專利名稱：與熔融鎂一同使用的鹽組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于保護、精煉和/或回收熔融鎂或鎂合金的鹽組合物，其同時可用作滅火劑。
含有Sr(AJ合金)和/或Ca(AX合金)的新型壓鑄鎂合金因其在高溫汽車方面的應用如用于動力傳動系部分中而受到關注。當與含Sr合金一同使用時，例如用于熔體保護和滅火的傳統MgCl2-CaCl2-NaCl系鹽就不能使用了。這歸因于SrCl2的熱動力學穩定性。如果含Sr合金與這類鹽接觸，合金中的Sr會與鹽相中的MgCl2反應形成SrCl2，使得合金中的Sr顯著減少。如果在該合金耗盡Sr之前全部MgCl2都發生了反應，則接下來NaCl會參與反應，在合金中產生Na雜質。含Ca合金的情況也極其相似。
因此，本發明涉及一種鹽組合物，其熱動力學穩定性等于或超過已知的鹽組合物，可與上述合金一同使用，并可用作滅火劑。
根據本發明，上述目的可以通過使用由鍶、鉀、銫的鹵化物或其混合物組成的鹽組合物而實現。
已經發現，這幾類鹽在保護、精煉和/或回收熔融鎂或鎂合金方面具有較高性能。
所述鹽組合物優選為氯化物和/或氟化物。在本發明的一個優選實施方案中，該鹽組合物的不同離子的含量如下33-47wt％Sr2+14-38wt％K+26-39wt％Cl-0.5-1.3wt％ F-該鹽組合物更優選由下述組分組成48-75wt％ SrCl220-45wt％ KCl2-6wt％KF，以及0-30wt％ CsCl二元KCl-SrCl2鹽有多個低共熔體，具有最低熔點584℃的低共熔體處于42.5at％ SrCl2，對應于66wt％ SrCl2。有利的是使用具有與最低熔點的低共熔體接近的鎂合金組合物的應用，因為它可以例如保護熔融合金在從該鹽的熔點及以上的溫度不發生氧化。
加入BaCl2和/或CsCl可以進一步降低該鹽的熔點。但是，BaCl2具有毒性，因而可以立即將其排除。可以加入CsCl，但在實際中其成本過高。
試驗制備組成接近66wt％SrCl2低共熔體的SrCl2-KCl鹽，固化并粉碎。將AJ62(Mg-6wt％Al-2.5wt％Sr)錠同時在兩個相同的鋼制坩堝中熔化，加入SrCl2-KCl鹽保護。當AJ62合金在該鹽開始熔化之前開始熔化時，在該鹽開始熔化前觀察到發生了一定的氧化。但是，一旦該鹽熔化(在584℃)，它完全覆蓋住該合金，并停止氧化。觀察到鹽沿著坩堝壁漏出，這是因為其密度較大。取決于覆蓋層中鹽的量，在金屬-鹽界面也可能發生頂破鹽池的情況。
為獲得最佳保護，建議持續補充向坩堝底部排出的鹽。
為了模擬回收爐中的情況，在坩堝中填充1/3的鹽，其余為AJ62合金。這兩個系統都保持在6900C。在一個爐(坩堝B)中加入1wt％KF以改性SrCl2-KCl鹽。對照系統(坩堝A)中使用的SrCl2-KCl鹽不添加任何添加物。兩個坩堝都經過劇烈攪拌，以保證鹽-金屬如回收爐中的情況一樣密切接觸，都使用超熱的水合鎂回收爐，在該合金上噴射熔鹽，從而熔化該合金，并剝離覆蓋在合金部件(或錠)上的氧化物(參考美國專利5167700)，在傳統的分批回收中一般是5-15％鹽與熔融合金密切混合，以清除合金中的氧化物。回收工藝完全有必要在劇烈機械攪拌鹽和金屬后迅速將其分離成兩個不同的相，而不是金屬液滴在鹽相中保持永久懸浮狀態(乳濁液)。后一情況通常稱作“魚肉金屬”或“鎂魚子醬”，是回收工藝完全禁止的，特別是在鹽/金屬的比例有時＞1的鹽爐中，會因此而無法回收金屬。這些試驗的結果是，劇烈攪拌導致兩個爐中均為永久的魚肉金屬，坩堝B中的情況可能稍輕微些。接下來，在劇烈攪拌后加入適量的純KF，使坩堝B中鹽的KF含量提高到2wt％。
