使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法

摘要

本发明公开了一种使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法，它的步骤如下：（1）将镁或镁合金在非铁质坩埚中熔化，镁或镁合金熔体温度为680~780℃；（2）在镁或镁合金熔体中加入Mg-Zr中间合金，Mg-Zr中间合金的加入量为Zr元素，与镁或镁合金和Mg-Zr中间合金中的全部Fe元素结合成FeZr

说明书

技术领域

本发明涉及镁及各类镁合金的熔炼净化，提高镁或镁合金产品耐蚀性技术领域，具体涉及一种使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法。

背景技术

镁或镁合金中的Fe杂质会严重影响合金的耐蚀性，因此镁或镁合金中Fe杂质的含量受到严格限制。镁或镁合金的生产以及回收再利用，必须有效地除去其中的Fe杂质。

现有的镁或镁合金熔炼除Fe方法，主要是在熔炼中使用熔剂的除Fe方法，如采用含有B元素、Ti元素、Zr元素、Mn元素的氧化物，氯化物，氟化物等，这些熔剂中的B元素、Ti元素、Zr元素、Mn元素与熔化状态镁或镁合金中的杂质Fe元素形成稳定的化合物，在液态镁或镁合金中沉淀或进入熔渣而除去。由于熔剂与镁液存在润湿性问题，熔剂中的除Fe有效元素进入镁液中的收得率低，在熔炼过程中，氯化物、氟化物的高温挥发与分解会释放有害气体。此外，熔剂除铁还容易向镁液中带入杂质，增加镁液的氧化。使用中间合金是一种向金属熔体中添加所需元素的通用方法，具有时间短、温度低，收得率高的特点。使用Al-B中间合金的除Fe方法已经发明，但使用Al-B中间合金仅适用于Al元素为合金元素的镁合金熔炼除Fe。

发明内容

本发明的目的在于克服现有镁或镁合金熔炼过程中熔剂除Fe方法以及Al-B中间合金除Fe方法中存在的不足，而提供一种使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法。

本发明的技术方案是：使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法：（1）将镁或镁合金在非铁质坩埚中熔化，使熔体温度达到680~780℃；

（2）向上述熔体中加入Mg-Zr中间合金，由中间合金向熔体中提供除铁有效元素Zr，Mg-Zr中间合金的加入量按加入的Zr元素与镁或镁合金及中间合金中的全部Fe元素结合成FeZr₃所需Zr量的2~5倍加入；

（3）对熔体进行搅拌，待Mg-Zr中间合金熔化，在680~780℃温度范围内向熔体中通入氩气进行精炼3~10分钟，静置2~15分钟后浇铸。Zr元素在熔化状态的镁或镁合金中与杂质铁元素结合成稳定的化合物而除去。

所述的Mg-Zr中间合金中，Zr元素含量为25~45%，单个杂质元素含量≤0.7%，杂质元素总和≤1.0%，上述百分数为质量百分数，余量为Mg。

本发明的有益效果为：使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法具有Mg-Zr中间合金用量少，除Fe过程不带入其它元素，适用于镁及各类镁合金的熔炼除Fe，且除Fe效果稳定，适用于工业规模。

具体实施方式

实施例1

原牌号为AZ91D的镁合金压铸件边角料和回炉料共1.9kg，合金中杂质Fe的平均含量为0.015%（质量分数，以下相同）。Mg-Zr中间合金，其Zr元素含量30%，杂质Fe含量0.1%，杂质元素总含量不大于1.0%，余量为Mg。

将上述镁合金置于石墨粘土坩埚中并在电阻坩埚炉中加热熔化。

镁合金熔体温度720℃，加入Mg-Zr中间合金10g。中间合金熔化后通入氩气进行精炼3分钟，静置5分钟，浇入石墨模中。

化学成分分析经除Fe后的镁合金，其杂质Fe含量0.0033%，Zr含量小于0.001%。

除Fe后的镁合金中杂质Fe含量达到国家标准GB/T5153-2003《变形镁或镁合金牌号和化学成分》对AZ91D镁合金中杂质Fe含量的要求，其中Zr元素含量小于该牌号规定的其他单个元素的限量。

