[發明專利]一種鈣鋅中間合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010035971.5
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111118365B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 房大慶;呂文雪;劉佳南;郭利君;丁向東;孫軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C22C24/00
• 分類號: C22C24/00;C22C1/02;C22C1/06;B22D21/02;C22C1/03
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 趙方

本發明公開了一種鈣鋅中間合金及其制備方法。該鈣鋅中間合金中鋅元素的含量為25～50wt.％，鈣元素的含量為50～75wt.％。該鈣鋅中間合金采用純鋅錠及純鈣錠作為原料，將純鋅錠放入電阻爐中，上部鋪入溶劑，升溫至600℃以熔化，使鋅液與空氣隔絕；再采用沉底法的方式加入純鈣錠，在580℃下將其加熱至融化，再靜置、澆鑄、冷卻、保存。通過對配方及熔煉工藝的選擇，有效降低了鈣單質熔點低、易燃燒、易燒損、難保存現象的發生，使其在后期在熔煉合金時，大大減少了由于燒損導致產品成分含量難以控制以及易燃導致的產品的成品率低等現象，可以減少鈣元素的吸氧率，保證了后期合金熔煉的成品率，提高鑄件質量。

技術領域

本發明屬于合金中間體領域，涉及一種鈣鋅中間合金及其制備方法。

背景技術

隨著科技的日益發展，對鎂合金的制品的成分、力學性能及熱物理性能要求日益嚴格。鎂合金加工產業需對鎂合金成品的合格率、成分含量及綜合性能有一定的保障。為解決燒損、高熔點合金不易加入、元素含量難以調控及合金元素易燃等冶煉問題，在不影響原材料的基礎上，合金元素一般采用將單質做成合金的形式加入。例如：Mg與Zr一般采用Mg-30wt.％Zr的形式加入來解決單質鋯熔點過高的問題；Mg與Y一般采用Mg-25wt.％Y的形式加入來精準控制合金元素含量。

目前已有報道中，微量合金化元素鈣在鎂合金中會促使合金的力學性能有明顯提升，但鈣元素的化學性質活潑，單質鈣容易發生氧化，實際熔煉過程中燒損嚴重，難以得到成分準確的合金，且鈣單質保存非常困難。因此，急需制備一種鈣鋅中間合金來解決鈣單質損燒嚴重的問題。

發明內容

為解決現有技術中鈣單質燒損嚴重、合金成分難以控制問題，本發明提供一種鈣鋅中間合金及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種鈣鋅中間合金，鋅元素的含量為25～50wt.％，鈣元素的含量為50～75wt.％。

為得到高性能、高質量的中間合金，上述鈣鋅中間合金的原料包括99.99％純鋅錠及99.99％純鈣錠。

本發明提供的鈣鋅中間合金的制備方法包括以下步驟：

(1)為保證合金成分的純凈性，采取在電阻爐的內壁涂滿ZnO，ZnO可以完全避免坩堝內壁殘留元素或鐵元素加入引起的合金成分不純凈現象的發生；

(2)采用99.99％純鋅錠及99.99％純鈣錠作為原料，按上述方案提供的重量百分比進行配料；

(3)將99.99％純鋅錠放入電阻爐中，鋅錠上部鋪入溶劑，將純鋅錠隨電阻爐升溫至600℃以熔化，所述溶劑為氯化鉀、氯化鈣和氯化鋰的混合物，氯化鉀、氯化鈣和氯化鋰的質量比為6:3:1；

(4)為防止Ca液懸浮至電阻爐上方，99.99％純鈣錠采用沉底法的加入方式，在電阻爐爐溫降至580℃，用手持把手將裝有單質鈣的帶孔容器完全浸沒于鋅液中，嚴禁單質鈣與空氣接觸，避免燒損現象的發生，在580℃下將其加熱至融化；

(5)待所有鋅和鈣融化后，靜置5-10min，靜置結束后溫度為570±10℃，撈去表面浮渣，準備澆鑄；

(6)澆鑄在0.2～0.5vol.％SF₆+N₂的保護下進行，澆鑄速度為：8-15mm/min，澆鑄時盡量不出現湍流，澆鑄模具為20cm*10cm*5cm的金屬模具；

(7)澆鑄完成后，自然冷卻至室溫，中間合金取出后，立即放入真空干燥箱保存，防止合金發生氧化。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：