[實(shí)用新型]一種凈化鎂或鎂合金熔體的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520193477.6
• 申請(qǐng)日: 2015-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204529933U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳榮石;馬躍群;侯丹輝;吳軍偉;柯偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C22B9/10
• 分類號(hào): C22B9/10;C22C1/06;C22B26/22;C22C23/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬熔體凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凈化鎂或鎂合金熔體的裝置。

背景技術(shù)

鎂及其合金因具有密度小、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽性強(qiáng)、阻尼和減震性能高、導(dǎo)熱性能優(yōu)良、尺寸穩(wěn)定性高、優(yōu)良的鑄造性能、良好的加工性能、儲(chǔ)量豐富等一系列優(yōu)良特性，已經(jīng)在最近二十年間得到高速發(fā)展。但是最近幾年鎂合金產(chǎn)品的產(chǎn)銷量開(kāi)始出現(xiàn)停滯不前的趨勢(shì)，而且產(chǎn)品大多只能用作非結(jié)構(gòu)件，其中一個(gè)重要原因是鎂化學(xué)性質(zhì)活潑，在合金冶煉及澆鑄過(guò)程中難免產(chǎn)生或帶入非金屬夾雜物，嚴(yán)重影響了鎂合金的力學(xué)性能、鑄造性能及耐腐蝕性能。

鎂合金中的非金屬夾雜物以鎂的氧、氮化物為主，如MgO、Mg₃N₂等。由于非金屬夾雜物與鎂基體在性能上有較大的差別，所以在鎂基體變形過(guò)程中，夾雜物周圍就會(huì)產(chǎn)生愈來(lái)愈大的應(yīng)力集中，從而使夾雜物本身開(kāi)裂或使夾雜物同基體的連接遭到破壞，并導(dǎo)致材料的斷裂。研究表明，非金屬夾雜物對(duì)材料強(qiáng)度及與斷裂過(guò)程密切相關(guān)的諸如延伸率、斷面收縮率、斷裂韌性和疲勞抗力等一系列材料性能具有顯著影響。此外，非金屬夾雜物在合金液凝固時(shí)有時(shí)會(huì)析出氣體，在夾雜物周圍經(jīng)常會(huì)伴生氣孔、澆鑄不足或縮松等鑄造缺陷；非金屬夾雜物對(duì)產(chǎn)品的表面或耐蝕性能也有不良影響，例如使用鎂合金材料壓鑄成形的筆記本電腦外殼，一段時(shí)間后表面會(huì)因夾雜物吸潮導(dǎo)致出現(xiàn)一些凸起或脫落后形成凹坑。

因此，降低非金屬夾雜物的含量、進(jìn)一步提高鎂合金純凈度也就成為繼續(xù)擴(kuò)大鎂合金應(yīng)用規(guī)模的一個(gè)關(guān)鍵所在。

不同于鋼鐵或鋁合金等材料，鎂合金熔體的凈化有較大難度。因?yàn)殒V合金非金屬夾雜物的密度僅比鎂或鎂合金熔體的密度略大，但相差不大，非金屬夾雜物往往懸浮于鎂熔體中，需要很長(zhǎng)時(shí)間的靜置操作才能沉降分離其中的大部分。針對(duì)鎂合金中非金屬夾雜物的特點(diǎn)，也產(chǎn)生了較多的鎂合金凈化方法，例如熔劑精煉凈化法、過(guò)濾凈化法、吹氣凈化法、超聲波或電磁凈化法、復(fù)合凈化法等。

熔劑精煉凈化法的原理是在精煉過(guò)程中對(duì)熔體進(jìn)行攪拌的同時(shí)撒入熔劑，使非金屬夾雜物與液態(tài)的熔劑充分接觸并被熔劑潤(rùn)濕包裹，在隨后的保溫靜置過(guò)程中，因?yàn)槿蹌┌姆墙饘賷A雜物比重大會(huì)慢慢穿過(guò)熔體在熔體底部沉降聚集。經(jīng)過(guò)熔劑精練后，可使非金屬夾雜物含量大幅降低。最常用的熔劑主要是由MgCl₂、KCl、CaF₂和BaCl₂等鹵鹽按比例混合組成。國(guó)內(nèi)外熔劑種類繁多(《鑄造技術(shù)》2010年31卷第1期，104～108)，如美國(guó)Dow230、220，德國(guó)ElrasalB、ElrasalC和英國(guó)MZ、Z系列，國(guó)內(nèi)為含氯鹽或氟鹽的RJ系列。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了自主開(kāi)發(fā)的精煉劑，比如上海交通大學(xué)研制的鎂合金精煉劑(CN01142611、CN03128916、CN03129383、CN200510110204)等。熔劑精煉凈化由于成本低、操作簡(jiǎn)便、效果好而被工業(yè)界廣泛使用。

簡(jiǎn)易過(guò)濾凈化法有鋼絲棉(曲衛(wèi)濤主編，《鑄造工藝學(xué)》第237頁(yè))、不銹鋼絲網(wǎng)(《特種鑄造及有色合金》2005年第25卷第6期，333～334)、多層編制鋼絲網(wǎng)(《鑄造設(shè)備研究》2008年第5期，53～56)、打孔鋼板(CN200710078417)等，這些方法的優(yōu)點(diǎn)是不容易堵塞，易于實(shí)施。泡沫陶瓷過(guò)濾凈化法(CN02145312、CN03142627)的熔體凈化機(jī)理有機(jī)械攔截、穩(wěn)流整流、濾餅再過(guò)濾、對(duì)夾雜物同性吸附等(《鑄造設(shè)備研究》2007年第8期，42～46)。

吹氣凈化法或稱旋轉(zhuǎn)噴吹法(《中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)》2008年第18卷第9期，1622～1627)的原理是利用吹頭的快速旋轉(zhuǎn)作用在熔體深處形成快速運(yùn)動(dòng)的氣液渦流，使通入熔體的氣體被破碎成細(xì)小的氣泡群，氣泡在上浮過(guò)程中，不僅攜帶熔體中的氫氣，還能吸附部分氧化夾雜，起到除氣及除雜的作用。

超聲波凈化法(《東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》2011年第32卷第3期，396～399)的原理是向鎂合金熔體中通入20±2kHz的高頻聲波，夾雜物微粒在聲交互作用力和旁力的作用下形成凝聚物，再通過(guò)靜置沉降分離達(dá)到除雜的目的。電磁凈化法(《輕合金加工技術(shù)》2013年4卷第7期，14～17)的原理是利用鎂合金熔體和非金屬夾雜物的導(dǎo)電性差異來(lái)進(jìn)行雜質(zhì)分離的；在磁場(chǎng)作用下，由于鎂合金熔體整體所受的電磁力可等效為非金屬夾雜物受相反方向的電磁排斥力作用，從而使其運(yùn)動(dòng)到鎂合金熔體邊緣，起到凈化作用。