八达镁业合金工艺培训

山西八达镁业有限公司镁合金工艺培训作者：翟海涛电话：[phone]镁的密度小，易于燃烧，在空气中加热时，金属镁在632℃～635℃开始燃烧。液态下遇到冷的工具工装容易发生爆炸，镁的制备及合金冶炼工艺比较复杂。在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆，铍，锶和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料广泛应用。镁合金材料具有以下优点：（1）重量轻镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，它的比重为铝合金的６８％，锌合金的２７％，钢铁的２３％，它除了做３Ｃ产品的外壳、内部结构件外，还是汽车、飞机等零件的优秀材料。（2）比强度、比刚度高镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。（3）耐振动性好在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。（4）电磁屏蔽性佳3Ｃ产品的外壳（手机及电脑等）要能够提供优越的抗电磁保护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率超过１００ｄｂ的电磁干扰。（5）散热性好一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。（6）质感佳镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。（7）可回收性好只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废料回收利用。（8）稳定的资源提供：镁元素在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源稳定、充分。(9)主要用于，汽车，航空，电子，钢铁脱硫，铝合金元素添加，除氧剂。AZ91D强度高且耐腐蚀性好电器产品的壳体等AM60B延伸率和抗冲击力大汽车上的方向盘和坐椅等AM50A延伸率和抗冲击力大汽车上的方向盘和坐椅等AS41B抗蠕变性能好汽车上的减速箱等铝：改善压铸件的铸造性能，提高铸件强度，铝含量越高，耐蚀性越好。但是有形成显微疏松的倾向。锌：锌可以提高铸件的抗蠕变性能，对防腐蚀性能有负面影响。锰：容易与有害杂质元素化合，从而清除了铁对抗蚀性的有害影响，使得腐蚀速率大大降低。Mn在镁合金中存在有两类作用：一是作为合金元素，可以提高镁合金的韧性，如AM60；二是形成中间相。Mg-Mn系合金的铸造工艺性能差，凝固收缩大，热裂倾向较高。铍：在很低浓度下明显降低熔体表面氧化，但导致晶粒粗大。硅：可形成稳定化合物Mg2Si,对合金起到强化效果，对腐蚀性有害。铁/铜：合金中的有害元素，必须严格控制，特别是铁，对腐蚀性极为不利。牌号AlZnMnNiSiCuFeBe单一--范围(%)----最大(%)--AZ91D8.8-9.30.65-0.750.18-0.270.0010.450.0250.002510-150.01AM60B5.8-6.40.2(最大)0.28-0.450.0010.0450.0080.00326-130.01AM50A4.7-5.20.2(最大)0.30-0.450.0010.0450.0080.00326-130.01说明1）AL含量控制：根据废料添加情况来确定，可补加，尽量避免超高再调整（铝高镁锭调整时，适当延长精炼时间10MIN；如锅太满，提渣后调整，在搅拌30MIN）2）Mn含量控制：MnCl670-690℃就开始添加，避免高温烧损3）Si含量控制：言必信硅控制在≤0.45%，中科亚美AZ91D硅控制≤0.55%4）Fe含量控制：AZ91D浇铸温度控制在640-650℃；AM50A/AM60B浇铸温度控制在655-665℃5）Be含量控制：圆坩埚里面一次补够，尽量避免长炉二次补加牌号AlZnMnNiSiCuFeBe单一--范围(%)----最大(%)--AZ91D8.8-9.30.65-0.750.18-0.270.0010.450.0250.002510-150.01AM60B5.8-6.40.2(最大)0.28-0.450.0010.0450.0080.00326-130.01AM50A4.7-5.20.2(最大)0.30-0.450.0010.0450.0080.00326-130.01说明1）粗镁：粗镁一般要求表面致密，有金属光泽，无表面发黑氧化严重等现象（当粗镁质量过差时，熔剂用量适当增加）。