鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑及制備方法
【專利摘要】本發明屬于金屬材料及冶金類【技術領域】，特別涉及一種鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑及制備方法。熔劑包括有精煉劑和覆蓋劑，它們的原料配方為，氯化鎂：氯化鉀：氯化鈉：氯化鈣：氟化鎂：氟化鈣的質量百分比為25-40%：25-55%：5-25%：1.0-10%：5-10%：1.0-10%；制備工藝將上述原料按上述原料配方配料，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再澆鑄成塊，球磨機碾磨成顆粒用篩子篩選后得產品。優點是有效去除鎂及鎂合金熔液中雜質，大大改善了鎂及鎂合金的機械和耐腐蝕性能，綠色環保。
【專利說明】鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑及制備方法
[0001]一、【技術領域】:本發明屬于金屬材料及冶金類【技術領域】，特別涉及一種鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑及制備方法。
[0002]二、【背景技術】: 鎂及鎂合金具有密度小，比強度和比剛度高、阻尼性能好以及電磁屏蔽等優點，近年來成為汽車和電子行業的重要輕質材料。隨著金屬鎂在工業中的應用得到越來越多，對鎂及鎂合金的純度也提出了更高的要求，對生產過程中的原輔料也提出了更高的要求，尤其是熔煉過程中對鎂及鎂合金起精煉凈化作用的熔劑更為重要，目前鎂及鎂合金熔煉時，有兩種助熔劑，一種覆蓋劑、另一種是精煉劑，覆蓋劑是熔化時覆蓋滅火時使用，精煉劑是當溫度達到720°C后適量添加以去除合金液中的氧化物雜質，起精煉凈化效果，現鎂及鎂合金精煉劑成分中有一種BaCl2成分，是起增加熔劑比重，加速熔渣沉降速度的作用，然而BaCl2中Ba為重金屬、有毒，產生的熔渣在冷卻后堅硬，不利于回收，且BaCl2價格較高，基于以上原因，非常有必要研究開發一種新型的具有覆蓋劑、精煉劑作用的熔劑，本發明在研究中先從現有熔劑內不同材料的性能并根據性能分類著手，經多次反復研究試驗添加新材料以達到理想的精煉凈化和分離效果，又能達到較好的除渣性，本發明的的熔劑有效減少了有害氣體的排放，使鎂及鎂及鎂合金的生產實現了環保、高效、低價生產的模式。
[0003]三、
【發明內容】
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本發明的目的是針對現有技術中存在的上述不足，而研究設計一種鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑及制備方法，該鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑及制備方法的優點是:具有有效去除鎂及鎂及鎂合金熔液中雜質的效果，大大改善或提高了鎂及鎂及鎂合金的機械性能和耐腐蝕性能；本發明的熔劑活性較強，對鎂及鎂及鎂合金熔液內的夾雜物有極強的吸附性，并且可利用青海鹽湖豐富廉價的光鹵石為原料，價格低廉；本發明的熔劑與鎂及鎂及鎂合金熔液有較大的比重差，粘度合適，化學穩定性好，不易混入到鎂及鎂及鎂合金熔液中，也不與鎂及鎂及鎂合金熔液、爐襯和爐氣發生化學反應，鎂及鎂合金制品不產生熔劑夾雜，能有效提高鎂熔體的精煉效果，同時大大減少了有害氣體的產生，使鎂及鎂及鎂合金冶金的生產完全達到了工業衛生標準及廢棄物的排放要求。
[0004]做為鎂及鎂合金精煉劑和覆蓋劑所用的材料應滿足如下條件:
在工業生產中不具化學毒性和強腐蝕性質；具有一定的精煉性，即能和鎂及鎂合金中雜質發生物理或化學反應并生成鎂不溶性渣；應不比鎂及鎂合金有更低的熔點；在熔融狀態下，熔鹽比重比鎂及鎂合金液大，并有適當的比重差，熔鹽和鎂液很好的分層；在精煉和分離過程中熔劑熔鹽應有較小的粘度，使鎂及鎂合金液在精煉過程中能徹底澄清；熔劑熔體在整個精煉過程中和鎂及鎂合金液有適當的界面張力，在熔煉階段，較小的界面張力能較好地保護鎂及鎂合金液全部燃燒或氧化，在精煉靜置階段有較大的界面張力，能使鎂及鎂合金更好地熔合并和熔劑分離；熔劑中陽離子應不與熔融金屬發生置換反應，以免二次污染。
[0005]滿足以上條件的熔體才能作為鎂及鎂及鎂合金的精煉熔劑和覆蓋熔劑。由于七個條件的限制，熔劑的選擇范圍就窄了，主體熔劑只能是部分堿金屬或堿土金屬鹵化物。[0006]技術方案是:鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑是由以下制備方法制備而成的:其制備方法的特征是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為 25-40%:25-55%:5-25%:1.0-10%:5-10%:1.0-10% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-50(TC后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的覆蓋劑是由以下制備方法制備而成的:其制備方法的特征是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為25-35%:40-55%:15-25%: 1.0-3%:5-10%:1.0-3% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-500°C后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的精煉劑是由以下制備方法制備而成的:其制備方法的特征是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為30-40%:25-35%: 5-15%:5-10%:5_10%:5-10%; (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-50(TC后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
