[发明专利]一种添加铍、锶的阻燃镁合金及制备方法

摘要

本发明涉及一种添加铍、锶的阻燃镁合金及制备方法，它是以镁、铝、锌、镁锰中间合金为原料，以铝铍中间合金、铝锶中间合金为阻燃剂，以铝锶中间合金为力学性能增强剂，在竖式熔炼炉中，经710℃±5℃熔炼、760℃±5℃精练后静置、700℃±5℃浇铸，经添加熔炼剂、精练剂，经恒温、保温、静置，制成阻燃性镁合金熔液，经模具浇铸、细砂冷却、切制成型，最终制成阻燃镁合金锭，熔炼中添加的铝铍中间合金、铝锶中间合金，有效的阻止了镁合金的燃烧、氧化，同时提高了镁合金的力学性能，此方法工艺严密，配比合理，工艺流程短，环境污染小，镁合金锭产物金相组织结构紧密均匀，致密性好，平均晶粒≤90μm，抗拉强度可达200MPa，冲击韧性可达15J/cm²。

主权项

1.一种添加铍、锶的阻燃镁合金及制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、铝、锌、镁锰中间合金、铝铍中间合金、铝锶中间合金、去离子水、滑石粉、水玻璃、熔炼剂、精练剂，其组合配比量如下：以克、毫升为计量单位镁：Mg 513.7g±2g 固态块体铝：Al 42.8g±0.2g 固态块体锌：Zn 3g±0.1g 固态块体镁锰中间合金：Mg-Mn 28.7g±0.2g 固态块体铝铍中间合金：Al-Be 8.8g±0.1g 固态块体铝锶中间合金：Al-Sr 3g±0.1g 固态块体滑石粉：Mg3(Si4O10)(OH)2 35g±1g 固态粉体水玻璃：Na2O·3SiO2 15ml±1ml 液体去离子水：H2O 750ml±2ml 液体熔炼剂RJ-2：MgCl2KClNaClCaF2 20g±1g 固态粉体精练剂XRMJ-5：MgCl2KClNaClCaF2BaCl2 15g±1g 固态粉体制备方法如下：(1)精选化学物质材料对制备所需的化学物质及辅助材料要严格进行精选，并进行纯度控制：镁：Mg ≥99.85％铝：Al ≥99％锌：Zn ≥99％镁锰中间合金：Mg-Mn Mg90.6％ Mn9.4％铝铍中间合金：Al-Be Al96.58％ Be3.42％铝锶中间合金：Al-Sr Al89.98％ Sr10.02％滑石粉：Mg3(Si4O10)(OH)2 95％水玻璃：Na2O·3SiO2 95％去离子水：H2O 99.99％ 熔炼剂RJ-2：MgCl2 46％、KCl 41％、NaCl 8％、CaF2 5％精练剂XRMJ-5：MgCl2 46％、KCl 35％、NaCl 8％、CaF2 5％、BaCl2 6％(2)预切制固态块体材料对制备使用的固态块体材料镁、铝、锌、镁锰中间合金、铝铍中间合金、铝锶中间合金要进行预切制，块体尺寸为：镁、铝、锌：60×60×60mm镁锰中间合金：10×10×10mm铝铍中间合金：10×10×10mm铝锶中间合金：10×10×10mm(3)预制浇铸模具对熔炼、浇铸使用的模具要进行预制，模具结构为开合式，模体材质为不锈钢，外形尺寸为300×200×100mm模芯：圆柱形：Φ15×80mm 3个；矩形：15×15×80mm 3个；(4)熔炼阻燃镁合金①熔炼镁合金是在竖式电阻熔炼炉中进行的，熔炼炉由炉体、炉盖、炉腔、温度探头、排气孔、熔炼坩埚、温度控制箱组成；②清理熔炼炉打开熔炼炉盖，用吸尘器抽吸炉腔内灰尘及有害物质，抽吸时间为5min±1min使熔炼炉内洁净；③清理、清洁熔炼坩埚用金属铲、刷清除坩埚内残留物及有害物质，使坩埚内洁净；用吸尘器抽吸坩埚内灰尘及有害物质，抽吸时间为5min±1min；④刷涂熔炼坩埚内壁、熔炼勺配制涂覆材料：将滑石粉35g±1g、水玻璃15ml±1ml、去离子水750ml±2ml置于容器中，用搅拌器进行搅拌，使其混合均匀；坩埚、熔炼勺预热：将坩埚、熔