2）镁废料：a.废料使用时需要注意Cu丝、Ni片、Al合金、Zn合金、钢丝轮、水泥块不要入炉b.渣块质量较差，间隔一两炉添加c.回收渣添加注意量的控制，分炉/间隔添加，保证合金质量3）铝锭：八达进厂铝锭为Al99.70,但是对Fe有特殊要求（≤0.12），河津铝厂Fe一般为0.20，不满足进厂验收标准，榆铝能满足进厂验收标准4）氯化锰≥97.00%5）锌锭≥99.95%6）铝铍Be0.9-1.2%一)溶解剂、覆盖剂：MgCl2-NaCl-KCl三元系的共晶点、共晶成分共晶熔点/℃共晶成分（%分子）固相组成MgCl2NaClKClO1400351847KCl·MgCl2,NaCl,2KCl·MgCl2O2395463222KCl·MgCl2,NaCl·MgCl2,2NaCl·MgCl2O3400393625KCl·MgCl2,2NaCl·MgCl2,NaCl名称成份含量(%)MgCl2KCICaCl2NaClBaCl2杂质水份恒旺恒旺46-5027-3010-20≤1.5≤1.5南京迪玉47-5332-3710-152-5≤1.5≤1.5覆盖剂36-4025-296-1024-28≤1.5≤1.5熔剂中各组分作用说明：1）块熔剂/粉熔剂1.1MgCl2在表面形成保护气氛，阻缓镁液的氧化；对合金中MgO/MgN等杂质物有良好的吸附能力。1.2KCl降低熔剂表面张力和粘度，使熔剂在镁合金形成薄薄保护层；提高熔剂的稳定性，抑制氯化镁加热脱水后的水解过程，减少氯化镁在脱水操作中的损失；1.3）NaCl降低熔剂熔点；1.4）BaCl2密度大，可作为熔剂的加重剂，已增大熔剂与镁液之间的密度，使熔剂与镁液更容易分离；1.5）CaF可用来提高熔剂的粘度和精炼性能，使熔剂与合金液有好的分离性；2)长炉精炼（配料）:覆盖剂+萤石粉=2:2公斤3)覆盖剂3.1)（保护镁液不被氧化）（江阴生产）（长坩锅、熔化炉静置转炉用）3.2)覆盖剂成分：（MgCl2/KCl/NaCl/CaCl2）3.3)CaCl2发泡剂，能持续地释放出对镁液具有保护作用的气体，并使覆盖剂呈多孔状，不易下沉，减少覆盖剂的使用量；3.4)覆盖剂的密度要比镁液轻，最好不要含CaF。熔剂的保护原理：将熔体表面与氧气隔绝是安全地进行镁合金熔炼的最基本要求。因此，熔炼镁合金时必须覆盖适当的熔剂。由于镁的活性很强，构成熔剂的材料只能是碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物，以及少数不活泼的氧化物。镁合金熔剂的主要成分是MgCl2，它对镁溶液具有良好的覆盖作用及一定的精炼能力。MgCl2的熔点为708℃，能很好地润湿镁合金液表面的氧化镁，并将其包裹后转移到熔剂中去，使镁氧化产生的热量能较快地通过熔剂层散出，避免镁合金液表面温度急剧上升。MgCl2可以与空气中的氧及水气反应(见式(2.4)和式(2.5))，生成HCl、Cl2等反应生成的HCl、Cl2又能迅速与镁反应生成一层MgCl2，盖住无熔剂的镁合金液表面。这样在HCl、Cl2、H2等保护性气氛及MgCl2薄层覆盖均能有效地阻止镁与氧、水的作用，防止氧化，抑制燃烧。MgCl2+O2====2MgO+2Cl2(2.4)MgCl2+H2O===MgO+2HCl(2.5)MgCl2还具有精炼作用，液态的MgCl2对MgO、Mg3N2具有化学造渣作用(见式(2.6))，形成的产物MgCl2•5MgO能从溶液中沉淀出来。