[0007]經研究摩爾體積隨KCl含量升高而升高，在40-60%區域變化平穩，700°C時熔體的粘度隨KCl含量的增加而降低，當KCl摩爾值在83%左右時最低，從粘度角度看，高KCl含量是較好的，表面張力隨KCl含量升高而降低，但在40-60%區也比較平穩。綜合以上分析，等摩爾的MgCl2與KCl具有較好的物理化學性質，是鎂及鎂合金精煉熔劑的最好組合，青海當地鹽湖的光鹵石MgCl2和KCl含量正在這個區間，是加工熔劑的理想原料。
[0008]為增強熔劑的精煉效果，可加入BaCl2XaCl2或NaCl。BaCl2可認為是最好的加重劑，但具有毒性，CaCl2也有一定的加重作用，無毒卻有強烈的吸水性，不易保存，所以添加量不可超過8%，最佳在5%左右，但5%的CaCl2無有效增強熔劑的精煉效果，故需尋找新材料來彌補CaCl2無法達到的效果。[0009]氟化物作為表面活性物質添加到熔劑中，用以改善鎂及鎂合金液的融和和增加熔體面的張力，常添加CaF2、MgF2，但添加比例很重要，如添加量大，導致熔劑比重、粘度、張力過大，熔體流動性較差，無法起到熔劑的充分利用，所以添加量很重要，通過大量的實驗數據得知，1.CaF2, MgF2在氯化物的熔體800°C溫度下，大部分以懸浮狀態存在，溶解度很小。
2.添加CaF2、MgF2能較大地使熔體和合金液間的表面張力，2_4%的CaF2、MgF2能使熔體表面張力提高5-8%。3.添加CaF2、MgF2能使熔體的密度和粘度增大2_5%，密度和粘度的變化值按添加量呈線性增加。4.添加CaF2、MgF2能增強熔體對氧化物雜質的吸附濕潤性，改善合金液的流動性。由此可見氟鹽對熔融合金液有聚合作用，在精煉劑中含有一定量的氟鹽，對熔劑的精煉效果有明顯的提高，綜上所述:從精煉熔劑用定量的CaCl2和CaF2、MgF2能代替BaCl2,不但達到綠色環保，也提高了熔劑的性能，經過多次試驗最終確定精煉劑和覆蓋劑的成分配比
使用時，當鎂及鎂合金熔化過程中，根據熔化進度定期適量在熔爐內撒入覆蓋劑，防止在熔化中氧化燃燒，此覆蓋劑有較好的表面張力和流動性能，對鎂及鎂及鎂合金液有非常好的滅火效果和覆蓋效果，當鎂及鎂及鎂合金液達到720°C，在攪動中鎂及鎂及鎂合金液體加入精煉劑，精煉劑和覆蓋劑通常情況下以1:2比例使用效果最佳。
[0010]本發明的優點是:可有效去除鎂及鎂及鎂合金熔液中雜質，大大改善了鎂及鎂及鎂合金的機械性能和耐腐蝕性能；本發明的熔劑活性較強，對鎂及鎂及鎂合金熔液內的夾雜物有極強的吸附性，并且可利用青海鹽湖豐富廉價的光鹵石為原料，價格低廉；本發明的熔劑與鎂及鎂及鎂合金熔液有較大的比重差，粘度合適，化學穩定性好，不易混入到鎂及鎂及鎂合金熔液中，也不與鎂及鎂及鎂合金熔液、爐襯和爐氣發生化學反應，不產生熔劑夾雜，能有效提高鎂熔體的精煉效果，同時大大減少了有害氣體的產生，使鎂及鎂及鎂合金冶金的生產完全達到了工業衛生標準及廢棄物的排放要求。
[0011]四、【具體實施方式】:
實施例1:鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑，它是由以下制備方法制備而成的:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為40%:25%:5%: 10%: 10%: 10% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400°C后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
[0012]實施例2:鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑是由以下制備方法制備而成的:其制備方法的特征是:原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為25%: 55%:5%: 5%:5%:5% ;其制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到500°C后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣,邊加入邊攪拌,直至升溫到800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
[0013]實施例3:鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的覆蓋劑是由以下制備方法制備而成的:原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為35%:40%:15%:1.0%: 8%:1.0% ;其制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到450°C后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到780°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用50目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
[0014]實施例4:鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的覆蓋劑是由以下制備方法制備而成的:原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為25%:35%:25%:2.5%:10%:2.5% ;其制備工藝與實施例3相同。
