关于镁合金熔炼技术研究的几点思考

关于镁合金熔炼技术研究的几点思考

结合当前镁合金技术的发展特点，探讨了熔剂保护熔炼、气体保护熔炼等问题，在此基础上，从多角度论述了镁合金熔炼保护技术的发展情况，最后还论述了镁合金液质量检测问题，希望对于提高镁合金熔炼水平具有一定帮助。

标签：镁合金；熔炼技术；气体保护；熔炼保护；质量检测

随着科学技术的不断发展，镁合金应用领域越来越多，在航天航空、通信技术、电子信息、汽车交通等行业中应用层出不穷，产量直线上升，具有非常广阔的应用前景。在应用镁合金过程中，存在的一定的限制性，在进行熔炼和加工时，容易出现氧化燃烧的问题，造成生产镁合金具有一定难度[1，2]。为了能够使得上述问题得到有效解决，应该关注镁合金的熔炼技术，主要涉及到溶剂保护以及熔炼过程，大都是采用SF6为代表的气体保护熔炼，这里主要结合实际，探讨了进行熔炼技术的几个方面工作，希望对于今后的于镁合金熔炼发展具有一定帮助。

1 熔剂保护熔炼

镁熔体性质具有非常活泼的特性，能够容易和周围的氧气、水、氮气等进行反映，另外，镁与氧的反应则是在进行镁合金熔炼中常见的危害，所以，应该在进行镁合金熔炼中，控制好这个问题，对于液态镁熔体进行保护，避免出现镁与氧的反应。其中的熔剂保护法，主要就是考虑，在具有较低温度情况下，低熔点的无机化合物能够进行熔化成液态，能够实现液面铺开，这样能够避免出现空气接触镁液，实现保护功能。

2 气体保护熔炼

针对镁合金液表面进行处理，将相应的惰性气体，或者能够和镁生成致密氧化膜的气体涂抹在表面，这样就能够实现隔离空气中的氧气，当前，常用的保护气体主要包括CO2、SO2、Ar、SF6等。其中，对于SF6气体来说，其具有无毒、无味、无色等物理性质，能够在镁合金液面生成MgF的致密氧化膜，有效防止接触到氧气而进一步氧化，一般情况下，则是将CO2、干燥空气、SF6混合使用，这种工艺已经非常成熟，应该在应用过程中，注意相应的SF6的保护效果、气体消耗量相关影响因素。

3 镁合金熔炼保护技术的发展探讨

3.1 减少SF6的使用量

根据国际镁业协会的相关要求，结合实际，一般来说，在进行SF6的排放减少措施中，主要包括以下几个方面：一是，制备能够实现自动加料、吸取镁液功能；二是，针对镁合金熔炼时增锅盖的密封性进行改善，保证尽量减少泄露

SF6；三是，针对供气系统进行优化，保证镁液表面具有更加合理的分布形态；四是，针对混合气体的组成及SF6的含量进行优化处理。

结合美国的Air Liquide公司的研发产品，能够保证SF6气体进行回收处理，具体方法，就是利用聚合物的薄膜，针对空气中所具备的不同气体的不同的穿透能力来说，能进行气体的分离。上述方法已经应用在进行氮气、二氧化碳以及氧气的分离中，其中，对于SF6气体分析则比氮气分离更容易，这是由于其分子动力学直径比氮气大约30%左右，能实现更好的分析效果。另外，已经研发出的SF6回收装置，经过试验，混合气体中，经过分离，其中SF6的含量能够从原有的0.01%-0.5%提到0.5%-5%，实现SF6回收率达到98%。

3.2 寻找SF6的替代物

随着温室问题越来越引起大家关注，另外，通过必要的SF6的生命周期的研究工作，研究指出，将SF6应用于进行镁合金零件的生产中，这个过程所产生的温室气体则是抵消镁合金的环保减排作用，所以，应该积极思考如何应用镁合金的保护气体。经过分析，其中的3M Novec 612镁保护液已经具有工业化的生产规模，实际则是一种氟化酮，经过保护测试，其能够实现SF6一样好的保护效果，并没有在排放物中存在影响健康以及安全的情况，另外，具有比较低的温室效应，仅为SF6的1%左右，因此，可以应用此产品为SF6合适的替代物。

