[发明专利]一种含铈钕元素发火合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金制备领域，具体涉及了一种可用于工业和日常生活中的含铈钕元素发火合金及其制备方法。

背景技术

稀土易燃引火合金由于其易燃的特性在工业及日常生活中得到广泛的使用，在日常生活中，稀土易燃引火合金主要用于打火石，是打火机引火的重要来源。在国防军工中，将稀土易燃引火合金加工成为不同的元件，分别装入不同的武器上，可获得满意的军火效果。如武器中用于曳光弹，子弹和炮弹的引芯、点火装置和其它军用设施等。其他工业方面将发火合金加工成元件后，可用于工业汽灯，矿用安全灯，焊枪点火器和火炬点火装置等。

传统的稀土易燃引火合金一般由稀土或混合稀土、铁、镁、锌等合成，由于合金中稀土元素的含量往往在70%以上，使得合金的成本非常昂贵；而且稀土元素极易氧化，在合金中的含量越大，因其氧化而对产品质量的影响越大，降低稀土元素在引火合金的中含量不仅能降低成本，同时也能提高产品质量；而且稀土资源为非可再生资源，世界上的储备有限，即使我国为稀土含量较多的国家，也经不起现在大量使用稀土资源的发展模式；因此，寻求一种稀土含量较低的新一代易燃引火合金成为发展必然。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种在保证其性能的前提下，减少稀土的使用量，降低生产成本，可应用于工业和日常生活中的含铈钕元素发火合金及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种含铈钕元素发火合金，以质量百分比计，所述含铈钕元素发火合金含有：5～10%的钕、10～20%的锡、1～5%的镁、10～20%的锌、5～10%的铁、1～5%的铜、余量为铈。

作为本发明技术方案的进一步优选，以质量百分比计，所述含铈钕元素发火合金含有：10%的钕、15%的锡、3%的镁、20%的锌、7%的铁、2%的铜、余量为铈。

一种制备如上所述的含铈钕元素发火合金的方法，依次包括以下步骤：

（1）按照含铈钕元素发火合金的各组分在含铈钕元素发火合金中的质量百分比称取原料铈、钕、锡、镁、锌、铁和铜，然后将各组分裁切成小块；

（2）将各组分一起投入熔炼炉中，然后在隔离氧气的状态下，进行高温熔炼；

（3）待各组分熔化后，采用电磁搅拌混合均匀，出炉，在隔离氧气的状态下进行降温铸锭，即可得到成品的含铈钕元素发火合金。

进一步说明，所述的原料铈、钕、锡、镁、锌、铁和铜均采用单质作为熔炼原料。

进一步说明，所述的隔离氧气的状态是真空状态，或是处于惰性气体保护的状态。

铈（Ce），银灰色的活泼金属，在地壳中的含量约0.0046%，是稀土元素中丰度最高的。铈是除铕外稀土元素中最活泼的，可用于制造打火石、陶瓷和合金等。

钕（Nd），银白色金属，熔点1024°C，密度7.004克/厘米³，有顺磁性。钕是最活泼的稀土金属之一，能够增强打火石的发火性能。

锡（Sn），银白色的软金属，比重为7.3，熔点低，只有232℃；化学性质很稳定，在常温下不易被氧气氧化，且富有展性；主要用于制造合金，加强合金的耐磨性。

锌（Zn），是一种蓝白色金属。密度为7.14克/立方厘米，熔点为419.5℃。在室温下，性较脆；100～150℃时，变软；超过200℃后，又变脆。锌的化学性质活泼，在常温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后，锌氧化激烈；主要用于钢铁、冶金、机械、电气、化工、轻工、军事和医药等领域。

镁（Mg），银白色的金属，密度1.738克/立方厘米，熔点648.9℃，沸点1090℃；具有延展性，金属镁无磁性，且有良好的热消散性；可以用于制烟火、闪光粉、镁盐、吸气器、照明弹等。

铜（Cu），呈紫红色光泽的金属，密度8.92克/立方厘米；熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃；有很好的延展性。

在本发明中稀土铈系发火合金的组分铈和钕主要是起到了合金发火的功效，即稀土元素铈、钕可与锡、锌、铁、镁、铜等生成低燃点的金属间化合物；加入锡可以降低合金的熔点及增加合金的耐磨性；加入少量的镁能够增强合金的发火性能；部分铁与锌还可以生成硬脆的FeZn化合物，起到提高合金的强度、硬度的作用；锌具有较好的延展性能，可以明显提高合金的耐腐蚀性，还可以增加合金的致密度，即提高了合金的挤压加工性能。

本发明的优点：

1.稀土使用量比传统含量少了三分之一左右，生产成本低，产品质量高。