[发明专利]镁熔体净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属熔体净化装置，尤其涉及一种专用于镁熔体的净化装置，属于金属材料及冶金类技术领域。

背景技术

我国是镁资源和镁合金生产大国，镁和镁合金锭产量占世界总产量的一半以上。当前，随着经济与社会的发展，镁及其合金由于具有密度小、比强度和比刚度高以及原材料价格较低等显著优点，而受到越来越广泛的重视。镁合金在汽车、航空航天、军工、3C产品等领域具有广阔的应用前景。但当前镁合金大多用作非结构件，其中一个关键原因是镁合金内的夹杂物含量偏高，严重影响了其力学性能的发挥。

近来，随着对镁合金研究的不断深入，人们发现镁合金低的纯净度已成为制约镁合金应用的关键瓶颈之一。镁合金内高的夹杂物含量不仅限制了镁合金材料潜力的发挥，而且大大降低了镁合金材料的成型性能及耐蚀性。众所周知，镁合金化学性质极其活泼，镁与氧的亲和力大大高于铝与氧的亲和力，在原镁生产过程中以及合金熔炼、合金化处理、金属传输及铸造等过程中极易与氧、氮、水汽发生化学作用，并且熔体在接近800℃时极易氧化燃烧，产生大量的非金属夹杂物和金属夹杂物，镁中氧化物含量甚至高达铝合金的约20倍以上。非金属夹杂物如MgO、Mg₃N₂等恶化了合金的铸造性能，严重降低了合金的强度、韧性、疲劳性能与耐蚀性等。尤其对于镁合金电子产品外壳，其壁厚通常在0.6-2mm之间，且通常有较大的表面积，在这一类镁合金产品的压铸过程中，非常细小的夹杂都可能导致铸件产生缺陷，降低工艺成品率，因此必须采取净化措施来提高镁熔体的纯净度，提升镁合金的品质。

众所周知，镁合金密度小，且夹杂物的密度与镁熔体的密度差小，夹杂物往往悬浮于镁熔体中，与镁熔体的分离性差。因此，镁熔体的净化难度比钢铁、铝、铜等其它金属材料大得多。目前，镁熔体主要采用熔剂或过滤的方法进行净化处理，但基本上都是手工或利用简单的工具进行操作，尚未见到专用于镁熔体的净化的装置与设备。基于上述状况，有必要开发一种专用于镁熔体净化的装置，通过采用复合净化的方法大幅度提高镁熔体的纯净度，进一步推广镁合金的应用，实现我国镁产业由“资源大国”向“研发强国”和“应用强国的”的跨越。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种镁熔体专用净化装置，集熔剂净化、气体净化、气体保护、熔体均匀化于一体，大幅度提高镁熔体的纯净度。

为实现这样的目的，本发明的镁熔体净化装置，由坩埚、测温装置、保护气体输入装置、熔剂定量加料装置与旋转喷吹气体装置等几部分组成。保护气体输入装置可以向镁液表面吹入SF₆或SO₂等保护性气体，以防止镁液净化过程中氧化、燃烧；熔剂定量加料装置可以实现熔剂均匀定量加料；旋转喷吹气体装置可利用氩气或氮气等惰性气体对镁熔体进行吹气净化，不仅可以有效地去除镁熔体内的有害氢气，而且能使熔剂均匀分散，提高熔剂的净化效率。

本发明的镁熔体净化装置的具体结构为：坩埚上部装有坩埚盖，坩埚盖上开有合金锭加料口，测温热电偶通过坩埚盖上的小孔插入坩埚内。坩埚盖内部填充有保温材料，在坩埚盖上装有保护气体输入装置、熔剂定量加料装置及旋转喷吹气体装置。

本发明中，所述保护气体输入装置由节流阀与保护气体输入管组成，装有节流阀的保护气体输入管从坩埚盖的上部通过小孔延伸到坩埚盖的下部，并以带有小孔的环形管道的形式均布于坩埚盖的下部。

所述熔剂定量加料装置由熔剂加料管、带摇动手柄的星形给料器、熔剂料斗及料斗盖组成。熔剂加料管安装在星形给料器的下部，并穿过下支承板连通到坩埚内；星形给料器安装在熔剂料斗的下部，并利用中支承板上的小孔固定在中支承板上。熔剂料斗上装有料斗盖。

所述旋转喷吹气体装置由电机、中支承板、净化气体输入管、上支承板、提升机、支架、下支承板、空心搅拌轴、叶片、喷头组成。三根支架呈三角形固定在下支承板上，下支承板放置在坩埚盖上。上支承板固定在支架的上端，提升机安装在上支承板上。搅拌轴通过轴承固定在中支承板的中央，中支承板通过轴套与三根支架联结，提升机通过丝杆机构牵引中支承板沿支架上下移动。电机固定在中支承板上，由电机带动旋转的空心搅拌轴下部安装带有搅拌叶片的气体喷头，净化气体输入管通过空心搅拌轴连通气体喷头。