由炉体、炉盖、炉腔、温度探头、排气孔、熔炼坩埚、温度控制箱组成；

②清理熔炼炉

打开熔炼炉盖，用吸尘器抽吸炉腔内灰尘及有害物质，抽吸时间为5min±1min使熔炼炉内洁净；

③清理、清洁熔炼坩埚

用金属铲、刷清除坩埚内残留物及有害物质，使坩埚内洁净；

用吸尘器抽吸坩埚内灰尘及有害物质，抽吸时间为5min±1min；

④刷涂熔炼坩埚内壁、熔炼勺

配制涂覆材料：将滑石粉35g±1g、水玻璃15ml±1ml、去离子水750ml±2ml置于容器中，用搅拌器进行搅拌，使其混合均匀；

坩埚、熔炼勺预热：

将坩埚、熔炼勺置于加热炉中预热，预热温度200℃±5℃，预热时间30min±5min；

刷涂坩埚内壁、熔炼勺：

用毛刷均匀刷涂预热的坩埚内壁、熔炼勺，边刷涂，边干燥，反复进行，涂层厚度为0.2mm±0.05mm；

烘干箱烘干：

将刷涂好的坩埚、熔炼勺置于烘干箱中烘干，烘干温度200℃±5℃，烘干时间30min±5min；

⑤预热块体材料、熔炼剂、精练剂

将Mg块513.7g±2g、Al块42.8g±0.2g、Zn块3g±0.1g、Mg-Mn中间合金28.7g±0.2g、Al-Be中间合金8.8g±0.1g、Al-Sr中间合金3g±0.1g分别置于专用容器中，然后置于烘烤箱中进行预热，预热温度为200℃±5℃，预热时间为30min±5min；

将熔炼剂RJ-2 20g±1g、精练剂XRMJ-5 15g±1g，分别置于专用容器中，然后置于烘烤箱中进行预热，预热温度为200℃±5℃，预热时间为15min±1min；然后在烘烤箱中恒温、保温备用；

⑥预热坩埚

将涂覆了耐高温涂料的坩埚置于预热炉中预热至400℃±20℃，预热时间为30min±5min；

⑦熔炼

在坩埚内壁及底部均匀地撒上一层粉状熔炼剂RJ-2 4g±0.5g，然后将预热的镁块、铝块加入预热好的坩埚内，并在镁块上均匀撒上一层熔炼剂RJ-2 3g±0.5g；

将预热的坩埚置于熔炼炉中；

开启熔炼炉，使其升温，由20℃±3℃升温至710℃±5℃，升温速度为8.6℃/min，升温时间为80min±5min；

镁块、铝块熔化后，恒温、保温16min±1min；

加入Zn块3g±0.1g、Mg-Mn中间合金块28.7g±0.2g、Al-Be中间合金块8.8g±0.1g、Al-Sr中间合金块3g±0.1g，在装料、熔化过程中，发现镁合金液露出并燃烧时，均匀撒入熔炼剂RJ-2 2g±0.1g，在710℃±5℃温度下，恒温、保温、静置20min±2min，使其熔化，成合金熔液；

精练：

扒去合金熔液表面熔渣，将预热的熔炼勺浸入合金熔液2/3深处，进行搅动，使镁合金熔液在垂直方向产生强烈循环对流，同时不断向镁合金液表面均匀撒入精炼剂XRMJ-5 6g±1g，精炼4min±1min，至液面呈光亮镜面，精练完毕后，扒去液面熔渣，然后升温至760℃±5℃，恒温、保温、静置20min±1min；

降温：

调节温度控制箱，熔液温度由760℃±5℃降至700℃±5℃，此温度为浇铸温度；

在熔炼过程中发生化学反应，反应式如下：

Be+O→BeO

Al+O→Al₂O₃

Mg+O→MgO

Sr+O→SrO

Sr+Be+O→Sr₂Be₉O₁₁

式中：

Be：铍

O：氧

BeO：氧化铍

Al₂O₃：三氧化二铝

Mg；镁

MgO：氧化镁

Sr：锶

SrO：氧化锶

Sr₂Be₉O₁₁：铍锶氧化物

(5)浇铸

①预热模具，将开合式模具置于烘烤箱中进行预热，预热温度200℃±5℃，预热时间为120min±10min；

②将熔炼好的熔液对准模具浇口、滤网进行浇铸，当浇口溢满时，停止浇铸；

(6)冷却

浇铸完成后，将模具及其内的铸件置于自然空气中冷却，冷却至400℃±5℃；

(7)脱模、二次冷却

打开模具，铸锭脱模，将铸锭整体置于干燥的细砂中，使其在自然空气中冷却至20℃±3℃；

(8)切制成型

将冷却后的铸锭进行切制，成镁合金锭；

圆柱形镁合金锭：拉伸试验用：Φ10×60mm阶梯形中间尺寸为Φ6×30mm

矩形镁合金锭：冲击韧性试验用：矩形10×10×60mm

镁合金锭表面粗糙度：Ra0.32-0.64μm

(9)检测、分析

对制备的圆柱形、矩形镁合金锭的力学性能进行检测分析；

用X射线衍射仪分析镁合金铸锭表面氧化膜衍射强度；

用万能试验机进行拉伸试验；

用冲击试验机进行冲击试验；

用布氏硬度计进行硬度试验；

(10)储存包装

对制备的镁合金锭要用软质材料包装、储存于干燥环境，要防水、防潮、防氧化、防酸、盐侵蚀，储存温度20℃±3℃，相对湿度≤20％。