镁合金熔炼原理与工艺
镁合金熔炼原理与工艺
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铸造镁合金熔炼
无芯工频感应电炉
01
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02
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03
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04
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05
成分均匀，且有精炼作用。
ZM5镁合金的熔炼工艺
准备坩埚
准备炉料
预热坩埚
ZM5镁合金的熔炼工艺（续）
4.熔化熔剂
在另一坩埚炉中熔化RJ-1熔剂或光卤石，保温在750～800℃范围内。浇包及熔化工具进入镁液前应先在此熔剂中洗涤，充分预热，彻底去除所吸附的水分和粘附的氧化渣。
5.加中间合金
炉料熔化后，在700～730℃加入预热的Al-Mn和Al-Be中间合金，待其熔化后加入纯锌。
ZM5镁合金的熔炼工艺（续）
精炼
孕育处理
二次精炼
贰
壹
叁
含锆镁合金的熔炼工艺概述
在含锆镁合金熔炼中，加锆工艺是生产中影响质量的关键问题。镁合金中加锆存在下列各种困难： 锆的熔点高，密度大； 锆的化学活性强，锆在高温下易和大气或炉气中的气体反应，形成的化合物也不溶于镁液中，使锆的损耗增加； 许多元素阻碍增加锆，锆能和镁液中的许多元素等形成化合物，它们不溶于镁液中，沉淀在坩埚底部，MgO也会使镁液中的锆析出沉淀，这些都降低了合金液中的含锆量。
镁与其它物质间的反应（续）
镁与其它物质间的反应（续）
硼酸(H3BO3)受热后即脱水变成硼酐(B2O3)，B2O3遇镁液及其表面上生成的MgO即发生下列反应：
01
镁与硼酸
03
还原出的硼即与镁液反应生成致密的Mg3B2膜，后一反应中生成的MgO•B2O3也能在镁液表面上形成严密的釉质保护膜。
B2O3+MgO ＝ MgO•B2O3
铸镁合金的除气
镁合金材料的制备与应用
镁合金材料的制备与应用随着科技和工业的不断发展，材料科学也在不断地发展和进步。
其中，镁合金材料是一种备受瞩目的高强度、轻质、环保的材料，被广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
本文将介绍镁合金材料的制备与应用。
一、镁合金材料的制备镁合金是由镁和其他金属元素合成的合金，具有低密度、高比强度、耐腐蚀性好等特点，常用于制造航空、汽车、电子、医疗等领域的零部件和器件。
镁合金的制备方法多种多样，常见的有以下几种。
1. 真空熔炼法真空熔炼法是一种制备高纯镁合金的方法，主要通过高温真空熔炼将镁和其他金属元素的混合物合成镁合金。
该方法制备的镁合金纯度高、含氧量低、杂质少，但制备过程复杂、成本高。
2. 粉末冶金法粉末冶金法是一种材料制备方法，主要通过高能球磨或化学还原等技术将镁和其他金属元素粉末混合后，在高温高压条件下压制成型。
该方法制备成本低、工艺简单、能够制备出各种形状的材料，但制备周期长、工艺参数难控制。
3. 氮化物反应法氮化物反应法是一种制备高性能镁合金的方法，主要通过将金属镁和氮化物在高温下反应制备成镁氮化物，之后通过还原反应获得镁合金。
该方法制备出的镁合金密度高、强度高、延展性好，但制备过程复杂、成本高，需要使用高温等特殊条件。
二、镁合金材料的应用随着人们对环保和能源消耗的重视，镁合金材料在各个领域中的应用逐步增加。
以下是镁合金材料常见的应用场景。
