[发明专利]超纯镁锌二元合金的制备方法及制备装置有效
申请号: | 201410150818.1 | 申请日: | 2014-04-15 |
公开(公告)号: | CN103952612B | 公开(公告)日: | 2017-01-04 |
发明(设计)人: | 牛立斌;王晓刚;樊子民;陆树河 | 申请(专利权)人: | 西安科技大学 |
主分类号: | C22C23/04 | 分类号: | C22C23/04;C22C1/00 |
代理公司: | 西安恒泰知识产权代理事务所61216 | 代理人: | 史玫 |
地址: | 710054*** | 国省代码: | 台湾;71 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 超纯镁锌 二元 合金 制备 方法 装置 | ||
技术领域
本发明属于有色金属合金材料的制备领域,具体涉及一种气相合金化制备超纯镁锌二元合金的方法及其装备。
背景技术
现在的各种镁合金的制备方法主要是熔炼方法,由于镁合金的化学性质极其活泼,与氧的结合力远大于与锌的结合力,故在合金熔炼、合金化过程中,镁合金极易与氧、氮、水发生反应,并在接近800℃时易氧化燃烧,产生大量的夹渣,甚至镁合金中的氧含量可达到铝合金氧含量的20倍,夹杂物一般以薄膜状、粒子状或团簇状的形态残留在镁合金铸件的基体或晶界上,对材料的性能产生极大的影响,譬如,在生产镁合金电子产品外壳时,壁厚通常在0.6-2mm之间,且有较大的表面积,如此薄的外壳,在压铸过程中,非常细小的夹杂都可能导致压铸件产生很大的缺陷,降低工艺成品率,因此有必要采取净化措施来提高镁熔体的纯净度,提升镁合金的品质。另外熔炼法制备合金,并不能将难原料中的杂质元素去除,因为熔炼法制合金主要是重熔和混匀的过程,原料中的杂质元素同样会出现在最终的合金中,并不能提高合金的纯度。目前限制镁锌合金广泛应用的主要原因是镁锌合金的纯度较低,如何降低镁合金中的杂质含量、提高镁锌合金的纯度是当今急需解决的问题之一。
发明内容
针对现有技术存在的不足或缺陷,本发明的目的之一在于提供超纯镁锌二元合金的制备方法。
为此,本发明提供的超纯镁锌二元合金的制备方法包括:镁蒸气流和锌蒸气流混合反应得混合反应物,该混合反应物经冷凝结晶后得到超纯镁锌二元合金。
优选的,所述镁蒸气流的制备方法包括:5-10Pa条件下,镁原料被加热至1000-1200℃得到镁蒸气流。
优选的,所述锌蒸气流的制备方法包括:5-10Pa条件下,锌原料被加热至700-900℃得到锌蒸气流。
优选的,所述镁蒸气流和锌蒸气流在500-600℃条件下进行混合反应。
优选的,所述超纯镁锌二元合金的制备方法还包括:混合反应物在300-350℃条件下冷凝结晶得到超纯镁锌二元合金。
针对现有技术存在的问题或缺陷,本发明的目的之二在于提供一种超纯镁锌二元合金的制备装置。
为此,本发明提供的制备装置包括:
加热炉一,用于生产镁蒸气流;
加热炉二,用于生产锌蒸气流;
混合器,用于镁蒸气流和锌蒸气流的混合反应;
冷凝器,用于混合反应物的冷凝结晶;
所述加热炉一和加热炉二均与所述混合器连通,所述混合器与所述冷凝器连通。
优选的,所述加热炉一为管式炉,所述加热炉二为管式炉,所述混合器为管式结构,所述混合器、所述加热炉一和加热炉二三者连接形成Y字型三通结构。
优选的,所述混合器包括管体,该管体内设有多根加热棒。
更优选的,所述加热棒沿所述管体的径向设置,且多根加热棒在管体内交错分布,对镁蒸气流和锌蒸气流起到混合的作用。
更优选的,所述管体内设有细管,所述加热棒穿入所述细管中。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明的气相合金化制备超纯镁锌二元合金的方法是利用粗镁中镁的蒸气压远大于杂质的蒸气压,镁易蒸发,杂质不易蒸发;以及粗锌中锌的蒸气压远大于杂质的蒸气压,锌易蒸发,杂质不易蒸发;在一定温度下易可得到两种纯度较高的金属蒸气流,且蒸发和冷凝温度都容易实现,得到的高纯镁锌合金亦可在真空下或在惰性气体中可进行再次熔化和铸锭,不需加熔剂,从而避免了氯化物的污染,确保了镁锌二元合金锭的纯度.
(2)本发明的制备方法是利用镁、锌两种金属的蒸气压较杂质元素的蒸气压大许多,容易得到纯度较高的镁、锌金属蒸气,将高纯的金属蒸气冷凝得到纯度较高的合金,大大的降低其中的杂质元素(譬如:Fe、Al、Ni、Si等杂质)的含量,所制备的镁锌合金的纯度可达99.995%以上。
(3)本发明的气态混合反应物是在气态直接冷凝成固态,冷凝速度较快,所得合金的晶粒较为细小。
(4)本发明装置可有效的实现两种金属的蒸发、提纯以及冷凝结晶一次性进行,简化了工序,降低了中间环节的污染,利于纯度的提高。蒸发、冷凝温度均在普通不锈钢合金管的耐热温度以下,容易满足。
附图说明
以下结合实施例与附图对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的装置的结构参考示意图;
图2为实施例2制备的产品的显微组织结构图;
图3为实施例3制备的产品的显微组织结构图;
图4为实施例4制备的产品的显微组织结构图.
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