一種加錳提高鎂合金純度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于儀合金的烙煉工藝領域，設及在烙煉過程中去除Fe、Si等雜質元素的 純化方法，具體設及一種加鋪提高儀合金純度的方法。
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【背景技術】
[0003] 儀合金具有密度小、比強度和比剛度高、阻巧減振降噪能力強、導熱性能與電磁屏 蔽性能優良、液態成型性能優越、鑄造與切削性能優異、資源豐富、易于回收利用等優點，在 汽車、摩托車、軌道車輛、3C產品、航空航天及國防軍工等領域具有極其重要的應用價值和 廣闊的應用前景。隨著全球多數金屬礦產資源及傳統能源資源的日趨枯竭、環境污染問題 的日益嚴重，上述儀合金的各種優勢刺激著人們加大對儀合金工業發展的力度，W此達到 零部件輕量化、節能減排等多方面的目的。因此，儀合金被譽為是"21世紀綠色工程材料"。
[0004] 然而，目前儀合金的廣泛應用還受制于自身客觀存在的問題，諸如絕對強度低、變 形加工困難、耐腐蝕性能差等。針對該些有待解決的難題，人們在合金化、變形工藝參數優 化、織構改善、熱處理等方面開展了一系列研究工作，并取得了有效的進展。除此之外，純度 也是影響儀合金性能的一個重要因素，近年來受到了越來越多的關注。研究表明，Fe、Si、 Ni、化等雜質元素的存在，會大大降低了儀合金鑄錠的品質，嚴重影響儀合金材料的組織、 力學性能、塑性成形性能W及耐腐蝕性能。
[0005] 因此，純凈的儀合金烙體是獲得優質儀合金材料的首要前提。研究和開發儀合金 烙體純凈化技術，有效地減少儀合金鑄錠中Fe、Si、Ni、化等雜質元素的含量已刻不容緩。 目前，儀合金烙煉中通常采用Zr、Ti、Be、B等元素的單質或化合物作為溶劑，W達到除雜的 目的。利用該些除雜元素與雜質元素形成在儀液中溶解度小、烙點高、密度高于儀的金屬間 化合物而沉降于相蝸底部，從而達到除雜的目的。但是目前常用的上述除雜元素的單質或 化合物仍存在著一些缺陷，如Zr除了能去除雜質元素外，還會與A1、Mn等有益合金元素結 合，進而會造成不必要的損耗，此外Zr元素的自身燒損也較大，吸收率不易控制，價格相對 較高，也是其不足之處；利用Be元素進行除雜，對人體存在較大的毒害風險，且Be價格偏 高，同時也容易造成合金晶粒粗化，也限制了其使用范圍；添加Ti、B元素進行除雜，通常會 引入不必要的合金成分，使儀合金烙體的純度受到一定的影響。相對于上述添加劑，Mn元 素除雜效果明顯，可W作為一種常用的合金元素而存在于儀合金中，能顯著提高儀合金的 純度，且Mn元素資源豐富、價格較低，而具有良好的市場前景。
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【發明內容】
[0007] 針對現有用于儀合金除雜的元素會造成有益合金元素損耗、容易造成合金晶粒粗 化和引入不必要的合金成分的技術問題，本發明的目的是提供一種提高純度效果明顯、成 本低和易于工業化實現的加鋪提高儀合金純度的方法。
[000引實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 在常規儀合金烙煉鑄造工藝基礎之上，向原儀烙體中添加合金元素鋪，而后對添加了 鋪元素的儀合金烙體采用高溫保溫靜置和低溫保溫靜置處理工藝，并進行冷卻，達到除雜 和提高純度的目的。具體步驟包括： 1) 原材料采用商用原儀和Mg-4. 27%Mn中間合金，合金元素鋪的設計成分添加量為 0. 1-3. 0% ； 2) 將原儀升溫烙化，溫度達到720-740°C時，加入預熱的Mg-4. 27%Mn中間合金，合金化 完成后攬拌合金液使成分均勻； 3) 合金液在730-750°C溫度下進行精煉，精煉時間為3-5min，之后化渣； 4) 將合金液溫度控制在730-750°C進行高溫靜置處理，時間為45-60min ; 5) 將儀合金烙體降溫至630-690°C進行低溫保溫靜置處理，時間為45-120min ; 6) 低溫保溫靜置處理完畢后，將儀合金烙體放入氯化鋼鹽水中冷卻獲得鑄錠。