1. 航空领域航空领域对材料的高强度、轻质、抗疲劳等要求很高，镁合金正是符合这些要求的材料之一。
在飞机、直升机等飞行器的制造过程中，将镁合金用作机身结构材料、发动机外罩、支撑件等，能够大幅度降低整个飞行器的重量，提升飞行器的效率和性能。
2. 汽车领域镁合金也被广泛应用于汽车领域。
在汽车制造过程中，将镁合金用作车身结构材料、发动机散热器、变速器壳体、制动器等部位，能够降低整车重量、提高车辆的燃油效率和动力性能，同时还能减少对环境的污染。
3. 电子领域随着电子设备的不断更新换代，对电子材料的性能要求也在不断提高。
工业上冶炼金属镁的方法
工业上冶炼金属镁的方法金属镁是一种轻质、强度高、耐腐蚀的金属材料，在工业上具有广泛的应用。
为了满足不同领域的需求，人们采用多种方法来冶炼金属镁，其中最常见的方法包括电解法、熔炼法和热还原法。
1. 电解法电解法是工业上生产金属镁最常用的方法之一。
它主要基于电解质溶液中的离子迁移和电化学反应原理。
首先，将镁盐（如氯化镁）溶解在水中，形成镁离子和阴离子。
然后，将该溶液注入电解槽中，用一对电极（阳极和阴极）通电。
在电解过程中，阳极上的氯离子会接受电子，转化为氯气释放出来，而阴极上的镁离子则会接受电子，还原为金属镁沉积在阴极上。
最后，通过收集、过滤和烘干，得到纯净的金属镁。
2. 熔炼法熔炼法是另一种常用的金属镁冶炼方法。
这种方法适用于一些难以通过电解法获得金属镁的镁矿石。
首先，选取含有镁的矿石，进行破碎和磨矿处理，得到细粉末。
然后，将细粉末与还原剂（如纯碳）混合，并放入高温炉中进行熔炼。
在高温下，还原剂与镁矿石发生反应，产生金属镁和一些气体副产物。
最后，通过冷却、分离和精炼，得到纯净的金属镁。
3. 热还原法热还原法是一种利用高温下镁矿石与还原剂（如硅、铝等）反应获得金属镁的方法。
这种方法适用于一些特殊的镁矿石，如氧化镁、碳酸镁等。
首先，将镁矿石与还原剂混合，并放入高温反应炉中。
在高温下，还原剂与镁矿石发生反应，生成金属镁和一些气体副产物。
最后，通过冷却、分离和精炼，得到纯净的金属镁。
在金属镁的冶炼过程中，还需要注意一些关键参数和条件，以确保产品质量和生产效率。
例如，电解法中需要控制电流密度、温度和电解槽的设计；熔炼法和热还原法中需要控制反应温度、还原剂的用量和反应时间。
此外，还需要进行产品的后续处理和精炼工艺，以满足不同应用领域的要求。
总结起来，工业上冶炼金属镁的方法主要包括电解法、熔炼法和热还原法。
这些方法各有优缺点，适用于不同类型的镁矿石和生产需求。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的冶炼方法，并对关键参数和条件进行控制，以获得高质量的金属镁产品。
镁合金材料的制备与性能优化
镁合金材料的制备与性能优化镁合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度和优良的机械性能等特点，在航空航天、汽车制造以及电子设备领域有着广泛的应用。
本文将探讨镁合金材料的制备方法及性能优化的相关研究。
一、镁合金制备方法镁合金的制备方法多种多样，常见的有熔炼法、粉末冶金法和挤压工艺等。
熔炼法是将镁及其合金化元素加热至熔点，通过浇铸、压力铸造等方法制备成型。
粉末冶金法则是将镁合金粉末与合金元素粉末混合，经过压制和烧结等工艺制备成型。
挤压工艺是将镁合金坯料放入挤压机中，通过挤出模具塑性变形得到所需形状。
二、镁合金材料性能优化1. 合金元素控制镁合金的性能优化离不开合金元素的选择和控制。
添加适量的合金元素，如铝、锌、锰等，可以有效提高其强度和耐腐蚀性能。
同时，通过调整合金元素的含量和配比，还可以优化材料的塑性、热处理响应等特性。