3.3 合金化阻燃

利用加入的合金元素，能够保证具有保护性的氧化膜在镁合金表面生成，这样就能保障镁合金燃点升高，避免出现镁合金的氧化燃烧情况，能够满足直接在大气中进行加工的需求，也能够进行镁合金熔炼保护[3，4]。

有日本学者将Ca加入合金中，能提升着火点，使得其阻燃性得到改善。但是，经过试验，在一定的冲击或者搅拌影响下，含Ca镁合金液的阻燃保护膜稳定性不好，容易造成破裂损坏，会造成镁合金的氧化燃烧情况，在实际的应用中，很难避免出现冲击、碰撞镁合金液的事情。上海交通大学在压铸阻燃镁合金及其熔炼和压铸方面进行相关研究，提出的优化的熔炼和铸造工艺，能够实现着火点温度提高了250℃，并且力学性能能够达到AZ91D镁合金的水平，另外，还配套了耐热压铸阻燃镁合金及其熔炼和压铸工艺等。

3.4 改进熔炼设备

随着技术的不断进步，在进行研发熔炼铸造设备方面也取得重大进步，使得镁合金熔炼技术得到长足发展。比如，熔化与压铸为一体的封闭型生产系统由德国企业进行研发，能够保证在具有较强密封性的增锅内进行熔炼，利用固定的吸管作用，能够把镁合金液向压铸型腔底部进行输送，另外，氢气则是充满在增锅及压铸型腔内，保护气体并没有使用SF6，在利用这套系统中，能够有效实现在进行浇注、熔炼中的镁合金液的保护作用。

4 镁合金液质量检测

从原理上进行分析，其他合金的监测分析方法也可以一直到镁合金的检测中，但是，考虑到镁合金的独特特点，其具有较强的活泼型，有效的方法并不多，这里主要介绍相关的质量检测方法[5]。

镁合金液洁净度的真空过滤法较为有效，主要是把装置放入镁合金液中，通过滤杯下部的低压或抽真空的作用，能够在金属容器内经过过滤器吸入一定的镁合金液，经过测量铝片上的杂质数量，能够进行其洁净度的判定。

在进行炉前检测中，常用的则是断口检测技术，日本的轻金属协会提出了K 型模法，能够利用浇注K型平板试块，其中，要求四个槽设置在试块表面，在进行浇注试块之后，马上进行敲断处理，利用测试，可以对比总断口数、夹杂断口以及杂质的情况，这样就能针对镁合金液的洁净度进行判定。

当前，还能利用超声波法进行判定，在具体的测量中，镁合金液中能够传播相应的超声波发生器的信号，存在部分杂质的反射情况，经过一定的衰减后，能够被接收器所接受，这样根据变化的超声波信号情况，进行所含杂物的判断。

5 结束语

经过分析，随着技术的不断发展，应该在今后的工作中，充分重视镁合金熔炼的保护机制，应该利用现有的SF6、SO2以及其他含氟物对镁合金熔炼的保护作用，但是应该深入分析保护机制；另外，还应该充分重视镁合金生产的生态性问题，尽量避免所出现的熔炼中的污染问题，提出更为经济、环保的镁合金熔炼技术，满足社会的发展需要。

参考文献

[1]陈健美，张新明，邓运来，等.镁合金熔炼的热力学[J].中南大学学报（自然科学版），2006，37（3）.

[2]杨慧著，陈晓.FeS2/Ar/空气气氛中镁合金熔炼试验研究[J].热加工工艺，2013，42（5）.

[3]吉海宾，姚广春，刘乐天，等.钙在镁合金熔炼中的阻燃机理[J].东北大学学报（自然科学版），2009，30（4）.

[4]高玉华，陈传祥.镁合金熔炼、铸造过程的危险性分析[J].中国安全科学学报，2006，16（5）.

[5]庞松，吴国华，孙明，等.镁合金熔炼保护气体研究现状与展望[J].铸造，2011，60（3）.