[0015]實施例5:鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的精煉劑是由以下制備方法制備而成的:原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為35%:25%:15%:10%: 5%:10% ;其制備工藝與實施例1相同。
[0016]實施例6:鎂及鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的精煉劑是由以下制備方法制備而成的:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為30%:35%:15%:5%:10%:5% ;其制備工藝與實施例2相同。
【權利要求】
1.一種鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑，它是由以下制備方法制備而成的:制備方法的特征是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為 25-40%:25-55%:5-25%:1.0-10%:5-10%:1.0-10% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-500°C后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
2.根據權利要求1所述的鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑，其特征是鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的覆蓋劑是由以下制備方法制備而成的，制備方法是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為25-35%:40-55%:15-25%: 1.0-3%:5-10%:1.0-3% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-50(TC后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
3.根據權利要求1所述的鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑，其特征是鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的精煉劑是由以下制備方法制備而成的:其制備方法的特征是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為30-40%:25-35%: 5-15%:5-10%:5-10%:5-10% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-500°C后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
4.一種鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的制備方法，其特征是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為25-40%:25-55%:5_25%:1.0-10%:5-10%:1.0-10% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-500°C后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
5. 根據權利要求4所述的鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的制備方法，其特征是鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的覆蓋劑的制備方法是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為25-35%:40-55%: 15-25%:1.0-3%:5_10%:1.0-3%;(二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-50(TC后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用20-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
6.根據權利要求4所述的鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑，其特征是鎂及鎂合金無公害綠色環保熔劑的精煉劑的制備方法是:(一).原料配方為，氯化鎂:氯化鉀:氯化鈉:氯化鈣:氟化鎂:氟化鈣的質量百分比為 30-40%:25-35%: 5-15%:5-10%:5-10%:5_10% ； (二).制備工藝為:將上述原料按上述原料配方進行配料，然后把熔煉坩堝升溫到400-50(TC后，按順序依次加入配料后的氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉原料，邊加入邊攪拌，直至升溫到全部熔化后，再按順序依次加入配料后的氟化鎂、氟化鈣、氯化鈣，邊加入邊攪拌，直至升溫到750-800°C時，所有原料已全部熔化并攪拌均勻，再把熔液澆鑄成塊，待冷卻后裝入球磨機碾磨成顆粒狀，用2 0-80目號篩子篩選后，最后將產品裝入帶內襯防潮的編織袋中備用。
【文檔編號】C22B9/10GK103468976SQ201310473390
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】朱軍, 譚忠, 龐全世, 趙世幫, 巨克珠, 劉偉朝 申請人:青海三工鎂業有限公司