2. 热处理工艺热处理是一种常用的优化镁合金材料性能的方法。
通过调整热处理工艺参数，如温度、时间和冷却速率等，可以改善材料的晶体结构、晶粒尺寸和组织均匀性。
常用的热处理方式包括时效处理、固溶处理和退火处理等。
3. 成形工艺成形工艺是对镁合金材料性能进行优化的关键环节之一。
采用适当的成形工艺可以改善材料的力学性能和表面质量。
常见的成形工艺包括挤压、轧制、拉伸和锻造等。
这些工艺在加工过程中可以显著改变材料的晶粒形貌和取向分布，从而得到优化的力学性能。
4. 表面处理表面处理是对镁合金材料性能进行提升的重要手段。
常用的表面处理方法有化学处理、电化学处理和改性涂层等。
这些方法可以改变材料表面的化学成分和物理状态，提高材料的耐腐蚀性、摩擦性能和界面黏附性等。
5. 微观组织分析微观组织分析是评价镁合金材料性能的关键手段。
通过显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试设备，可以观察和分析材料的晶粒形貌、晶界分布和相组成等特征。
这些分析结果对于优化材料制备和性能改善具有指导作用。
三、镁合金材料的应用前景随着科技的不断进步和人们对轻质、高强度材料需求的增加，镁合金材料的应用前景广阔。
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺在熔炼镁合金过程中必须有效地防止金属的氧化或燃烧,可以通过在金属熔体表面撒熔剂或无熔剂工艺来实现.通常添加微量的金属铍和钙来提高镁熔体的抗氧化性.熔剂熔炼和无熔剂熔炼是镁合金熔炼与浇注过程的两大类基本工艺.1970年之前,熔炼镁合金主要是采用熔剂熔炼工艺.熔剂能去除镁中杂质并且能在镁合金熔体表面形成一层保护性薄膜,隔绝空气.然而熔剂膜隔绝空气的效果并不十分理想,熔炼过程中氧化燃烧造成的镁损失还是比较大.此外,熔剂熔炼工艺还存在一些问题,一方面容易产生熔剂夹杂,导致铸件力学性能和耐蚀性下降,限制了镁合金的应用;另一方面熔剂与镁合金液反应生成腐蚀性烟气,破坏熔炼设备,恶化工作环境.为了提高熔化过程的安全性和减少镁合金液的氧化,20世纪70年代初出现了无熔剂熔炼工艺,在熔炼炉中采用六氟化硫(SF6)与氮气(N2)或干燥空气的混合保护气体,从而避免液面和空气接触.混合气体中SF6的含量要慎重选择.如果SF6 含量过高,会侵蚀坩锅降低其使用寿命;如果含量过低,则不能有效保护熔体.总的来说,无论是熔剂熔炼还是无熔剂熔炼,只要操作得当,都能较好地生产出优质铸造镁合金.1熔炼保护工艺(1)熔剂保护熔炼工艺将熔体表面与氧气隔绝是安全地进行镁合金熔炼的最基本要求.早期曾尝试采用气体保护系统,但效果并不理想.后来,人们开发了熔剂保护熔炼的工艺.镁合金用熔剂见表7.3.在熔炼过程中,必须避免坩锅中熔融炉料出现"搭桥"现象,将余下的炉料逐渐添加到坩锅内,保持合金熔体液面平稳上升,并将熔剂轻轻撒在熔体表面.每种镁合金都有各自的专用熔剂,必须严格遵守供应商规定的熔剂使用指南.在熔化过程中,必须防止炉料局部过热.采用熔体氯化工艺熔炼镁合金时,必须采取有效措施收集Cl2.在浇注前,要对熔体仔细撇渣,去氧化物,特别是影响抗蚀性的氯化物.浇注后,通常将硫粉撒在熔体表面以减轻其在凝固过程中的氧化.(2)无熔剂保护工艺压铸技术中采用熔剂熔炼工艺会带来一些操作上的困难,特别是在热压室压铸中,这种困难更加严重.