镁合金稀土化合物熔剂及其生产方法[发明专利]

[12]发明专利申请公开说明书

[21]申请号031216.9

[51]Int.CI7

C22C 1/06C22C 23/00

[43]公开日2003年12月10日

[22]申请日2003.05.29[21]申请号031216.9[71]申请人上海交通大学

地址200030上海市华山路19号

[72]发明人吴国华 翟春泉 卢晨 曾小勤 丁文江

[11]公开号CN 1460727A

[74]专利代理机构上海交达专利事务所

代理人毛翠莹

权利要求书 1 页 说明书 4 页

[]发明名称

镁合金稀土化合物熔剂及其生产方法

[57]摘要

本发明提供一种镁合金稀土化合物熔剂及其生产方法，其化学组分除了40－55％氯化镁、15－25％氯化钾、12－25％氯化钠、1－6％氯化钙、5－15％氟化钙、1－8％氯化钡外，还加入了3－10％稀土化合物活性剂。本发明制成的镁合金熔剂活性较强，具有合适的熔点、密度、粘度及表面张力，对镁熔体内的夹杂物有极强的吸附性，造渣性强，能有效去除镁熔体内的夹杂物，且不产生熔剂夹杂，提高了镁熔体的精炼效果。而且由于加入的稀土化合物在镁合金熔体内会分解出以原子状态存在的稀土元素，大大提高镁合金的力学性能及抗腐蚀性能。

031216.9

权 利 要 求 书

第1/1页

1、一种镁合金稀土化合物熔剂，其特征在于成分范围为：40-55％氯化镁、15-25％氯化钾、12-25％氯化钠、1-6％氯化钙、5-15％氟化钙、1-8％氯化钡、3-10％稀土化合物活性剂。

2、如权利要求1所说的镁合金稀土化合物熔剂，其特征在于稀土化合物活性剂为：LaF3、CeF3、LaCl3、CeCl3或RECl3。

3、一种权利要求1的镁合金稀土化合物熔剂的生产方法，其特征在于将坩埚升温后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到750-790℃，搅拌均匀，浇注成块，破碎后装入球磨机辗磨成粉状，过筛后加入稀土化合物活性剂并用球磨机混合，配好的熔剂装入密闭容器中备用。

2

031216.9

说 明 书

镁合金稀土化合物熔剂及其生产方法

第1/4页

技术领域：

本发明涉及的是一种镁合金稀土化合物熔剂及其生产方法，用于镁合金熔炼过程中清除混入合金中杂质元素及非金属夹杂物的精炼处理，属于金属材料及冶金类领域。 背景技术：

镁化学性质活泼，镁合金中往往含有大量氧化物及Fe、Ni、Cu等杂质元素，这些杂质显著降低镁合金的力学性能和抗蚀性。因此，镁合金熔炼过程中要使用熔剂对其进行精炼处理，精炼处理的目的在于清除混入合金中的杂质元素及非金属夹杂物如氧化镁等。要求熔剂能很好地吸附杂质，且能与镁合金熔体完全分离，以避免产生熔剂夹杂，否则会显著降低镁合金的力学性能和腐蚀性能。目前普遍使用的RJ2熔剂[如文献《有色铸造合金及熔炼》，(陆树荪等，国防工业出版社，1983年5月出版，P195-199)中所描述]，该熔剂对镁熔体内的夹杂物吸附性不够强，除渣能力较差；且由于该熔剂与镁合金的分离性较差，熔剂易于混入合金液成为熔剂夹杂。另外，该熔剂在对镁合金熔体进行精炼处理时，不能产生有利于提高镁合金性能的活性稀土元素，故采用该熔剂精炼处理后的镁合金的力学性能及抗蚀性不高。 发明内容：

本发明的目的在于克服现有镁合金精炼剂的不足之处，提出一种在使用过程中具有很强活性，既能有效去除镁熔体内的非金属夹杂物，又能释放出活性稀土元素的新型镁合金熔剂，提高镁熔体中微小非金属夹杂物的去除率，同时释放出的活性稀土元素能有效提高镁合金的力学性能和抗蚀性能。 为实现这个目的，本发明提供的镁合金熔剂的化学组成在现有精炼剂的基础上作了调整，并加入了稀土化合物活性剂。其成分范围为：40-55％氯化镁