MgCl2+5MgO====MgCl2•5MgO(2.6)在MgCl2中加入KCl后，能够显著降低MgCl2熔点、表面张力和粘度，提高熔剂的稳定性、即减少高温时MgCl2的蒸发损失；加入BaCl2可作为熔剂的增重剂，以增大熔剂与镁合金液之间的密度差，使熔剂与镁合金液更易于分离；加入CaF2可加大熔剂密度，增加熔剂的粘度，便于除渣，同时可增强熔剂的精炼作用。熔解剂用量：纯镁锭时，吨炉料为：40±5kg；镁锭和粗镁混用时，总量为：T镁×40kg＋(T总－T镁)×100kg•萤石粉用量：20+20公斤•覆盖剂用量：1～2Kg/吨炉料二）萤石粉—100目CaF2＞97%（有的萤石矿为半生矿，同时产铅等其他金属，新萤石粉厂家准入时要委外化验铅是否超标）三）硫磺粉—20目（燃烧生成二氧化硫起保护作用，残留杂质＜0.05、灰烬＜0.3）四）氮气（脱气、搅拌作用）五）氮化硼涂料（防止合金氧化，降低模温，易脱模）(氮化硼：水=1:9-11)1.断口的检验断口质量的判定（1个样/每炉）断口清晰，呈金属光泽，无熔剂夹点、氧化点、最后凝固区域无黑黄色为合格。断口有熔剂夹杂、黑点、不纯物点、最后凝固区域为黑黄色的为不合格。断口仅为最后凝固区为黄色的，且直径不大于2cm2的可以复检一次，复检样件数为抽检数的两倍，复检样品若出现3.4.2的现象则判为不合格，若复检样均出现黄色斑则判为不合格，若其中之一有黄色斑，可以再复检一次，再次复检的样品不得有黄斑。2、氯根/金相/盐雾的检验八达合金氯根/金相/盐雾要求合金牌号抽样方法抽样频次判定标准氯根金相盐雾AZ91D随机1个样/3炉（也可根据客户要求进行抽样）≤20PPM无大面积的铝锰相堆积≥7级，也可根据客户特殊要求执行。AM60BAM50A其它影响质量因素:原料:镁锭硅、镍镁废料：硅、镍、铜合金化好坏：温度、搅拌、时间。静置：温度、时间。氯根：提渣温度、提渣次数。生产过程中锰、铍变化锰随温度升高而升高，随温度降低而降低。锰高了，铁会降下来。铍含量随温度降低而沉降变低。铍在生产60B产品时也会沉降变低，转炉时补加，另外随时间变化而沉降。铝、锰、铍、铁这四种元素会在长坩锅内沉降下来，生产91D铝是8.8%时要补加到9%或9.1%防止浇铸产品锯样不合格。长坩锅一二腔每天清理底渣一次，三腔每20炉清理一次，静置60分钟才可浇铸。举例：AZ91D生产（流水单）一）材料准备：粗镁，镁废料，铝锭，锌锭，铝铍1，锰粉，次品，块熔剂，粉熔剂，硫磺粉，萤石粉、覆盖剂。二）坩埚检查三）熔化：a)时间3-6小时，块熔剂210～360公斤，粉熔剂15～35公斤，结束温度660-670℃。b）加料：坩埚内有热镁液，先加入部分废料、碎镁块，然后加入粗镁，少投勤加；第一托废料基本化成镁水时在加第二托废料；熔剂沿锅边均匀抛洒，分批加入，防止燃烧；吹氮气搅拌，加速熔化。四）一次精炼：开始温度670-690℃；时间大于30分钟；结束温度710～730℃；机械搅拌并吹氮气精炼，加入配好的氯化锰粉和粉熔剂，并加入铝锭、锌锭到搅拌机加料槽内熔化(氯化锰加入温度控制在670～690℃，加入时间控制在精炼前15分钟；氯化锰添加完后加入20公斤萤石粉精炼)。合金液不沾吹气管，合金液表面呈纯净的，银白色境面为一次精炼完成。五）成份分析：二个部分（一次精炼后分析；调整后分析。）六）二次精炼取渣：开始温度710-730℃；二次精炼时间大于50分钟；结束温度740-750℃；机械搅拌并吹氮气精炼，加入20公斤萤石粉。取出搅拌机；将烘烤后提渣桶放入镁液底部，打开吸渣阀吸渣。将吸渣桶吊入炼渣炉，放出熔剂渣。提渣提干净为止，提渣时镁液温度不低于715℃。七）次品降温：成份合格表面不合格次品加入炉中，记录加入量（≤300Kg）；加入次品后温度650～660℃，加完次品后用吹氮气管在镁液中吹氮气5分钟，撒上覆盖剂开始静置。八）静置加入铝铍：静置时间不低于40分钟，除铁和沉降余下的的熔剂。温到650-680℃加入铝铍。铝铍用漏勺沿锅四周、上下化完，停留5-10分钟取样。九）成份分析：成份分析合格后转炉，不合格调整合格在转炉。十）转入长坩埚：转炉温度650-660℃；转炉时间2-2.5小时。（十一）浇铸：模具干净；模温在120-220℃；浇铸温度640-670