同时,熔剂夹杂是镁合金铸件最常见的缺陷,严重影响铸件的力学性能和耐蚀性,大大阻碍了镁合金的广泛应用.20世纪70 年代初,无熔剂熔炼工艺的开发成功是镁合金应用领域中的一个重要突破,对镁合金工业的发展有着革命性的意义.1)气体保护机理如上所述,纯净的N2,Ar,Ne 等惰性气体虽然能对镁及其合金熔体起到一定的阻燃和保护作用,但效果并不理想.N2易与镁反应,生成Mg3N2 粉状化合物,结构疏松,不能阻止反应的进行.Ar和Ne等惰性气体虽然与Mg不反应,但无法阻止镁的蒸发.大量试验研究表明,CO2,SO2,SF6 等气体对镁及其合金熔体可以起到良好的保护作用,其中以SF6的效果最佳.熔体在干燥纯净的CO2中氧化速度很低.高温下CO2与镁的化学反应方程式为2Mg(L)+CO2=2 MgO(S)+C反应产物为无定型碳,它可以填充与氧化膜的间隙处,提高熔体表面氧化膜的致密性,此外还能强烈地抑制镁离子透过表面膜的扩散运动,从而抑制镁的氧化.SO2与镁的化学反应方程式为3Mg(L)+SO2=2 MgO(S)+ MgS(S)反应产物在熔体表面形成一薄层较致密的MgS/ MgO复合膜,可以抑制镁的氧化.20世纪70年代,SF6的保护效果没有得到认可前,人们广泛采用SO2气体来抑制镁合金的氧化与燃烧.SF6是一种人工制备的无毒气体,相对分子质量为164.1,密度是空气的4倍,发生化学反应可能产生有毒气体,在常温下及其稳定.含SF6的混合气体与镁可以发生一系列的复杂反应.2Mg(L)+O2=2 MgO(S)2Mg(L)+O2+SF6=2 MgF2(S)+ SO2+ F22MgO(S)+SF6=2 Mg F2(S)+ SO2+ F2MgF2的致密度高,它与MgO一起可形成连续致密的氧化膜,对熔体起到良好的保护作用.应当注意的是,采用含SF6保护气氛时,一定不能含有水蒸气,否则水分的存在会大大加剧镁的氧化,还会产生有毒的HF气体.然而,各种气体对镁合金熔体的保护效果可能与合金系有关.M.H.Kim等开展了保护性气体对Mg-Ca系合金熔体氧化特性影响的研究,发现Ar,N2,和CO2三种气体中N2的保护效果最好.流速较小时,CO2与镁合金熔体反应生成的氧化层具有双层多孔性结构,表层富碳,内层富氧,不能抑制Mg-Ca系合金熔体的氧化与燃烧.显然,Kim与其他人的研究结果相悖.2)SF6保护气氛目前,人们在镁合金熔炼与生产过程中广泛采用SF6保护气氛.SF6保护气氛是一种非常有效的保护气氛,能显著降低熔炼损耗,在铸锭生产行业和压铸工业中得到普遍应用.实验研究表明,含0.01vol.%SF6的混合气体可有效地保护熔体,但实际操作中,为了补充SF6与熔体反应与泄漏造成的损耗,SF6的浓度要高些.在配置混合气体时,一般应采用多管道,多出口分配,尽量接近液面且分配均匀,并且需要定期检查管道是否堵塞和腐蚀.采用SF6保护气氛熔炼合金时,应尽可能提高浇注温度,熔体液面高度和给料速度的稳定性,以避免破坏液面上方SF6气体的浓度.此外要注意保护气体与坩锅发生反应,否则反应产物(FeF3,Fe2O3)将与镁发生剧烈反应.SF6保护气氛主要有两种,一种时干燥空气与SF6的混合物,另一种时干燥空气与CO2 和SF6的混合物.SF6保护气氛中SF6浓度较低(1.7～2)vol.%,且无毒无味.压铸温度比较低,且金属熔体密封性好,SF6浓度较低的空气混合物就可以提供保护(通常小于0.25 vol%).在熔剂熔炼工艺中,细小的金属颗粒会陷入坩锅底部的熔渣中而难以回收,因而熔体损耗较高.在无熔剂工艺中,由于没熔剂,坩锅底部熔渣量大大减少,从而熔体损耗相对较低.由于在镁合金熔炼温度下SF6会缓慢分解和与其他元素发生反应生成SO2,HF和SF4等有毒气体,在815℃还会产生剧毒的S2F10,但S2F10在300～350℃会分解出SF6和SF4,因此镁合金的熔炼温度一般不超过800℃.SF6浓度低于0.4 vol.%的保护气氛便能对镁合金熔体提供有效保护,因而产生的有毒气体可以忽略.