坩埚、炉料等准备于AZ91合金相同,锆以Mg-Zr中间合金形式加入,并仔细清理炉料,决不允许与Mg-Al系合金混料。熔化工具也专用,不得与Mg-Al系合金的熔化工具混用。
炉料组成(质量分数):新料10%~20%、回炉料80%~90%(其中一级回炉料占60%以上)。
将坩埚加热至暗红色,其底部撒以适当的熔剂。加热预热150℃以上的镁锭及回炉料,升温熔化。当熔液温度达720~740℃时加入锌,继续升温至780~810℃,分批缓慢加入Mg-Zr中间合金。全部熔化后,搅拌25min以加速锆的溶解,使成分均匀。在熔液温度不低于760℃时浇注断口试样。若断口不合格,可酌情补加质量分数为1%~2%的Mg-Zr中间合金,重新检查断口,允许第二次补加,若仍不合格,该炉合金只能浇锭。断口合格的熔液可调至750~760℃,将搅拌机叶轮沉至熔液2/3处,搅拌4~6分钟,并不断在液流波峰上撒以熔炼熔剂,熔剂用量为炉料总重量的1.5%~2.5%。然后清除浇嘴、挡板、坩埚壁及熔液表面上的熔渣,在撒入新的覆盖熔剂。将熔液升温至780~820℃,静置保温15min,必要时可再次检查断口,直至静置总时间为30~50min,即可出炉浇注。覆盖精炼均采用RJ-4熔剂。在整个熔炼过程中,熔剂的消耗量占总重量的2%~3%(不包括精炼用熔剂)。精炼后静置时间不允许超过2h,并且保持温度在780~820℃之间,以免锆沉淀。
锆还可以氯锆酸盐或氟锆酸盐(NaZrF4)状态加入镁合金中,这时需要注意的是:①盐的加入量一般为计算组成的8~10倍。②以氟锆酸盐状态加入锆时,由于要求,必须过热至900℃,操作中比较困难。③以氯锆盐状态加入锆时,虽然加入难度小,但所获得的铸件耐蚀性不足。
含锆镁合金的关键是锆能否加入到镁合金中去,晶粒细化效果是否合格。为此,第一,要仔细清理炉料,采用较纯净的炉料,以减少铁、硅、铝等各种杂质的影响,否则不仅会损耗一定量的锆,而且会严重影响合金的质量。第二,锆的温度不低于780℃,否则锆很容易沉淀在坩埚底部,造成合金中锆量不足。温度高于820℃,熔液表面氧化加剧,且将从大气中吸氢,同时因铁的融入量增加,使锆与铁,氢形成的化合物增多,也会加大锆的损耗,削弱锆的细化效果。为避免锆的沉淀析出,应尽量缩短合金液的停留时间,特别是760℃一下的停留时间。
1.3.4 两种特殊元素的加入方法
对于含稀土的镁合金,例如镁铈合金,需要注意的是:①铈以火石合金状态(w(Ce)=45~55%,w(La)≤20%,w(Fe)≤15%,其余为铈稀土元素)②呈火石状态的铈,在750~780℃用小勺直接加入熔液中,但由于置换反应使用氯化镁的标准熔剂会招致铈的大量损失,使用不含氯化镁的熔剂,则会在铸件内产生熔剂夹杂物,因此当使用标准熔剂时,需要在加入火石合金后马上浇注。③在含铈的镁合金进行重熔和必须静置时,应当使用不含氯化镁的熔剂,例如氯化钙做熔剂的浓稠剂。
对于镁锂合金需要在有质量分数为75%~85%的氯化锂和质量分数为15~25%的氟化锂组成的熔剂层下进行熔炼。熔炼从镁和除锂以外其他组元的熔化开始,锂最后加入。在加入锂之前,全部熔剂都分布在金属液上层。加入锂之后,熔剂则下沉至坩埚底部,因为此时熔液的密度已经小于熔剂的密度。在熔液表面上仅剩下一层薄薄的熔剂,保护金属免于燃烧。加入锂之后,为了使熔剂与金属更好的分离,应采用含镍化锂的质量分数不超过30%的浓稠剂的熔剂,在浇注之前将含镍化锂的熔剂撒在熔液表面。
注:本文来源于中国压铸网个人会员金学春分享课件《镁合金熔炼原理与工艺》部份内容