[發明專利]超純鎂鋅二元合金的制備方法及制備裝置

有效

• 申請號: 201410150818.1
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103952612B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 牛立斌;王曉剛;樊子民;陸樹河
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 史玫

技術領域

本發明屬于有色金屬合金材料的制備領域，具體涉及一種氣相合金化制備超純鎂鋅二元合金的方法及其裝備。

背景技術

現在的各種鎂合金的制備方法主要是熔煉方法，由于鎂合金的化學性質極其活潑，與氧的結合力遠大于與鋅的結合力，故在合金熔煉、合金化過程中，鎂合金極易與氧、氮、水發生反應，并在接近800℃時易氧化燃燒，產生大量的夾渣，甚至鎂合金中的氧含量可達到鋁合金氧含量的20倍，夾雜物一般以薄膜狀、粒子狀或團簇狀的形態殘留在鎂合金鑄件的基體或晶界上，對材料的性能產生極大的影響，譬如，在生產鎂合金電子產品外殼時，壁厚通常在0.6-2mm之間，且有較大的表面積，如此薄的外殼，在壓鑄過程中，非常細小的夾雜都可能導致壓鑄件產生很大的缺陷，降低工藝成品率，因此有必要采取凈化措施來提高鎂熔體的純凈度，提升鎂合金的品質。另外熔煉法制備合金，并不能將難原料中的雜質元素去除，因為熔煉法制合金主要是重熔和混勻的過程，原料中的雜質元素同樣會出現在最終的合金中，并不能提高合金的純度。目前限制鎂鋅合金廣泛應用的主要原因是鎂鋅合金的純度較低，如何降低鎂合金中的雜質含量、提高鎂鋅合金的純度是當今急需解決的問題之一。

發明內容

針對現有技術存在的不足或缺陷，本發明的目的之一在于提供超純鎂鋅二元合金的制備方法。

為此，本發明提供的超純鎂鋅二元合金的制備方法包括：鎂蒸氣流和鋅蒸氣流混合反應得混合反應物，該混合反應物經冷凝結晶后得到超純鎂鋅二元合金。

優選的，所述鎂蒸氣流的制備方法包括：5-10Pa條件下，鎂原料被加熱至1000-1200℃得到鎂蒸氣流。

優選的，所述鋅蒸氣流的制備方法包括：5-10Pa條件下，鋅原料被加熱至700-900℃得到鋅蒸氣流。

優選的，所述鎂蒸氣流和鋅蒸氣流在500-600℃條件下進行混合反應。

優選的，所述超純鎂鋅二元合金的制備方法還包括：混合反應物在300-350℃條件下冷凝結晶得到超純鎂鋅二元合金。

針對現有技術存在的問題或缺陷，本發明的目的之二在于提供一種超純鎂鋅二元合金的制備裝置。

為此，本發明提供的制備裝置包括：

加熱爐一，用于生產鎂蒸氣流；

加熱爐二，用于生產鋅蒸氣流；

混合器，用于鎂蒸氣流和鋅蒸氣流的混合反應；

冷凝器，用于混合反應物的冷凝結晶；

所述加熱爐一和加熱爐二均與所述混合器連通，所述混合器與所述冷凝器連通。

優選的，所述加熱爐一為管式爐，所述加熱爐二為管式爐，所述混合器為管式結構，所述混合器、所述加熱爐一和加熱爐二三者連接形成Y字型三通結構。

優選的，所述混合器包括管體，該管體內設有多根加熱棒。

更優選的，所述加熱棒沿所述管體的徑向設置，且多根加熱棒在管體內交錯分布，對鎂蒸氣流和鋅蒸氣流起到混合的作用。

更優選的，所述管體內設有細管，所述加熱棒穿入所述細管中。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

（1）本發明的氣相合金化制備超純鎂鋅二元合金的方法是利用粗鎂中鎂的蒸氣壓遠大于雜質的蒸氣壓，鎂易蒸發，雜質不易蒸發；以及粗鋅中鋅的蒸氣壓遠大于雜質的蒸氣壓，鋅易蒸發，雜質不易蒸發；在一定溫度下易可得到兩種純度較高的金屬蒸氣流，且蒸發和冷凝溫度都容易實現，得到的高純鎂鋅合金亦可在真空下或在惰性氣體中可進行再次熔化和鑄錠，不需加熔劑，從而避免了氯化物的污染，確保了鎂鋅二元合金錠的純度.

（2）本發明的制備方法是利用鎂、鋅兩種金屬的蒸氣壓較雜質元素的蒸氣壓大許多，容易得到純度較高的鎂、鋅金屬蒸氣，將高純的金屬蒸氣冷凝得到純度較高的合金，大大的降低其中的雜質元素（譬如：Fe、Al、Ni、Si等雜質）的含量，所制備的鎂鋅合金的純度可達99.995%以上。

（3）本發明的氣態混合反應物是在氣態直接冷凝成固態，冷凝速度較快，所得合金的晶粒較為細小。

（4）本發明裝置可有效的實現兩種金屬的蒸發、提純以及冷凝結晶一次性進行，簡化了工序，降低了中間環節的污染，利于純度的提高。蒸發、冷凝溫度均在普通不銹鋼合金管的耐熱溫度以下，容易滿足。

附圖說明

以下結合實施例與附圖對本發明作進一步的詳細說明。

圖1為本發明的裝置的結構參考示意圖；

圖2為實施例2制備的產品的顯微組織結構圖；

圖3為實施例3制備的產品的顯微組織結構圖；

圖4為實施例4制備的產品的顯微組織結構圖.