表7.12列出了SF6气体的技术要求.SF6价格高且存在潜在的温室效应,因而要尽量控制SF6的排放量.保护性气氛中SF6的浓度不容许超过2vol.%,否则会引起坩锅损耗.特别是在高温下,SF6浓度超过某一特定的体积分数时,坩锅内可能发生剧烈反应甚至爆炸,因此必须对混合气体中SF6浓度进行严格控制.此外,带盖的坩锅不能采用纯SF6气氛进行保护.SF6是影响镁合金寿命周期指标(LCA)的主要因素,也是制约镁合金成为21世纪绿色材料的关键因素.2000年,国际镁协会(IMA)呼吁镁界人士重视开发保护性气体以代替SF6.1.3.1 熔化工具及原料的准备新坩埚在使用前须经没有渗透及X射线检验，证明无渗漏及影响使用的缺陷后方可使用。
【冶金原理及工艺】5.4 典型合金的熔炼工艺-镁合金-
Байду номын сангаас
对于含铝的ZM5镁合金，可采用“过热变质”，即把精炼后的镁液升温 到850~900oC, 保温10~15min，然后迅速冷却到浇注温度进行浇注。经验表 明，“过热变质”的Mg-Al合金中必须含有一定量的铁。其机理可能是随着 温度上升，铁在镁中的溶解量增加，迅速降温时，这些铁就以大量不溶于 镁液的Mg-Al-Fe或Mg-Al-Fe-Mn化合物细小质点的形式析出，成为镁合金 凝固时的结晶核心，使晶粒细化。
由于Mg-H2O反应更为激烈，所以在熔化镁合金时要特别注意采取适当 措施以防止发生事故。除此之外，镁合金的疏松缺陷也与镁液中的氢有关， 主要来源于Mg-H2O反应，所以镁合金熔化工艺中的除气问题日益引起人们 重视。
(3)镁与其他气体间的反应。镁与氮发生反应生成Mg3N2膜，此膜是多孔 的，不能阻止反应继续进行。但Mg-N反应的激烈程度较Mg-H2O及Mg-O反 应小，在较低温度下此反应进行得极慢。
① 镁合金中加锆的主要困难
a. 锆的熔点约为1850oC，相对密度为6.5; 而镁的熔点为651oC，相对密 度为1.74。 所以纯锆加入镁合金液中呈固态，难以溶解。而且由于其相对密 度大，易形成比重偏析。
b. 锆和镁在液态时不能无限溶解，锆在镁中的溶解度仅为0.6%左右。 在镁铝系合金液中，锆的溶解度也小于1%。 由于锆在镁液中溶解度低，故 很难熔制含锆量高且成分又均匀的中间合金。
c. 加锆前应进行适当的精炼。研究表明，MgO会使镁合金液中锆沉淀析 出，增加锆的损耗，因此，在加锆前需用熔剂进行精炼，以清除合金液中 的MgO夹杂物。
第二章 镁合金熔炼
压铸模具设计
压铸合金
4、金属镁废料熔炼方式
1）、熔剂熔炼法 2）、无熔剂熔炼法 3）、真空蒸馏工艺
压铸模具设计
1）、熔剂熔炼法
压铸合金
压铸模具设计
2）、无熔剂熔炼法
压铸合金
压铸模具设计
压铸合金
压铸模具设计
压铸合金
压铸模具设计
坩埚
压铸合金
1）降低液面，并使料液冷却； 2）磨掉损坏的区域，直至能看到基本 的材料； 3）在最深处焊上块； 4）再次焊接块表面； 5）第二次将焊条块弯曲地焊入最深处 6）再次焊接； 7）继续焊接，直到孔完全焊满为止； 8）继续打磨表面
压铸模具设计
压铸模具设计
压铸合金
压铸模具设计
压铸合金
压铸模具设计
压铸合金
（三）镁合金的熔化和保温
镁合金熔化系统中，与铝合金和锌合金的输送方式不一样， 大都采用了熔化保温一体化熔化系统。
压铸模具设计
单室炉
压铸合金
压铸模具设计
双室炉
压铸合金
压铸模具设计
压铸合金
特点：具有转向、平移、升降功能，与压铸机实现柔性连接
河北工业大学
Hebei University of Technology
压铸工艺与模具设计
四、镁合金熔炼
Melting of Magnesium Alloys
（一）金属镁氧化及燃烧特性
