[发明专利]一种稀土镁合金熔炼剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土镁合金，特别涉及一种稀土镁合金熔炼剂。本发明还涉及一种稀土镁合金熔炼剂的制备方法。

背景技术

自上个世纪80年代后期至今，随着镁合金在航空、航天领域的应用，稀土元素应用于镁合金的研究重新受到重视，稀土镁合金可以克服传统镁合金材料存在的缺点，满足现代工业实现轻量化、节能、环保、安全、舒适、可持续发展等对材料所提出的要求。稀土作为主要的合金元素或微合金化元素在镁合金研究领域发挥着越来越重要的作用。稀土镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，稀土镁合金具有高的比刚度和比强度，良好的阻尼性和减震性，优良的电磁屏蔽，抗电磁干扰性能。

为了制备得到满足要求的稀土镁合金，必须进行稀土镁合金的制备和熔炼。但是镁合金比较活泼，当镁合金在大气中熔炼时, 为了防止镁液表面的氧化、燃烧, 常使用熔炼剂进行保护。因此，熔炼剂保护作为一种传统的镁合金熔炼方式在现代工业中仍然有着广泛的应用，熔炼剂在熔炼过程中除了起到隔绝空气防止镁合金液的氧化燃烧之外，也作为精炼剂来使用，以除去由于氧化而生成的非金属夹杂物来净化合金熔体，提高镁合金产品性能。

现有的镁合金大多采用氯化盐和碳酸盐组成熔炼剂，采用SF6、惰性气体等作为熔炼保护剂。

采用氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钡和氟化钙组成的熔炼剂中，氯化镁在熔炼过程中会和氧气、水发生反应而在镁合金的液面上形成H₂和HCl保护气氛，阻缓了液面的氧化。此外，液态的氯化镁对镁合金熔体中的MgO、Mg₃N₂等非金属夹杂有着良好的润湿性，有着较强的去除氧化物夹杂的能力，因而是大多数镁合金熔炼剂的主要成分。但是在熔炼稀土镁合金时，由于稀土元素活泼的化学性易于和氯化镁发生反应，发应式为：2RE＋3MgCl₂→2RECl₃+ 3Mg，从而使得稀土元素在熔炼过程中损失掉，使得合金中的稀土元素的含量大大降低。含有氯盐和氟盐的熔炼剂, 不仅在熔炼剂的配制过程中产生大量的Cl₂、HCl、HF 等有害气体, 同时, 熔炼剂在镁合金熔炼的过程中也还会产生第二次气体排放, 极大地腐蚀环境、污染空气。因此 寻找氯盐和氟盐的代用材料, 或者减少氯盐和氟盐的使用量, 减少污染, 提高保护效果, 是开发镁合金液保护熔炼剂的努力目标。

自1990 年起, SF6 和类似物的高温室效应(是CO₂的24900 倍, 并能在大气中长期存在3200年)迫使镁工业用户必须寻找技术上可行, 经济、环保的替代保护气体。在人类对环境质量的重新审视和全球正为减少温室效应而不懈努力的今天, SF6保护熔炼技术又受到了新的挑战。减少SF6 的使用, 或者研制更有效、无副作用的SF6 气体代用品成为先进镁合金熔炼技术的重要开发内容。使用现有的保护熔炼剂熔炼时还会带来以下问题：

(1) 高温下产生某些易挥发有毒气体如HCl、Cl₂等。所用熔炼剂的密度一般较大, 通常密度在2. 0 g/ cm3 以上, 大于镁合金的密度。因此, 在熔炼过程中熔炼剂会下沉, 需要不断添加熔炼剂，而且部分熔炼剂作为熔渣残留在合金液中形成夹杂物, 降低合金的力学性能。这也是使用熔炼剂熔炼后镁合金铸件的常见缺陷。

(2) 挥发的气体如HCl有可能渗入合金液中, 成为材料使用过程中的腐蚀源, 加速材料腐蚀, 降低使用寿命。

⑶以氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化锂等固体物材为原料在干燥箱中干燥，然后采用球磨机上研磨混合技术，然后用机械筛100目筛过筛，用干燥密闭的容器储存备用。生产效率低，产品颗粒大，反应堆密度大，严重影响产品的使用效率。

⑷产品容易结块，首先制备粒径小的葡萄糖颗粒，使产物中杂质含量高。

发明内容

本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种稀土镁合金熔炼剂，简单、方便、廉价且环保。

为解决以上技术问题，本发明提供的稀土镁合金熔炼剂的组分及摩尔比如下，氯化盐：三氟甲基磺酸盐：碳酸盐=（80～90）：（1～3）：15。