3

031216.9说 明 书 第2/4页

(MgCl2)、15-25％氯化钾(KCl)、12-25％氯化钠(NaCl)、1-6％氯化钙(CaCl2)、5-15％

氟化钙(CaF2)、1-8％氯化钡(BaCl2)、3-10％稀土化合物活性剂。稀土化合物活性剂可以为：LaF3、CeF3、LaCl3、CeCl3、RECl3等。

以熔剂形式加入的稀土化合物活性剂在对镁合金熔体进行精炼处理过程中，将释放出以原子状态存在的稀土元素，即加入的稀土化合物在镁合金内多以活性稀土存在，既能大大提高镁熔体中微小非金属夹杂物的去除率，还由于使得镁合金内存在大量的活性稀土元素而有效地提高了镁合金的力学性能和抗腐蚀性能。同时由于稀土化合物以熔剂的形式加入，一方面可以降低稀土化合物与镁合金液的表面张力，增大两者的接触面积，同时对稀土化合物还有保护作用，有效地提高了稀土化合物的利用率。另一方面，由于熔剂还能降低稀土化合物盐类的熔点，以及减少稀土元素的烧损，因此可大大增加镁合金内稀土元素的数量。另外，由于加入的是氯化稀土或氟化稀土，在镁合金精炼过程中，它们会与镁合金内的合金元素作用，产生大量的气态氯化物或氟化物产物(如Al2Cl6等)，对合金液起搅拌作用，使得稀土元素在镁熔体中分布均匀，进一步提高合金的性能。

本发明镁合金稀土化合物熔剂的生产方法为：将坩埚升温到一定温度后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到750-790℃，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用20-40号筛过筛。之后加入稀土化合物并用球磨机混合。配好的熔剂应装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到～740℃时，将2-3％的熔剂不断撒于液面，同时用精炼勺上下搅动，使镁液循环流动，以延长溶剂液滴的流程，增加熔剂与氧化夹杂接触吸附机会，通常精炼处理后再静置10分钟左右至液面呈光亮镜面为止。

本发明提供的镁合金稀土化合物熔剂具有显著的优点，由于稀土化合物以熔剂的形式加入，既可以改善熔剂的性能，又可以减少稀土元素的烧损，提高稀

4

031216.9说 明 书 第3/4页

土化合物的利用率。本发明制成的镁合金熔剂活性较强，具有合适的熔点、密度、粘度及表面张力，对镁熔体内的夹杂物有极强的吸附性，造渣性强，能有效去除镁熔体内的夹杂物，且不产生熔剂夹杂，提高了镁熔体的精炼效果。而且由于加入的稀土化合物在镁合金熔体内会分解出以原子状态存在的稀土元素，大大提高镁合金的力学性能及抗腐蚀性能。 具体实施方式：

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。 实施例1：

镁合金稀土化合物熔剂成分(质量百分数)：40％氯化镁(MgCl2)、25％氯化钾(KCl)、12％氯化钠(NaCl)、6％氯化钙(CaCl2)、5％氟化钙(CaF2)、4％氯化钡(BaCl2)、8％氟化镧(LaF3)。

本镁合金稀土化合物熔剂的生产方法为：将坩埚升温到约350℃后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到770℃左右，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用20号筛过筛。之后加入氟化镧并用球磨机混合。配好的熔剂应装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到～740℃时，将3％的精炼剂不断撒于液面，同时用精炼勺上下搅动10分钟，使镁液循环流动，之后再静置10分钟左右直至液面呈光亮镜面为止。用于AZ91镁合金，金属型试样的抗拉强度为185MPa以上，延伸率为2.5％。 实施例2：

镁合金稀土化合物熔剂成分(质量百分数)：55％氯化镁(MgCl2)、15％氯化钾(KCl)、13％氯化钠(NaCl)、4％氯化钙(CaCl2)、9％氟化钙(CaF2)、1％氯化钡(BaCl2)、3％氟化铈(CeF3)。

本镁合金稀土化合物熔剂的生产方法为：将坩埚升温到约400℃后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，

5

031216.9说 明 书 第4/4页

升温到760℃左右，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用30号筛过筛。之后加入氟化铈并用球磨机混合。配好的熔剂应装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到～740℃时，将2％的精炼剂不断撒于液面，同时用精炼勺上下搅动，使镁液循环流动，之后再静置10分钟左右直至液面呈光亮镜面为止。用于AZ91镁合金，金属型试样的抗拉强度为180MPa以上，延伸率为3.0％。 实施例3：

镁合金稀土化合物熔剂成分(质量百分数)：40％氯化镁(MgCl2)、15％氯化钾(KCl)、23％氯化钠(NaCl)、1％氯化钙(CaCl2)、11％氟化钙(CaF2)、6％氯化钡(BaCl2)、4％氯化镧。

本镁合金稀土化合物熔剂的生产方法为：将坩埚升温到约300℃后，加入氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化钡，升温到部分熔化后，加入氟化钙，升温到780℃左右，搅拌均匀，浇注成块。破碎后装入球磨机辗磨成粉状，用40号筛过筛。之后加入氯化镧并用球磨机混合。配好的熔剂应装入密闭容器中备用。

使用时，当镁合金在电阻坩埚炉内熔炼升温到～740℃时，将2.5％的精炼剂不断撒于液面，同时用精炼勺上下搅动，使镁液循环流动，之后再静置10分钟左右直至液面呈光亮镜面为止。用于AZ91镁合金，金属型试样的抗拉强度为190MPa以上，延伸率为2.4％。

6