（二）镁合金的预热
（三）镁合金熔炼
（四）镁合金的再生
压铸模具设计
压铸合金
（一）金属镁氧化与燃烧特性
压铸模具设计
镁氧化燃烧示意图
压铸模具设计
（二）镁合金预热工艺
1、预热的目的
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镁合金熔炼原理与工艺1. 镁合金熔液与周围介质的作用1.1 镁与氧的作用镁与氧的亲和力要比铝与氧的亲和力大，通常金属与氧的亲和力可由它们的氧化物生成热和分解压来判断。
氧化物的生成热越大，分解压越小，则与氧的亲和力就越强。
镁与1g原子氧相比和时，放出598J的热，而铝放出531J的热。
镁和铝的另一区别是，没被氧化后表面形成疏松的氧化膜，其致密度系数α=0.79（Al2O3的α=1.28），这种不致密的表面膜，不能阻碍反应物质的通过，使氧化得以不断进行，其氧化动力学曲线呈直线式，而不是抛物线式，可见氧化速率与时间无关，氧化过程完全由反应界面所控制。
镁的氧化与温度关系很密切，温度较低时，镁的氧化速率不大；温度高于500℃，氧化速率加快；当温度超过熔点650℃时，其氧化速率急剧增加，一旦遇氧就会发生激烈的氧化而燃烧，放出大量的热。
反应生成的氧化镁绝热性能很好，使反应界面所产生的热不能及时的向外扩散，进而提高了界面上的温度，这样恶性循环必然会加速镁的氧化，燃烧反应更加剧烈。
反应界面的温度越来越高，甚至可达2850℃，远高于镁的沸点（1107℃）引起镁熔液大量气化，甚至导致发生爆炸。
在金属中添加微量的金属铍（w（Be）=0.002%~0.01%）,可提高镁熔液的抗氧化性能。
由于铍是镁的表面活性元素，富集于镁熔液表面，致使表面含铍量约为合金中含铍量的10倍，并优先氧化，氧化铍的致密度系数α=1.71，故氧化铍充填于氧化镁膜的孔隙中，形成致密的复合氧化膜。
但铍的加入量不易过多，过多会引起晶粒粗化，降低力学性能，并加大热裂倾向。
当温度高于750℃时，铍对镁的抗氧化作用大为降低。
而镁合金的熔炼温度一般均高于750℃，因此用铍防止镁合金氧化仅是一种辅助措施。
1.1.1 镁与水的作用镁无论是固态还是液态均能与水发生反应，其反应方程式见（1-1）和式（1-2）。
在室温下，反应速度缓慢，随着温度升高，反应速度加快，并且Mg（OH）2会分解为水及MgO，高温时只发生式（1-1）的反应。
在相同条件下，镁与水之间的反应，要比镁与氧之间的反应更加激烈。
Mg+H2O=MgO+H2↑+Q （1-1）Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑+Q （1-2）当熔融镁与水接触时，不仅因生成氧化镁放出大量的热，而且反应产物氢与周围大气中的氧迅速作用生成生成水，水又受热急剧气话膨胀，结果导致猛烈的爆炸，引起镁熔液的剧烈燃烧与飞溅。
所以，熔炼镁合金时，与熔液相接处的炉料、工具、熔剂等均应干燥。
镁与水的反应也是镁熔液中氢的主要来源，它与镁合金铸件的主要缺陷—缩松的产生有密切关系。
1.1.2 镁与氮气的作用镁与N2发生式（1-3）的反应。
在室温下反应速度极慢，当镁处于液态时，反应速度加快，温度高于1000℃时，反应很激烈。
不过此反应比Mg-O、Mg-H2O反应要缓慢的多。
反应产物Mg3N2系粉状化合物，不能阻止式（1-3）反应继续进行，同时Mg3N2膜也不能防止镁的蒸发，所以氮气不能阻止镁熔液的氧化和燃烧。
3Mg+N2= Mg3N2 （1-3）1.1.3 镁与氩、氦、氖等惰性气体的作用氩、氦、氖等惰性气体均不与镁发生化学反应，可防止镁熔液的燃烧。
但在这些气氛中，镁熔液不能生成防护性的表面膜，故不能阻止镁的蒸发，而镁在熔点以上有较高的蒸汽压。
