關于鎂合金熔煉技術研究的幾點思考

摘 要：結合當前鎂合金技術的發展特點，探討了熔劑保護熔煉、氣體保護熔煉等問題，在此基礎上，從多角度論述了鎂合金熔煉保護技術的發展情況，最后還論述了鎂合金液質量檢測問題，希望對于提高鎂合金熔煉水平具有一定幫助。

關鍵詞：鎂合金；熔煉技術；氣體保護；熔煉保護；質量檢測

隨著科學技術的不斷發展，鎂合金應用領域越來越多，在航天航空、通信技術、電子信息、汽車交通等行業中應用層出不窮，產量直線上升，具有非常廣闊的應用前景。在應用鎂合金過程中，存在的一定的限制性，在進行熔煉和加工時，容易出現氧化燃燒的問題，造成生產鎂合金具有一定難度[1，2]。為了能夠使得上述問題得到有效解決，應該關注鎂合金的熔煉技術，主要涉及到溶劑保護以及熔煉過程，大都是采用SF6為代表的氣體保護熔煉，這里主要結合實際，探討了進行熔煉技術的幾個方面工作，希望對于今后的于鎂合金熔煉發展具有一定幫助。

1 熔劑保護熔煉

鎂熔體性質具有非?；顫姷奶匦?，能夠容易和周圍的氧氣、水、氮氣等進行反映，另外，鎂與氧的反應則是在進行鎂合金熔煉中常見的危害，所以，應該在進行鎂合金熔煉中，控制好這個問題，對于液態鎂熔體進行保護，避免出現鎂與氧的反應。其中的熔劑保護法，主要就是考慮，在具有較低溫度情況下，低熔點的無機化合物能夠進行熔化成液態，能夠實現液面鋪開，這樣能夠避免出現空氣接觸鎂液，實現保護功能。

2 氣體保護熔煉

針對鎂合金液表面進行處理，將相應的惰性氣體，或者能夠和鎂生成致密氧化膜的氣體涂抹在表面，這樣就能夠實現隔離空氣中的氧氣，當前，常用的保護氣體主要包括CO2、SO2、Ar、SF6等。其中，對于SF6氣體來說，其具有無毒、無味、無色等物理性質，能夠在鎂合金液面生成MgF的致密氧化膜，有效防止接觸到氧氣而進一步氧化，一般情況下，則是將CO2、干燥空氣、SF6混合使用，這種工藝已經非常成熟，應該在應用過程中，注意相應的SF6的保護效果、氣體消耗量相關影響因素。

3 鎂合金熔煉保護技術的發展探討

3.1 減少SF6的使用量

根據國際鎂業協會的相關要求，結合實際，一般來說，在進行SF6的排放減少措施中，主要包括以下幾個方面：一是，制備能夠實現自動加料、吸取鎂液功能；二是，針對鎂合金熔煉時增鍋蓋的密封性進行改善，保證盡量減少泄露SF6；三是，針對供氣系統進行優化，保證鎂液表面具有更加合理的分布形態；四是，針對混合氣體的組成及SF6的含量進行優化處理。

結合美國的Air Liquide公司的研發產品，能夠保證SF6氣體進行回收處理，具體方法，就是利用聚合物的薄膜，針對空氣中所具備的不同氣體的不同的穿透能力來說，能進行氣體的分離。上述方法已經應用在進行氮氣、二氧化碳以及氧氣的分離中，其中，對于SF6氣體分析則比氮氣分離更容易，這是由于其分子動力學直徑比氮氣大約30%左右，能實現更好的分析效果。另外，已經研發出的SF6回收裝置，經過試驗，混合氣體中，經過分離，其中SF6的含量能夠從原有的0.01%-0.5%提到0.5%-5%，實現SF6回收率達到98%。

3.2 尋找SF6的替代物

隨著溫室問題越來越引起大家關注，另外，通過必要的SF6的生命周期的研究工作，研究指出，將SF6應用于進行鎂合金零件的生產中，這個過程所產生的溫室氣體則是抵消鎂合金的環保減排作用，所以，應該積極思考如何應用鎂合金的保護氣體。經過分析，其中的3M Novec 612鎂保護液已經具有工業化的生產規模，實際則是一種氟化酮，經過保護測試，其能夠實現SF6一樣好的保護效果，并沒有在排放物中存在影響健康以及安全的情況，另外，具有比較低的溫室效應，僅為SF6的1%左右，因此，可以應用此產品為SF6合適的替代物。