一旦在系統8中終止攪拌，將該鹽和金屬分離成兩個不同的相，并無魚肉金屬的跡象。在坩堝A中重復攪拌后是一個靜止期(“沉降”)，結果產生了比攪拌前更明顯的魚肉金屬。坩堝8內所述鹽中的KF含量在兩個步驟中提高至3和6wt％。兩種情況下在終止攪拌后都立即觀察到鹽和金屬良好的分離。對照系統(坩堝A)也以相同方式攪拌，但鹽和金屬的分離特性并無改變。在試驗末尾，伴隨著強烈攪拌在系統A中加入2wt％KF，這立即對該魚肉金屬產生積極效果。即使在攪拌終止以前，鹽和金屬分離成兩個不同的相，并無魚肉金屬的跡象。從這些試驗看來，很明顯在SrCl2-KCl鹽中加入2-6wt％KF對于鹽-金屬分離特性具有極好的促進效果，這使得該鹽成為回收含Sr、Ca和/或稀土金屬(Ce、La、Nd、Pr)的合金的極佳侯選物質，這是因為這些元素不會損失到助熔劑中。
在另一個試驗中，測定了低共熔SrCl2-KCl助熔劑和MgCl2-CaCl2-NaCl型對照鹽的低共熔導電性。在正規生產的任一天從鹽爐取出對照鹽(記載于美國專利4385931)。導電性的測定結果如
圖1所示，顯示出低共熔SrCl2-KCl鹽和對照鹽的導電性，其中y軸是導電率，x軸是DC中的溫度。
盡管試驗結果比較分散，但很明顯在所關注的溫度范圍內，SrCl2-KCl鹽的導電率比對照鹽高2.5-3倍。這意味著如果鹽爐的供電系統調整為要考慮導電性的差別，那么鹽爐和回收爐中的MgCl2-CaCl2-NaCl鹽可以成功地被SrCl2-KCl鹽所替代。這使得能夠在這類設備中處理例如含Sr的Mg合金。
權利要求
1.用于保護、精煉和/或回收熔融鎂或鎂合金的鹽組合物，其特征在于該鹽組合物由鍶、鉀、銫的鹵化物或其混合物組成。
2.如權利要求1所述的鹽組合物，其特征在于該鹽組合物為氯化物和/或氟化物。
3.如權利要求2所述的鹽組合物，其特征在于該鹽組合物由下述成分組成33-47wt％Sr2+14-31wt％K+21-39wt％Cl-0.5-1.3wt％ F-。
4.如權利要求1-3所述的鹽組合物，其特征在于該鹽組合物由下述成分組成48-75wt％SrCb20-45wt％KCl2-6wt％ KF，以及0-30wt％ CsCl。
5.如權利要求4所述的鹽組合物，其特征在于該鹽組合物由下述成分組成55-75wt％SrCl225-45wt％KCl，以及2-6wt％ KF。
6.如權利要求5所述的鹽組合物，其特征在于該鹽組合物由下述成分組成60-70wt％SrCl230-40wt％KCl，以及2-6wt％ KF。
7.如權利要求6所述的鹽組合物，其特征在于該鹽組合物由下述成分組成65-67wt％SrCl233-35wt％KCl，以及2-6wt％ KF。
全文摘要
用于保護、精煉和/或回收熔融鎂或鎂合金的鹽組合物，其中該鹽組合物由鍶、鉀、銫的鹵化物或其混合物組成。
文檔編號C22B21/06GK101035915SQ200580018215
公開日2007年9月12日 申請日期2005年1月21日 優先權日2004年6月4日
發明者P·巴克 申請人:挪威海德羅公開有限公司