一種阻燃鎂合金的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種阻燃鎂合金的制備方法，涉及鋁作次主要成分的鎂基合金，步驟是：依據(jù)目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為：Mg90.7～92.7%、Al6.0%、Mn0.3%、Ca0.5～1.5%、Y0.5～1.5%，稱取所需質(zhì)量的純度99.99%的鎂錠、純度99.99%的鋁錠、純度99.99%的錳片、鈣含量20wt%的Mg-Ca中間合金和釔含量25wt%的Mg-Y中間合金為原料進行備料；將所有原料置于氣體保護熔煉爐中進行熔煉，后加入精煉劑進行精煉，最后澆注到鑄鐵模具中，空冷至室溫，制得Mg-Al-Mn-Ca-Y阻燃鎂合金鑄錠，克服了現(xiàn)有技術(shù)中阻燃鎂合金的原料成本高和成分中含有有毒物質(zhì)的缺點。
【專利說明】一種阻燃鎂合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的技術(shù)方案涉及鋁作次主要成分的鎂基合金，具體地說是一種阻燃鎂合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金是實際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。鎂及鎂合金燃點低、易燃燒，給工業(yè)化生產(chǎn)造成了不便，熔煉時必須采取一定措施。通常為解決鎂熔煉中的燃燒問題，多采用氣體保護法、溶劑覆蓋法、合金化阻燃等方法。其中氣體保護法會產(chǎn)生大量溫室氣體，不利于環(huán)保。溶劑覆蓋法需要在鎂合金熔煉過程中不斷向熔體表面添加覆蓋劑，這些覆蓋劑可能在鎂合金中形成夾雜或夾渣，從而影響鎂合金的機械性能。合金化阻燃法，即在鎂合金中引入阻燃元素以提高鎂合金燃點的辦法，克服了這些弊端，目前正被更多的使用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，CN101787473A公開了一種強韌阻燃鎂合金及其制備方法，其組成成分的重量百分比分別為:Gd5.0~12.0%、Er0.5~3.0%、MnO~1.0%、ZrO~0.8%,限制雜質(zhì)元素的重量百分比含量為:Fe<0.005%、Si〈0.05%、Cu〈0.015%, Ni<0.002%，其余為Mg。該專利中稀土使用量較多，大大提高了產(chǎn)品成本，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，且該專利使用的精煉劑中含有氯化物和氟化物，熔煉中產(chǎn)生有毒氣體，造成環(huán)境污染。CN102660704A公開了一種阻燃鎂合金，由鎂錠、回用料、鋁錠、鋅錠、錳粉、鈣、鍶、稀土以及鋁鈹合金熔煉而成。合金成分中包含有鈹，雖起到了好的阻燃效果，但鈹及其化合物是劇毒物質(zhì)，在合金熔煉過程中對操作人員身體健康造成極大危害，對廠區(qū)周邊空氣和土壤造成嚴(yán)重污染，不利于環(huán)保。CN101608278公開了阻燃泡沫鎂合金及其制備方法，該合金中組成元素的原子比成分為Mg98.8~99.5Y0.0s~α3ΟΥο.45^0.9 ;CNlO 1629261公開了一種稀土阻燃鎂合金及其制備方法，該合金中組成元素的原子百分比是Mg96.^~98.19Y0.31~ο.50Υι.5^3.5°這兩件專利中的合金成分中包含兩種稀土元素，且稀土使用量較大，大大提高了成本，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種阻燃鎂合金的制備方法，該阻燃鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg90.7~92.7%、A16.0%、Mn0.3%、Ca0.5~1.5%、Y0.5~1.5%，克服了現(xiàn)有技術(shù)中阻燃鎂合金的原料成本高和成分中含有有毒物質(zhì)的缺點。
[0005]本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種阻燃鎂合金的制備方法，步驟是:
[0006]第一步，原料配置
[0007]依據(jù)目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg90.7~92.7%、A16.0%、Mn0.3%、Ca0.5~1.5%、Y0.5~1.5%,稱取所需質(zhì)量的純度99.99%的鎂錠、純度99.99%的鋁錠、純度99.99%的錳片、鈣含量20wt%的Mg-Ca中間合金和釔含量25wt%的Mg- Y中間合金為原料進行備料；[0008]第二步，熔煉和精煉