[0009] 進一步，步驟1)合金元素鋪的設計成分添加量(質量百分數）為1. 85%。
[0010] 進一步，烙煉過程中對儀合金烙體的保護方法是氣體保護，保護氣體成分為；二氧 化碳與六氣化硫的混合氣體，其中六氣化硫的體積占混合氣體總體積的0. 5~1. 5%。
[0011] 進一步，步驟6)低溫靜置處理結束后，對儀合金烙體直接采用氯化鋼鹽水冷卻獲 得鑄錠，其中氯化鋼鹽水的質量濃度為10~20%，烙體降溫速率為120-150°C /min。
[0012] 本發明在常規儀合金烙鑄工藝基礎之上，通過添加合金元素鋪并進行精煉之后， 采用優化的烙體高溫保溫靜置處理和低溫保溫靜置處理工藝，提高儀合金純度，從而達到 除雜純化的目的。針對本發明中的合金體系，鋪元素是作為合金元素加入的；鋪元素的含 量變化可W影響Fe、Si等雜質元素在儀烙體中的含量，鋪元素可W與Fe、Si等雜質元素 形成為穩定的、密度較大的、烙點較高的固溶體巧日Fe與Mn的固溶體）或金屬間化合物巧日 MngSis)，在高溫保溫靜置過程中能夠逐漸沉降至相蝸底部；進而在隨后的低溫保溫靜置過 程中，可W使溶解在或固溶于儀中的Fe、Si等雜質元素更多地析出；最后對儀烙體采用氯 化鋼鹽水冷卻的方法，保留了保溫靜置處理工藝帶來的除雜效果。
[0013] 相比現有技術，本發明具有如下有益效果： 1、本發明提高純度效果明顯；通過添加鋪元素，并輔W優化的烙體保溫靜置處理工藝， 結合采用氯化鋼鹽水冷卻方式，顯著降低了儀烙體中Fe、Si等雜質的含量，使純化后的儀 合金鑄錠中，化含量< 0. 001%，Si含量< 0. 001%，提高了儀合金材料的純度和綜合性能。
[0014] 2、本發明添加合金元素鋪不僅可W顯著降低儀烙體中Fe、Si等雜質的含量，同時 可W作為一種有益合金元素而存在于儀合金中，未引入新的有害雜質。
[0015] 3、本發明操作簡單；只需利用常規的儀合金烙鑄技術，在添加鋪元素進行精煉的 基礎上，對儀合金烙體進行優化的高溫保溫靜置處理工藝和低溫保溫靜置處理工藝，控制 保溫溫度和時間，再W氯化鋼鹽水冷卻的方式，即可達到降低雜質含量的目的。
[0016] 4、本發明采用的原儀即為商業原儀，儀鋪中間合金資源豐富、價格較低；此外，本 發明所用工藝設備均為常規通用設備，生產成本較低，易于操作，在工業生產中易于實現。
[0017] 5、本發明適用面廣，其他含鋪系列的儀鋪合金例如AZ系、AM系、ZM系等，均可適 用，并可獲得類似的純化效果。
[001 引
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例對本發明作進一步說明，應理解的是，該些實施例是用于說明本 發明，而不是對本發明的限制，在本發明的構思前提下對本發明制備方法的簡單改進，都屬 于本發明要求保護的范圍。實施例中，如無特殊說明，采用的原料即為普通市售；下述實施 例中均采用常規重力鑄造方法進行烙鑄。
[0020] 實施例1;一種加鋪提高儀合金純度的方法，采用常規重力鑄造方法烙鑄Mg-Mn儀 合金，包括如下步驟： 1) 原材料采用商用原儀、Mg-4. 27%Mn中間合金，合金元素的設計成分為1. 85%Mn ; 2) 在電阻爐中烙煉，烙煉過程中采用二氧化碳與六氣化硫(含量為0.5%-1. 5%)的 混合氣體對儀合金烙體進行保護，升溫將原儀烙化，溫度達到720~740°C時，加入預熱的 Mg-4.