炼勺置于加热炉中预热，预热温度200℃±5℃，预热时间30min±5min；刷涂坩埚内壁、熔炼勺：用毛刷均匀刷涂预热的坩埚内壁、熔炼勺，边刷涂，边干燥，反复进行，涂层厚度为0.2mm±0.05mm；烘干箱烘干：将刷涂好的坩埚、熔炼勺置于烘干箱中烘干，烘干温度200℃±5℃，烘干时间30min±5min；⑤预热块体材料、熔炼剂、精练剂将Mg块513.7g±2g、Al块42.8g±0.2g、Zn块3g±0.1g、Mg-Mn中间合金28.7g±0.2g、Al-Be中间合金8.8g±0.1g、Al-Sr中间合金3g±0.1g分别置于专用容器中，然后置于烘烤箱中进行预热，预热温度为200℃±5℃，预热时间为30min±5min；将熔炼剂RJ-2 20g±1g、精练剂XRMJ-5 15g±1g，分别置于专用容器中，然后置于烘烤箱中进行预热，预热温度为200℃±5℃，预热时间为15min±1min；然后在烘烤箱中恒温、保温备用；⑥预热坩埚将涂覆了耐高温涂料的坩埚置于预热炉中预热至400℃±20℃，预热时间为30min±5min；⑦熔炼在坩埚内壁及底部均匀地撒上一层粉状熔炼剂RJ-2 4g±0.5g，然后将预热的镁块、铝块加入预热好的坩埚内，并在镁块上均匀撒上一层熔炼剂RJ-2 3g±0.5g；将预热的坩埚置于熔炼炉中；开启熔炼炉，使其升温，由20℃±3℃升温至710℃±5℃，升温速度为8.6℃/min，升温时间为80min±5min；镁块、铝块熔化后，恒温、保温16min±1min；加入Zn块3g±0.1g、Mg-Mn中间合金块28.7g±0.2g、Al-Be中间合金块8.8g±0.1g、Al-Sr中间合金块3g±0.1g，在装料、熔化过程中，发现镁合金液露出并燃烧时，均匀撒入熔炼剂RJ-2 2g±0.1g，在710℃±5℃温度下，恒温、保温、静置20min±2min，使其熔化，成合金熔液；精练：扒去合金熔液表面熔渣，将预热的熔炼勺浸入合金熔液2/3深处，进行搅动，使镁合金熔液在垂直方向产生强烈循环对流，同时不断向镁合金液表面均匀撒入精炼剂XRMJ-5 6g±1g，精炼4min±1min，至液面呈光亮镜面，精练完毕后，扒去液面熔渣，然后升温至760℃±5℃，恒温、保温、静置20min±1min；降温：调节温度控制箱，熔液温度由760℃±5℃降至700℃±5℃，此温度为浇铸温度；在熔炼过程中发生化学反应，反应式如下：Be+O→BeOAl+O→Al2O3 Mg+O→MgOSr+O→SrOSr+Be+O→Sr2Be9O11 式中：Be：铍O：氧BeO：氧化铍Al2O3：三氧化二铝Mg；镁MgO：氧化镁Sr：锶SrO：氧化锶Sr2Be9O11：铍锶氧化物(5)浇铸①预热模具，将开合式模具置于烘烤箱中进行预热，预热温度200℃±5℃，预热时间为120min±10min；②将熔炼好的熔液对准模具浇口、滤网进行浇铸，当浇口溢满时，停止浇铸；(6)冷却浇铸完成后，将模具及其内的铸件置于自然空气中冷却，冷却至400℃±5℃；(7)脱模、二次冷却打开模具，铸锭脱模，将铸锭整体置于干燥的细砂中，使其在自然空气中冷却至20℃±3℃；(8)切制成型将冷却后的铸锭进行切制，成镁合金锭；圆柱形镁合金锭：拉伸试验用：Φ10×60mm阶梯形中间尺寸为Φ6×30mm矩形镁合金锭：冲击韧性试验用：矩形10×10×60mm镁合金锭表面粗糙度：Ra0.32-0.64μm(9)检测、分析对制备的圆柱形、矩形镁合金锭的力学性能进行检测分析；用X射线衍射仪分析镁合金铸锭表面氧化膜衍射强度；用万能试验机进行拉伸试验；用冲击试验机进行冲击试验；用布氏硬度计进行硬度试验；(10)储存包装对制备的镁合金锭要用软质材料包装、储存于干燥环境，要防水、防潮、防氧化、防酸、盐侵蚀，储存温度20℃±3℃，相对湿度≤20％。