[0009]將第一步中稱量好的所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在760°C溫度下進行熔煉，熔煉過程中通入體積比為CO2 = SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原料完全熔化后，除去表面雜質(zhì)，機械攪拌2分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/min，靜置保溫5分鐘后，降溫至740V，加入精煉劑，精煉4~6分鐘，至液面呈光亮鏡面狀，靜置5分鐘后進行撈渣；
[0010]第三步,澆注成阻燃鎂合金鑄錠
[0011 ] 接續(xù)第二步，降溫至720°C，在通入體積比為CO2:SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為長8cm、寬8cm、高4cm的鑄鐵模具中，空冷至室溫，制得Mg-Al-Mn-Ca-Y阻燃鎂合金鑄錠。
[0012]上述一種阻燃鎂合金的制備方法，所用精煉劑由質(zhì)量百分比為30%碳酸鈣、20%碳酸錳和50%碳酸鎂組成。
[0013]上述一種阻燃鎂合金的制備方法，其中目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比優(yōu)選為:Mg92.7%、A16.0%、Mn0.3%、Ca0.5%、Y0.5%。
[0014]上述一種阻燃鎂合金的制備方法，其中目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比優(yōu)選為:Mg91.7%、A16.0%、Mn0.3% 、Cal.0%、Yl.0%。
[0015]上述一種阻燃鎂合金的制備方法，其中目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比優(yōu)選為:Mg90.7%、A16.0%、Mn0.3%、Cal.5%、Yl.5%。
[0016]上述一種阻燃鎂合金的制備方法，所涉及的原材料和設(shè)備均通過公知的途徑獲得，所用的操作工藝是本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所能掌握的。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出的實質(zhì)性特點和顯著進步是:
[0018](I)現(xiàn)有技術(shù)CN101787473A中，稀土 Gd的添加量達到了 5~12%，稀土 Er的添加量達到了 0.5~3%，而本發(fā)明方法中稀土 Y的添加量僅為0.5~1.5%。雖然稀土 Y、稀土 Gd及稀土 Er目前市場價格均在每千克400~500元，但由于現(xiàn)有技術(shù)CN101787473A中稀土 Gd和Er添加總量是本發(fā)明方法中稀土 Y的添加量的3.67~30倍，因而現(xiàn)有技術(shù)CN101787473A中稀土材料的使用成本比本發(fā)明方法中稀土材料的使用成本高3.67~30倍。
[0019](2)現(xiàn)有技術(shù)CN101787473A在合金精煉過程中，加入的精煉劑中含有氯化物和氟化物，將在熔煉過程中產(chǎn)生C12、HC1和HF等氣體，造成環(huán)境污染，這些氣體還可能殘留在合金中，成為合金今后使用中的腐蝕源，造成安全隱患。本發(fā)明方法中精煉劑為碳化物，不含有毒成分，有利于環(huán)保，可大大降低腐蝕造成的安全隱患。
[0020](3)現(xiàn)有技術(shù)CN102660704A的合金成分中包含有鈹，鈹及其化合物是劇毒物質(zhì)，將在合金熔煉過程中對操作人員身體健康造成極大危害，對廠區(qū)周邊空氣和土壤造成嚴(yán)重污染，不利于環(huán)保。本發(fā)明的合金成分中不含有毒元素，更為綠色環(huán)保。
[0021 ] (4)現(xiàn)有技術(shù)CN101608278中，合金原子比成分為Mg98.8~99.5Y0.05~0.3Dy0.45~0.9，換算為質(zhì)量比，可知稀土 Y的添加量達到了 0.18~1.04%,稀土 Dy的添加量達到了 2.93~
5.68%，兩種系統(tǒng)用量總和為3.11~6.72%，而本發(fā)明方法中稀土 Y的添加量僅為0.5~
1.5%。稀土Y、稀土Dy目前市場價格均在每千克400~500元，但由于現(xiàn)有技術(shù)CN101608278中稀土 Y和Dy添加總量是本發(fā)明方法中稀土 Y的添加量的2.07~13.44倍，因而現(xiàn)有技術(shù)CN101787473A中稀土材料的使用成本比本發(fā)明方法中稀土材料的使用成本高2.07~13.44 倍。
[0022](5)現(xiàn)有技術(shù)CN101629261中，合金原子比成分為Mg96.0~98.19Y0.31~
