[发明专利]镁合金熔炼阻燃保护方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金冶金技术领域，更涉及一种镁合金熔炼阻燃保护方法。

背景技术

镁合金不仅密度小、比强度高、比刚度高，而且还具有阻尼性能好、切削加工性能好、导电性好、尺寸稳定、成本低、无污染、易回收等优点，在汽车、通讯、电子和航天航空等领域得到日益广泛的应用，是21世纪重要的轻质高强度材料之一。但是，一些阻碍镁合金大规模应用的关键技术还没有得到解决，如镁合金在熔炼、加工和热处理等过程中易发生氧化燃烧现象。多年来，人们一直在寻找阻止镁合金熔炼过程中氧化燃烧的方法。目前，国内外常用的阻止镁合金燃烧的方法有三种：熔剂保护法、合金元素法和气体保护法。熔剂保护法简便易行，保护效果好，能起到良好的阻燃作用，但容易产生熔剂夹杂，损害合金的力学性能和耐腐蚀性能，在高温下易挥发产生HCl，Cl₂等有毒气体，对环境和工作人员造成不良影响。鉴于以上原因，熔剂保护法的应用已经大大减少。合金元素法能够在阻燃的同时调节合金成分，是阻止镁合金燃烧的一种简便易行的方法。但是，这种方法也存在明显的缺点，如难以同时兼顾阻燃性能和力学性能，因此其大规模的应用依然存在困难。气体保护法是目前应用最广的镁合金熔炼保护方法。工业上常用的保护气体有SF₆和SO₂等。由于SO₂腐蚀性大，泄漏易造成环境污染，故自上世纪70年代以来，以SF₆混合气体为代表的气体保护技术一直是镁合金普遍采用的阻燃保护方法。然而，上世纪末，温室效应所引起的环境问题日益引起人们的关注，SF₆是一种严重的温室效应气体，其温室效应约为CO₂的23900倍，属于1997年京都议定书中规定要逐步淘汰的气体。欧美等发达国家已经立法，在2010年前逐步限制和停止使用SF₆，国际镁业协会(IMA)也确定镁工业界于2015年前实现SF₆的零排放。因此，当今镁工业界面临严峻的挑战，迫切需要寻找优质、高效、环保的保护气体和保护技术，以替代现有的SF₆气体保护技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金熔炼阻燃保护方法，该方法使用的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)气体具有低温室效应、在使用浓度下，毒性极低，几乎对人体无影响，优质、高效、环保，成本低，方法简单易行，解决当前国际镁工业界使用高温室效应的SF₆和有毒的SO₂气体进行镁合金熔炼保护时所带来环境、设备和人体危害等问题，具有显著的环保价值和经济效益，适合工业化大规模推广。

本发明镁合金熔炼阻燃保护方法，包括镁合金熔炼，其特征在于：在熔炼镁合金的同时在镁合金熔炼炉内通入由1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷HFC-227ea气体和稀释气体组成的混合气体进行镁合金熔炼阻燃保护，直到熔炼浇注结束。

本发明与现有的SF₆或SO₂气体保护技术相比，具有无毒、环保，成本降低，可有效防止镁合金氧化燃烧的特点。HFC-227ea(1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷，分子式C₃F₇H)通常情况下为无色无味气体，熔点-131℃，沸点-16.4℃，具有良好的环境性能(ODP＝0，1000年GWP值为2900，仅相当于SF₆的12％)，在使用浓度下无毒、阻燃(如可作为哈龙灭火剂替代品)，作为镁合金熔炼保护气体具有很好的保护效果，因此，其作为SF₆和SO₂保护气体的替代品具有无可比拟的优势。已在实验室稳定运行，证明安全可靠，具有显著的环保价值和经济效益，适合工业化大规模推广。

具体实施方式

本发明通过在镁合金熔炼炉内通入HFC-227ea气体和稀释气体(可用干燥的N₂、CO₂、Ar和压缩空气中的一种或多种)的混合气体进行镁合金熔炼保护。镁合金熔炼时，用常规的方法进行气体的干燥、混合和输送至需要保护的镁合金表面进行保护作用。本发明的镁合金熔炼气体保护方法具体实施步骤为：