实施例2

原牌号为AZ31B镁合金2.7kg，其中杂质Fe含量0.01%。Mg-Zr中间合金，其Zr元素含量30%，杂质Fe含量0.1%，其它单个杂质元素含量不大于1.0%，余量为Mg。

将上述镁合金置于石墨粘土坩埚中并在电阻坩埚炉中加热熔化。

镁合金熔体温度780℃，加入Mg-Zr中间合金26g。中间合金熔化后，通入氩气进行精炼，精炼后静置10min，浇入石墨模中。

化学成分分析经除Fe后的镁合金，其杂质Fe含量0.0018%，Zr含量0.002%。

除Fe后的镁合金中杂质Fe含量达到国家标准GB/T5153-2003《变形镁或镁合金牌号和化学成分》对AZ31B镁合金中杂质Fe含量的要求。

实施例3

纯镁镁锭1.7kg，其中杂质Fe含量0.035%。Mg-Zr中间合金，其Zr元素含量30%，杂质Fe含量0.1%，杂质元素总含量不大于1.0%，余量为Mg。

将上述镁锭置于石墨粘土坩埚中并在电阻坩埚炉中加热熔化。

镁熔体温度750℃，加入Mg-Zr中间合金45g。中间合金熔化后，通入氩气进行精炼3分钟，精炼后静置10分钟，浇入石墨模中。

化学成分分析经除Fe后的纯镁，其杂质Fe含量0.0022%，Zr含量0.0040%。

除Fe后的纯镁中杂质Fe含量达到国家标准GB/T5153-2003《变形镁及镁或镁合金牌号和化学成分》对纯镁Mg99.95中杂质Fe含量的要求，其中Zr元素含量小于该牌号规定的其他单个元素的限量。

实施例4

一种使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法，它的步骤如下：

（1）将镁或镁合金在非铁质坩埚中熔化，镁或镁合金熔体温度为680~780℃；

（2）在镁或镁合金熔体中加入Mg-Zr中间合金，Mg-Zr中间合金的加入量为Zr元素，与镁或镁合金和Mg-Zr中间合金中的全部Fe元素结合成FeZr₃所需Zr量的2倍，Mg-Zr中间合金中，Zr元素的质量百分数含量为25%，单个杂质元素的质量百分数含量≤0.7%，杂质元素的质量百分数含量总和≤1.0%，余量为Mg；

（3）对熔体进行搅拌，Mg-Zr中间合金熔化，将熔体在680℃的条件下通入氩气精炼3分钟，静置2分钟后浇铸。

实施例5

一种使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法，它的步骤如下：

（1）将镁或镁合金在非铁质坩埚中熔化，镁或镁合金熔体温度为680~780℃；

（2）在镁或镁合金熔体中加入Mg-Zr中间合金，Mg-Zr中间合金的加入量为Zr元素，与镁或镁合金和Mg-Zr中间合金中的全部Fe元素结合成FeZr₃所需Zr量的5倍，Mg-Zr中间合金中，Zr元素的质量百分数含量为45%，单个杂质元素的质量百分数含量≤0.7%，杂质元素的质量百分数含量总和≤1.0%，余量为Mg；

（3）对熔体进行搅拌，Mg-Zr中间合金熔化，将熔体在780℃的条件下通入氩气精炼10分钟，静置15分钟后浇铸。

实施例6

一种使用Mg-Zr中间合金除去镁或镁合金中杂质铁的方法，它的步骤如下：

（1）将镁或镁合金在非铁质坩埚中熔化，镁或镁合金熔体温度为680~780℃；

（2）在镁或镁合金熔体中加入Mg-Zr中间合金，Mg-Zr中间合金的加入量为Zr元素，与镁或镁合金和Mg-Zr中间合金中的全部Fe元素结合成FeZr₃所需Zr量的2~5倍，Mg-Zr中间合金中，Zr元素的质量百分数含量为25~45%，单个杂质元素的质量百分数含量≤0.7%，杂质元素的质量百分数含量总和≤1.0%，余量为Mg；

（3）对熔体进行搅拌，Mg-Zr中间合金熔化，将熔体在680~780℃的条件下通入氩气精炼3~10分钟，静置2~15分钟后浇铸。