0.5Dyl.5~3.5，換算為質(zhì)量比，可知稀土 Y的添加量達到了 1.04~1.51%，稀土 Dy的添加量達到了 9.17~19.3%，兩種系統(tǒng)用量總和為10.74~20.89%，而本發(fā)明方法中稀土 Y的添加量僅為0.5~1.5%。稀土 Y、稀土 Dy目前市場價格均在每千克400~500元，但由于現(xiàn)有技術(shù)CN101629261中稀土 Y和Dy添加總量是本發(fā)明方法中稀土 Y的添加量的7.16~41.78倍，因而現(xiàn)有技術(shù)CN101629261中稀土材料的使用成本比本發(fā)明方法中稀土材料的使用成本高7.16~41.78倍。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
[0024]第一步，原料配置
[0025]依據(jù)目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg92.7%、A16.0%、Mn0.3%、Ca0.5%,Y0.5%，稱取所需質(zhì)量的純度99.99%的鎂錠、純度99.99%的鋁錠、純度99.99%的錳片、鈣含量20wt%的Mg-Ca中間合金和釔含量25wt%的Mg-Y中間合金為原料進行備料；
[0026]第二步，熔煉和精煉
[0027]將第一步中稱量好的所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在760°C溫度下進行熔煉，熔煉過程中通入體積比為CO2 = SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原料完全熔化后，除去表面雜質(zhì)，機械攪拌2分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/min，靜置保溫5分鐘后，降溫至740V，加入由質(zhì) 量百分比為30%碳酸鈣、20%碳酸錳和50%碳酸鎂組成的精煉劑，精煉6分鐘，至液面呈光亮鏡面狀，靜置5分鐘后進行撈渣；
[0028]第三步,澆注成阻燃鎂合金鑄錠
[0029]接續(xù)第二步，降溫至720°C，在通入體積比為CO2:SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為長8cm、寬8cm、高4cm的鑄鐵模具中，空冷至室溫，制得Mg-Al-Mn-Ca-Y阻燃鎂合金鑄錠。
[0030]將上述制得的Mg-6.0A1-0.3Mn-0.5Ca_0.5Y阻燃鎂合金鑄錠在大氣下進行無保護熔煉，熔煉爐升溫速度5度/分鐘，至該鎂合金完全融化后熔煉爐保溫不再升溫，此時鎂合金液不發(fā)生燃燒，且攪拌和澆鑄過程在無氣體保護情況下，鎂合金液也不燃燒，澆鑄后所得鎂合金錠質(zhì)量良好。
[0031]實施例2
[0032]第一步，原料配置
[0033]依據(jù)目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg91.7%、A16.0%、Mn0.3%、Cal.0%、Y1.0%，稱取所需質(zhì)量的純度99.99%的鎂錠、純度99.99%的鋁錠、純度99.99%的錳片、鈣含量20wt%的Mg-Ca中間合金和釔含量25wt%的Mg-Y中間合金為原料進行備料；
[0034]第二步，熔煉和精煉
[0035]將第一步中稱量好的所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在760°C溫度下進行熔煉，熔煉過程中通入體積比為CO2 = SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原料完全熔化后，除去表面雜質(zhì)，機械攪拌2分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/min，靜置保溫5分鐘后，降溫至740°C，加入由質(zhì)量百分比為30%碳酸鈣、20%碳酸錳和50%碳酸鎂組成的精煉劑，精煉5分鐘，至液面呈光亮鏡面狀，靜置5分鐘后進行撈渣；
[0036]第三步，澆注成阻燃鎂合金鑄錠
[0037]接續(xù)第二步，降溫至720°C，在通入體積比為CO2:SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為長8cm、寬8cm、高4cm的鑄鐵模具中，空冷至室溫，制得Mg-Al-Mn-Ca-Y阻燃鎂合金鑄錠。
[0038]將上述制得的Mg-6.0A1-0.3Mn_l.0Ca-1.0Y阻燃鎂合金鑄錠在大氣下進行無保護熔煉，熔煉爐升溫速度5度/分鐘，至該鎂合金完全融化后熔煉爐保溫不再升溫，此時鎂合金液不發(fā)生燃燒，且攪拌和澆鑄過程在無氣體保護情況下，鎂合金液也不燃燒，澆鑄后所得鎂合金錠質(zhì)量良好。
[0039]實施例3
[0040]第一步，原料配置
[0041 ] 依據(jù)目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg90.7%、A16.0%、Mn0.3%、Cal.5%、Y1.5%，稱取所需質(zhì)量的純度99.99%的鎂錠、純度99.99%的鋁錠、 純度99.99%的錳片、鈣含量20wt%的Mg-Ca中間合金和釔含量25wt%的Mg-Y中間合金為原料進行備料；