1.1.4 镁与某些防护性气体的作用1. 镁与CO2的作用一般认为CO2与镁在高温下产生式（1-4）的反应。
2Mg+CO2=2 MgO+C（无定型）试验表明，处于各种温度下的镁，在干燥、纯净的CO2中，其氧化速率均很低，这与表面膜中出现了无定型碳密切相关。
这种无定型碳存在与氧化膜的孔隙中，提高了镁表面的膜致密度系数，使α=1.03~1.05.带正电荷的无定型碳，还能强烈的抑制镁离子（Mg2+）透过表面膜的扩散运动，故也能抑制镁的氧化。
在干燥、纯净的CO2中，在700℃左右镁熔液表面形成晶莹的有金属色泽的薄膜，此膜具有一定的塑性，但随着温度的升高，表面膜逐渐变厚，变硬，致密度逐渐降低，所后发生开裂，失去了保护作用，镁开始燃烧。
此外，CO2含有混合空气或水气时，CO2的防护性将下降。
2. 镁与二氧化硫的作用SO2对镁熔液也有一定的防护作用。
SO2与镁熔液发生式（1-5）和式（1-6）的反应，并在镁熔液表面生成很薄而致密的带有金属色泽的MgS·MgO复合表面膜，可抑制镁的氧化。
当SO2从气氛中消失时，该表面膜就会破裂，镁熔液即发生燃烧，如果温度高于750℃此时膜也将破裂，起不到保护的作用，相反SO2将与镁熔液发生剧烈反应生成大量硫化物夹杂。
国外有资料报道，在SO2气氛下熔炼镁，若在熔液表面上出现“菜花头”状的燃点时，有可能发生爆炸。
用SO2作防护性气氛曾发生过爆炸事故，现在很少用。
3Mg+SO2=2 MgO+MgS （1-5）2Mg+SO2=2 MgO+S （1-6）MgS+4SO2+4MgO+4O2=5 Mg S O4（1-7）3. 镁与六氟化硫的作用目前国内外在熔炼镁合金中越来越多地使用SF6气体来防止镁熔液的氧化燃烧。
SF6是一种无色、无味、无毒的气体，相对分子质量为146.1，比空气中4倍。
从分子结构看，一个硫原子被6个氟原子紧紧包围，具有化学惰性结构，在常温下及其稳定。
通常将SF6气体加高压后变成液态，储存与专用的耐高压瓶中备用。
温度较高时（500℃），SF6将会将会发生分解，生成有毒的低氟化合物S2F10、SF4等。
但在生产条件下的含量不大于保护气体总体积的1/1000，这些氟化物均在安全允许值内。
由X射线衍射分析证明，在高温时，SF6与镁发生化学作用，表面膜中有MgF2生成。
是疏松的MgO膜转变为有MgO+组成的连续、致密的混合膜。
因而含SF6的气氛有防止镁熔液氧化燃烧的作用。
SF6与镁所发生的可能化学反应如下：2SF6=2 SF4+nF+（1-n/2）F2Mg+2F= MgF2Mg+F2= MgF2氧化增重实验证明：SF6对镁熔液的防燃烧作用与其含量有关，空气中SF6含量过低（体积分数小于0.01%）或过高（体积分数大于1%），镁的氧化曲线均属直线型，无防护作用。
当SF6的体积分数处于0.01%~1%之间，氧化增重曲线呈抛物线型，有防护作用。
保护气氛中SF6的体积分数大于1%时，不仅镁的抗氧化效果下降，而且气氛对设备还具有严重的腐蚀作用。
实验表明，体积分数为0.01%的SF6含量就可有效保护镁合金熔液，但实际应用的含量要大，这主要是因为SF6与镁液反应和泄露的损失所致。
随着输入量的增加，液面上方SF6含量也增加，所消耗的SF6量也增加，因而镁合金熔炼装置必须要有效地密封，这样才有可能将SF6含量控制在一定的水平。
SF6防止镁熔液的氧化作用也受温度的影响。
实验证明，温度升高，镁的氧化倾向加大，SF6含量也应相应的增加，见表1-1.所以SF6混合保护气体的组分和含量的优化是保护系统设计和控制关键。
合金的元素对SF6空气的防护作用也有一定影响。
如含铝的合金AZ91，其氧化倾向比纯镁低，含锌、锆合金的氧化倾下更小；而含稀土的合金，其氧化倾向比纯镁的还要高。
