炉料、涂料及溶剂的准备工作优化方案

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：洗涤熔剂放置在坩埚内并升温至750～800℃。洗涤熔剂在连续熔炼20炉后应全部更新。

1.原材料与回炉料

用于配制镁合金用的金属原材料应符合表2-14列出的各种技术标准所规定的要求。各种不同牌号镁合金的回炉料都可以作为本身合金炉料的组成部分，回炉料的分级和应用方法见表2-15。预备入炉的炉料必须是洁净干燥的，没有油、氧化物、砂土和锈蚀的污染，并且不能混有异种金属。如果炉料中含有尘土或氧化物，则应该单独提炼并铸锭，以便回收使用。生产多种牌号的镁合金铸件时，各种不同的合金，特别是含锆镁合金与含铝镁合金的回炉料不能混淆。一旦发生混料现象，建议采用表2-16所述方法进行鉴别。

表2-14 金属原材料及其要求

表2-15 镁合金回炉料的分级和应用方法

注：同时使用一级和二级回炉料时，用量总和不超过炉料总质量的80%；同时使用二级和三级回炉料时，用量总和不超过炉料总质量的40%。

表2-16 含锆和含铝镁合金的鉴别方法

2.配料

各种铸造镁合金的主要成分见表2-1。长期以来，人们利用熔剂或保护性气体来避免镁合金熔体的氧化与燃烧，这将增加成本并导致温室效应。现在，人们也考虑采用合金化手段，在熔体表面形成致密的氧化层来防止熔体氧化与燃烧。Ca和Be是抑制镁合金氧化和燃烧最为有效的元素，合金中添加少量的Be就能达到抗氧化的效果。Ca和Be对AZ91合金高温氧化特性影响的研究表明，Ca和Be通过形成致密的氧化层来提高抗氧化性，其中含Ca的AZ91合金表面氧化层结构复杂，最外层为CaO，中间层为CaO和MgO的混合物，最内层主要是Al₂O₃。Al和Y对Mg-Ca系合金氧化特性影响的研究表明，三元合金熔体表面的氧化层保护性更强，因而抗氧化性高于二元合金。因此，为了减少镁合金的氧化燃烧，配料中允许加入少于0.002%（质量分数）的Be。

Zr对Mg-Zn系、Mg-RE系、Mg-Th系和Mg-Ca系等合金具有显著的晶粒细化效应，是这些镁合金最常用的晶粒细化剂。Zr在配料中以Mg-Zr中间合金的形式加入，加入量根据生产经验来确定。一般而言，新料按7%～10%（质量分数）添加，回炉料按3.5%～5%添加。配制ZM6时，Nd以Mg-Nd中间合金的形式加入，w_Nd=25%～40%。RE是指w_Nd≥85%的混合稀土，其中w_Nd+w_Pr≥95%。对于ZM5合金来说，Al的配料成分分两种情况：大型厚壁铸件应取下限值，薄壁件应取上限值。

3.熔炼用辅助材料

熔剂可以从专门厂家购买，也可以自行配制。使用前各种覆盖剂和精炼熔剂都应在120～150℃下干燥1～2h。洗涤熔剂（光卤石或RJ-1熔剂）放置在坩埚内并升温至750～800℃。熔剂量不得少于坩埚容量的80%，在使用过程中需要经常打捞熔渣。熔渣太多洗不净工具时，应重熔洗涤液。洗涤熔剂在连续熔炼20炉后应全部更新。允许采用NaCl和MgCl₂组成的混合熔剂洗涤液（w_NaCl=43%，w_MgCl2=57%）。

变质剂是通过将片状结晶的天然菱镁矿破碎成10mm的小块，在120～150℃下预热2h来配制的，其中菱镁矿也可以用轻质碳酸钙代替。使用六氯乙烷时，需压实为圆柱体，压实后密度为1.8g/cm³左右。

配制防护剂时，首先将硫黄粉与硼酸按1∶1的比例混合均匀，碾碎过70目筛再结块，配制好后放置在干燥的有盖容器内。

4.熔炼炉和辅助浇注设备的准备

熔炼炉和辅助浇注设备表面的水蒸气、熔渣和氧化物等会严重影响镁合金熔体的质量，特别是水蒸气、氧化物与镁合金熔体之间还存在化学反应。因此，熔炼镁合金前必须用钢丝刷等清理工具去除表面的熔渣、氧化物，将浇包、搅拌杆和钟形罩等工具在熔剂中洗涤干净并预热至亮红色。

5.型模及涂料制备

可以采用镁合金铸型专用涂料，对增加合金液在型腔内的流动性、防止镁合金氧化和提高铸件表面质量具有明显效果。镁合金型模用涂料的配料成分见表2-17，涂料的配制工艺见表2-18。

表2-17 涂料的配料成分（单位：g）