[0042]第二步，熔煉和精煉
[0043]將第一步中稱量好的所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在760°C溫度下進行熔煉，熔煉過程中通入體積比為CO2 = SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原料完全熔化后，除去表面雜質(zhì)，機械攪拌2分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/min，靜置保溫5分鐘后，降溫至740V，加入由質(zhì)量百分比為30%碳酸鈣、20%碳酸錳和50%碳酸鎂組成的精煉劑，精煉6分鐘，至液面呈光亮鏡面狀，靜置5分鐘后進行撈渣；
[0044]第三步,澆注成阻燃鎂合金鑄錠
[0045]接續(xù)第二步，降溫至720°C，在通入體積比為CO2:SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為長8cm、寬8cm、高4cm的鑄鐵模具中，空冷至室溫，制得Mg-Al-Mn-Ca-Y阻燃鎂合金鑄錠。
[0046]將上述制得的Mg-6.0A1-0.3Mn_l.5Ca_l.5Y阻燃鎂合金鑄錠在大氣下進行無保護熔煉，熔煉爐升溫速度5度/分鐘，至該鎂合金完全融化后熔煉爐保溫不再升溫，此時鎂合金液不發(fā)生燃燒，且攪拌和澆鑄過程在無氣體保護情況下，鎂合金液也不燃燒，澆鑄后所得鎂合金錠質(zhì)量良好。
[0047]上述實施例中所用的原材料和設(shè)備均通過公知的途徑獲得，所用的操作工藝是本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所能掌握的。
【權(quán)利要求】
1.一種阻燃鎂合金的制備方法，其特征在于步驟是: 第一步，原料配置 依據(jù)目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg90.7~92.7%、A16.0%、Mn0.3%、Ca0.5~1.5%、Y0.5~1.5%，稱取所需質(zhì)量的純度99.99%的鎂錠、純度99.99%的鋁錠、純度99.99%的錳片、鈣含量20wt%的Mg-Ca中間合金和釔含量25wt%的Mg-Y中間合金為原料進行備料； 第二步，熔煉和精煉 將第一步中稱量好的所有原料置于氣體保護熔煉爐中，在760°C溫度下進行熔煉，熔煉過程中通入體積比為CO2 = SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護，待所有原料完全熔化后，除去表面雜質(zhì)，機械攪拌2分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/min，靜置保溫5分鐘后，降溫至7400C，加入精煉劑，精煉4~6分鐘，至液面呈光亮鏡面狀，靜置5分鐘后進行撈渣； 第三步，澆注成阻燃鎂合金鑄錠 接續(xù)第二步，降溫至720V，在通入體積比為CO2: SF6 = 100:1的C02/SF6混合氣體進行保護的條件下，澆注到內(nèi)型腔尺寸為長8cm、寬8cm、高4cm的鑄鐵模具中，空冷至室溫，制得Mg-Al-Mn-Ca-Y阻燃鎂合金鑄錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說一種阻燃鎂合金的制備方法，其特征在于:所用精煉劑由質(zhì)量百分比為30%碳酸鈣、20% 碳酸錳和50%碳酸鎂組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說一種阻燃鎂合金的制備方法，其特征在于:其中目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比:Mg92.7%、A16.0%、Mn0.3%、Ca0.5%、Y0.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說一種阻燃鎂合金的制備方法，其特征在于:其中目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg91.7%、A16.0%、Mn0.3%、Cal.0%、Yl.0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說一種阻燃鎂合金的制備方法，其特征在于:其中目標(biāo)鎂合金中各組分元素的質(zhì)量百分比為:Mg90.7%、Α16.0%、Μη0.3%, Cal.5%、Υ1.5%。
【文檔編號】C22C1/03GK103468987SQ201310409930
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】王志峰, 趙維民, 王岳宸, 丁儉, 李永艷, 薛海濤 申請人:河北工業(yè)大學(xué)