一些研究结果表明，当温度高于705℃时，混合通入一定量的CO2有助于提高保护的效果。
见表1-2.表1-1 通入镁合金熔液表面最小的SF6含量的推荐值表1-2 不同温度下保护型混合气体中的最佳成分防护作用还受气氛干燥程度的影响，镁熔液在潮湿的SF6气氛中，要比在干燥的气氛中氧化严重，水的存在极大地加剧镁的氧化。
尤其是在CO2+SF6的气氛中，如含有一定的水分，镁便有燃烧的可能，而干燥的CO2+SF6（SF6的体积约占总体积的1%）气氛中，其防氧化性比空气+ SF6混合保护气氛的效果要好的多，而且几乎不随合金种类和温度而发生大的变化。
气氛中的水分能促使产生有毒的HF，并使镁的高温氧化加剧。
因此有必要在生产中设置气体干燥设备。
综上所述，CO2、SO2、SF6等气体在不同条件下对镁熔液具有不同的保护效果，主要是生成了不同的表面膜。
其次，这些气体的密度大于空气，在一定程度上起到了隔绝Mg-O反应的作用。
同时也减弱了镁熔液对水气的敏感性。
其中以SF6防燃效果最佳，欧美等过已将SF6气体作为防护剂，用于镁合金压铸、连续铸锭及浇注铸件等。
但由于SF6具有很强的“温室效应”，为CO2的23900倍。
为此国际镁业协会与挪威科技大学合作正在研究和开发新的保护气体以替代SF6，初步发现C2H2F4、C4F9OCH3具有与SF6相近的保护作用。
1.1.6 镁与熔剂的作用为防止镁熔液的氧化燃烧，生产中一直采用在熔剂层保护下的熔炼。
镁合金熔剂有两种作用：①覆盖作用，熔融的熔剂借助表面张力的作用，在镁熔液表面形成一连续、完整的覆盖层，隔绝空气，阻止Mg-O2、Mg-H2O反应，彻底防止了镁的氧化，也能扑灭镁的燃烧。
②精炼作用，熔融的熔剂对非金属夹杂物具有良好的润湿，吸附能力，并利用熔剂与金属的密度差，把金属夹杂物随同熔剂自熔液中排除。
镁或镁合金熔剂的性质应当具有：①熔点低于纯镁或镁合金的熔点。
②有足够高的液体流动性和表面张力，以便在熔融的金属上造成连续的覆盖膜。
③有粘滞性，以便熔剂能够在合金的浇铸温度与金属分离，防止熔剂进入铸型中。
④有润湿坩埚壁和炉底的能力。
⑤有精练的能力，即从合金液中除掉非金属夹杂物的能力。
⑥在约700~800℃时，密度要大于合金的密度，以保证熔剂的质点由合金液中沉淀下来。
⑦不与镁及合金的其他组份起化学反应。
⑧不与炉子材料起化学反应。
表1.3是几种熔化镁的保护熔剂的成分配比。
镁合金熔剂主要由MgCl2、KCl、CaF2、BaCl2等氯盐，氟盐的混合物组成。
熔剂中采用碱金属和碱土金属的卤化物是因为他们的化学稳定性高。
几种盐按一定比例混合，使熔剂的熔点、密度、粘度及表面性能均能较好地满足使用要求。
表1-3 熔化镁的几种保护熔剂的成分比例镁合金熔剂的主要成分是MgCl2，它对镁熔液具有良好的覆盖作用及一定的精炼能力。
MgCl2的熔点为708℃，易与其他盐混合形成低盐类混合物。
如无水光卤石（w（MgCl2）=44%~46%），其熔点仅为400~480℃。
因此流动性较好，在镁熔液表面能够迅速地铺展成一层连续、严密的熔剂层。
MgCl2也能很好地润湿熔液表面的氧化镁，并将其包覆后转移到熔剂中去，消除了由氧化镁所产生的绝热所用，使镁在氧化中产生的热量能较快地通过熔剂层散出，避免镁熔液表面温度急剧上升。
MgCl2还能与空气中的氧及水气反应生成HCl、Cl2、H2等，其反应式见式（1-11）~式（1-15），反应生成的Cl2、HCl又能迅速和镁反应生成一层MgCl2，盖住无熔剂的镁熔液表面。
这样，HCl、Cl2、H2等保护性气氛及MgCl2薄层覆盖均能有效地阻止镁与氧、水的作用，防止氧化，抑制燃烧。