[发明专利]一种耐蚀镁合金的熔炼装置及熔炼方法

说明书

一种耐蚀镁合金的熔炼装置及熔炼方法，包括炉体、控温装置、刚玉管和熔铸坩埚；炉体包裹设置在刚玉管的外侧，熔铸坩埚设置在刚玉管内；控温装置设置在刚玉管外侧的炉体内；熔铸坩埚的底部为进气口，下方为排气口，进气口设置有进气阀，排气口设置有排气阀。本发明以三段控温竖式炉为基本铸造设备，提出一种提高镁合金耐腐蚀性能的方法及装置，通过遗传控杂与过程控杂，可以实现降低镁合金中Fe、Si等有害元素以及氧化夹杂的含量，提高镁合金的纯净度，极大提升耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于镁合金熔炼技术领域，特别涉及一种耐蚀镁合金的熔炼装置及熔炼方法。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，在轻量化领域的应用逐渐增加。镁合金中存在Fe、Si、Ni等微量杂质元素，铸造过程也会出现缩松缩孔等铸造缺陷，这些杂质元素与铸造缺陷会对镁合金腐蚀性能带来消极影响，如少量(～50ppm)的铁会显著降低耐腐蚀性，Si在镁中的固溶度虽然很小,但能在晶界上生成与基体有较大电位差的脆性相Mg₂Si,严重降低合金的耐蚀性及塑性，影响镁合金的应用。

为解决上述问题，目前主要采用熔剂法、过滤法以及脉冲电流法等方法，吴国华等分别用含TiO₂、Na₂B₄O₈、MnCl₂等熔剂对AZ91镁合金进行了除Fe研究,这些熔剂均可有效降低镁合金中的Fe杂质含量,改善材料的综合性能，其发明的镁合金锆化合物除硅熔剂能有效降低镁合金中的含Si量,尤其对Mg₂Si具有良好的去除作用。但这些方法均会额外引入新的杂质，且没有改善缩松缩孔等铸造缺陷。

现有镁合金纯净化方法主要涉及以下五类。

第一类：熔剂净化除杂。第二类：过滤法除杂。第三类：中间合金除杂。第四类：脉冲电流除杂。第五类：特制纯化装置。

现有技术方案主要存在以下缺点与不足：

1、熔剂法通常是在镁合金中加入氯化物或氟化物等盐类或其他新型熔剂，此种方法会引入二次杂质，不利于合金纯度的提升，且用量较大。

2、对于过滤法，陶瓷过滤器对于细微夹杂物和液态熔剂夹杂的去除有良好及效果，但是仍旧需要不断对陶瓷泡沫进行改性以提升其对金属杂质的吸附能力。

3、对于中间合金法，中间合金的添加也会额外引入其他杂质元素，并且一般中间合金所用到的金属多为稀土金属，价格较高，导致熔炼成本高。

4、对于脉冲电流法，需要在熔炼的过程中施加大电流或高频脉冲电流，对操作平台控制系统和检测信号产生干扰，具有一定的安全隐患，设备费用高昂且不利于节能。

5、对于特制纯化装置，如钽坩埚等价格昂贵，熔炼成本高，不适合大批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐蚀镁合金的熔炼装置及熔炼方法，以解决现有技术会额外引入新的杂质，且没有改善缩松缩孔等铸造缺陷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐蚀镁合金的熔炼装置，包括炉体、控温装置、刚玉管和熔铸坩埚；炉体包裹设置在刚玉管的外侧，熔铸坩埚设置在刚玉管内；控温装置设置在刚玉管外侧的炉体内；熔铸坩埚的底部为进气口，下方为排气口，进气口设置有进气阀，排气口设置有排气阀。

进一步的，熔铸坩埚为直筒结构，包括若干节石墨管件，若干节石墨管件通过螺纹连接形成熔铸坩埚。

进一步的，熔铸坩埚内部自上而下依次设置有镁蒸气捕集板、过滤板和单板，将熔铸坩埚内自上而下分为镁蒸气捕集区、熔化除渣区、净密铸锭区与底部支撑区四个区域。

进一步的，镁蒸气捕集板的个数为两个，捕集区位于两个气体捕集板之间。