3.3 合金化阻燃

利用加入的合金元素，能夠保證具有保護性的氧化膜在鎂合金表面生成，這樣就能保障鎂合金燃點升高，避免出現鎂合金的氧化燃燒情況，能夠滿足直接在大氣中進行加工的需求，也能夠進行鎂合金熔煉保護[3，4]。

有日本學者將Ca加入合金中，能提升著火點，使得其阻燃性得到改善。但是，經過試驗，在一定的沖擊或者攪拌影響下，含Ca鎂合金液的阻燃保護膜穩定性不好，容易造成破裂損壞，會造成鎂合金的氧化燃燒情況，在實際的應用中，很難避免出現沖擊、碰撞鎂合金液的事情。上海交通大學在壓鑄阻燃鎂合金及其熔煉和壓鑄方面進行相關研究，提出的優化的熔煉和鑄造工藝，能夠實現著火點溫度提高了250℃，并且力學性能能夠達到AZ91D鎂合金的水平，另外，還配套了耐熱壓鑄阻燃鎂合金及其熔煉和壓鑄工藝等。

3.4 改進熔煉設備

隨著技術的不斷進步，在進行研發熔煉鑄造設備方面也取得重大進步，使得鎂合金熔煉技術得到長足發展。比如，熔化與壓鑄為一體的封閉型生產系統由德國企業進行研發，能夠保證在具有較強密封性的增鍋內進行熔煉，利用固定的吸管作用，能夠把鎂合金液向壓鑄型腔底部進行輸送，另外，氫氣則是充滿在增鍋及壓鑄型腔內，保護氣體并沒有使用SF6，在利用這套系統中，能夠有效實現在進行澆注、熔煉中的鎂合金液的保護作用。

4 鎂合金液質量檢測

從原理上進行分析，其他合金的監測分析方法也可以一直到鎂合金的檢測中，但是，考慮到鎂合金的獨特特點，其具有較強的活潑型，有效的方法并不多，這里主要介紹相關的質量檢測方法[5]。

鎂合金液潔凈度的真空過濾法較為有效，主要是把裝置放入鎂合金液中，通過濾杯下部的低壓或抽真空的作用，能夠在金屬容器內經過過濾器吸入一定的鎂合金液，經過測量鋁片上的雜質數量，能夠進行其潔凈度的判定。

在進行爐前檢測中，常用的則是斷口檢測技術，日本的輕金屬協會提出了K型模法，能夠利用澆注K型平板試塊，其中，要求四個槽設置在試塊表面，在進行澆注試塊之后，馬上進行敲斷處理，利用測試，可以對比總斷口數、夾雜斷口以及雜質的情況，這樣就能針對鎂合金液的潔凈度進行判定。

當前，還能利用超聲波法進行判定，在具體的測量中，鎂合金液中能夠傳播相應的超聲波發生器的信號，存在部分雜質的反射情況，經過一定的衰減后，能夠被接收器所接受，這樣根據變化的超聲波信號情況，進行所含雜物的判斷。

5 結束語

經過分析，隨著技術的不斷發展，應該在今后的工作中，充分重視鎂合金熔煉的保護機制，應該利用現有的SF6、SO2以及其他含氟物對鎂合金熔煉的保護作用，但是應該深入分析保護機制；另外，還應該充分重視鎂合金生產的生態性問題，盡量避免所出現的熔煉中的污染問題，提出更為經濟、環保的鎂合金熔煉技術，滿足社會的發展需要。

參考文獻

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[2]楊慧著，陳曉.FeS2/Ar/空氣氣氛中鎂合金熔煉試驗研究[J].熱加工工藝，2013，42（5）.

[3]吉海賓，姚廣春，劉樂天，等.鈣在鎂合金熔煉中的阻燃機理[J].東北大學學報（自然科學版），2009，30（4）.

[4]高玉華，陳傳祥.鎂合金熔煉、鑄造過程的危險性分析[J].中國安全科學學報，2006，16（5）.

[5]龐松，吳國華，孫明，等.鎂合金熔煉保護氣體研究現狀與展望[J].鑄造，2011，60（3）.