[發(fā)明專利]一種稀土鎂合金的生產(chǎn)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310291239.4
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103421998A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張全福;穆錦琿;穆錦龍;張志新;張海靜;李張紅
• 申請（專利權(quán)）人: 孝義市東義鎂業(yè)有限公司;山西東義煤電鋁集團有限公司
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C23/04;C22C1/06
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料及冶金領(lǐng)域，具體涉及一種稀土鎂合金的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機的日益嚴重，汽車使用量逐年增加，龐大的汽車制造對能源的消耗成為了突顯的問題，另一方面人們對生存環(huán)境的高度重視，與之相應(yīng)的環(huán)境法規(guī)逐漸嚴格，使的汽車減重節(jié)能的呼聲高漲，輕量化已成為汽車發(fā)展的主要方向。而鎂合金作為一種輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，具有較高的比強度、比剛度、阻尼系數(shù)低、減振性能好、易切割和易于回收等優(yōu)點，使其成為汽車工業(yè)選用的減重材料。稀土元素對鎂合金耐腐蝕性能的提高極為顯著，一方面稀土元素的加入細化了合金相αMg，另一方面生成了新的稀土合金相Mg₁₇Ce₂，提高了合金的耐腐蝕性能，同時稀土元素合金相也能提高合金材料的高溫耐熱性能。在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝過程中，采取合金化、稀土化、澆鑄在一鍋內(nèi)進行的方式，因添加成分熔點差異，精煉、澆鑄溫度變化等造成雜質(zhì)不易分離，成分不均勻，稀土元素利用率低，析出的稀土相不均勻，偏析多，對質(zhì)量影響較大。因此，開發(fā)一種生產(chǎn)工藝用來來提高稀土元素的利用率和合金化成分，降低生產(chǎn)成本，提高合金坯料的品質(zhì)顯得極其的重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝過程中，采取合金化、稀土化、澆鑄在一鍋內(nèi)進行的方式，合金的雜質(zhì)不易分離，成分不均勻，稀土元素利用率低，析出的稀土相不均勻，偏析多，對質(zhì)量影響較大等問題，提供了一種稀土鎂合金的生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種稀土鎂合金的生產(chǎn)工藝，熔化鍋內(nèi)進行合金元素的添加、精煉、用六氯乙烷脫氣劑脫氣；靜置30min后轉(zhuǎn)注入第二鍋內(nèi)并添加稀土，然后靜置、澆鑄。

具體步驟為：

1.熔化爐裝置的加熱清理：加熱坩堝，加入2-3kg的2#熔劑；待坩堝加熱到暗紅色時，將堝底部及周圍全部清理，確保坩堝內(nèi)無合金、無氧化物雜質(zhì)；

2.稱取500kg的鎂錠并預(yù)熱到180-220℃，加入熔化爐中熔化2.5-3.5h；

3.鎂錠熔化后，熔化爐溫度升高為670-690℃，加入9.5kg溫度為180℃的鋅錠和4.8kg的氯化錳,然后升高熔化爐溫度到720-740℃，安裝機械攪拌裝置攪拌，攪拌速度為50r/min攪拌20min，然后再調(diào)整攪拌速度為60r/min攪拌10min；?

4.添加2#熔劑，然后30r/min攪拌進行精煉3-5min，取出攪拌裝置；

5.將7kg溫度為80-120℃的六氯乙烷脫氣劑用預(yù)熱到80-120℃的鐘罩罩住推入鍋底進行脫氣5-10分鐘，然后人工扒渣，操作人員要做好防毒及液體飛濺防護；?

6.720℃靜置30分鐘后取樣，用直讀式光譜儀檢測其化學(xué)成份，確定反應(yīng)結(jié)束；?

7.壓力為0.03-0.04MPa下按照低壓轉(zhuǎn)注方式用移液管把熔化爐內(nèi)80%的液體移入鑄造爐內(nèi)并添加3.3kg溫度為180-220℃的鎂鈰稀土合金，人工攪拌5-10min后靜置5min；

8.靜置后的液體用半連續(xù)鑄造法澆注到9英寸的結(jié)晶器中結(jié)晶特種合金坯料，待澆鑄量達到總澆鑄鍋的85%后停止?jié)茶T。

所述2#熔劑組分及其重量百分含量為：MgCL₂：48%，KCl：37%，BaCl₂：8%，CaF₂：2%，NaCl：5%；所述氯化錳含量為所加原料的0.1-1.2%，即起到了除鐵的作用，同時又能增加合金的力學(xué)性能；步驟6中所述鎂鈰稀土合金中稀土含量為30%；步驟7中合金液澆注的速度、時間根據(jù)特種合金坯料的直徑大小而定；步驟8澆鑄過程中冷卻用水足量，溫度保持在20-50℃，用CO₂和或SF₆氣體保護。

所述低壓轉(zhuǎn)注方式以及半連續(xù)鑄造法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)。

采用“兩鍋法加脫氣”工藝，即合金化和稀土化用鍋分離，在熔化鍋內(nèi)進行合金元素添加，精煉、脫氣；在第二鍋內(nèi)進行稀土添加、靜置及澆鑄。通過一次精煉后控制雜質(zhì)含量Fe、Cu和Si<0.01%，Mn：0.05-0.5%，Ce：0.1-0.4%，Zn：1.6-2.4%。使用六氯乙烷脫氣劑來除去氣體雜質(zhì)，經(jīng)二次轉(zhuǎn)注后在澆注前30min加入稀土合金；均勻化和細化合金液。

采用本發(fā)明所述的合金化和稀土化用鍋分離，使用六氯乙烷脫氣劑除去氣體雜質(zhì)且用半連續(xù)澆鑄法生產(chǎn)的棒材，表面平整，無冷隔，無縮孔，內(nèi)部結(jié)晶致密。經(jīng)測試：抗拉強度290Mp,屈服強度260Mp，延伸率10%，優(yōu)于一般合金標準；金相組織均勻穩(wěn)定，晶界清晰。