[發明專利]一種鎂鋯中間合金及其生產方法

無效

• 申請號: 201210258870.X
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN103540774A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 楊瑞芳;鄺建新;何峰;崔昌華
• 申請（專利權）人: 湖南稀土金屬材料研究院
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C23/00;C22C1/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鎂鋯中間合金，更具體涉及一種鎂鋯中間合金及其生產方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

鎂合金具有質量輕、比強度和比剛度高，阻尼防震性能好，尺寸穩定性及機械加工性能優良等優點，而且自然界中鎂的資源儲量豐富，易于回收利用，被喻為21世紀的綠色環保工程材料，因而受到材料工作者的青睞，日益成為現代工業產品的理想材料。Zr是鎂合金中有效的晶粒細化劑。Zr加到鎂合金中，可以增加鎂合金的擠壓性，改進室溫及高溫的延性和韌性，提高強度。含Zr的鎂合金廣泛應用于汽車、摩托車制造工業、航空航天材料。鎂合金中的Zr均以Mg-Zr中間合金的形式加入，因而對Mg-Zr中間合金的需求迅速增加。Mg-Zr中間合金的生產方法有鎂還原ZrCl₄法、鋯粉與鎂液對摻法、液態Mg陰極電解法、鎂還原K₂ZrF₆法。前三種生產方法由于產品在質量、成本方面滿足不了用戶的要求，故Mg-Zr中間合金的生產現以鎂還原K₂ZrF₆法為主。

傳統的鎂還原K₂ZrF₆法以KCl為熔劑，以液態Mg還原熔融的K₂ZrF₆，還原5～10min后澆鑄，將得到的合金進行破碎，把夾雜在合金中的塊狀渣選出，再水洗、烤干，以光鹵石為覆蓋劑重熔，再次澆鑄，得到最終產品Mg-Zr中間合金。由于渣相與合金相的密度相差不大，第一次澆鑄后的中間合金往往含有大量的夾渣，雖經人工選渣和水洗可除去部分夾渣，但仍有大部分夾渣留在合金中，而二次重熔時又有新的夾渣(光鹵石)帶進，因此所生產的Mg-Zr中間合金質量低，工藝長，成本高。

專利申請200410020594.9公開了一種鎂鋯中間合金的生產方法，所述方法一定程度上解決了現有鎂合金冶煉操作困難，質量難以控制以及污染環境。其方法具體為：將金屬鎂和鉀鹽按重量比1∶0.5-1.5的比例加入到還原爐內，當真空度小于1Pa時，停止抽真空，并連續通入惰性氣體作為保護氣體，爐內壓力為0.006-0.02MPa，按金屬鎂與四氯化鋯重量比1∶1-2的比例，取四氯化鋯加入到預熱爐內，當真空度小于等于1Pa時，停止抽真空，對四氯化鋯進行加熱，使四氯化鋯汽化；在還原爐通入惰性氣體的同時，對金屬鎂和鉀鹽進行加熱，經2-5小時，將物料加熱到650-950℃，將汽化的四氯化鋯引入還原爐內與熔融鎂反應，持續8-14小時，然后，機械攪拌0.5-1小時，冷卻至室溫出爐，即得所述鎂鋯中間合金。

此外，《稀有金屬與硬質合金》2006年01期文獻“高質量Mg-Zr中間合金的研制”一文公開了一種以KCl、NaCl為溶劑，用液態Mg還原K₂ZrR₆，通過控制爐料配比，還原溫度、還原時間并用機械正反向交替攪拌，以解決傳統生產工藝中渣相與Mg-Zr中間合金難以分離、合金雜質含量偏高、合金成分偏析的難題，獲得了一種高質量的Mg-Zr合金。上述生產方法采用石墨外套剛玉坩堝+中頻感應電爐，需水泵供應循環水不間斷冷卻，安全性低，小批量生產，效率低下，能耗高，生產成本高，具體有如下缺點：

1、因鎂-鋯合金生產過程中，溫度變化大，剛玉坩堝驟冷驟熱，極易開裂，甚至剛玉坩堝的碎片極易混入產品中，產品質量降低，引起質量事故。

2、剛玉坩堝使用過程中脫皮嚴重，使用壽命不長，一只坩堝一般能使用20～30爐次，鎂鋯合金生產量不足100kg。頻繁更換坩堝導致反復筑爐，不宜連續批量生產，成本上升，效率低下。

3、使用的是中頻感應電爐，反應溫度在900℃。生產過程中需要水冷，在生產鎂-鋯中間合金時存在安全隱患；產量小，單爐產量在2kg左右，不適應批量生產，生產效率低，勞動成本高。

4、合金錠錠型：圓餅形錠，市場認同度不高。

5、僅能生產鋯含量Zr?30％左右的產品，目標用戶單一，市場需求量有限。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提高一種鎂鋯中間合金的生產方法的安全性和生產效率，為實現第一目的，本發明采用如下技術方案：

一種鎂鋯中間合金的生產方法，所述的方法包括如下步驟：

(1)對鋯氟酸鉀和鎂錠進行預處理；

(2)將經預處理后的鋯氟酸鉀和鎂錠投入溫控保溫翻轉爐內的不銹鋼坩堝中，在熔劑的保護下，一步還原成型生產出鎂鋯中間合金錠；

(3)對鎂鋯中間合金錠進行表面拋光處理；