鎂合金機械配件 高精密鎂合金壓鑄 各種規(guī)格產(chǎn)品開模定制
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樂發(fā)技術(shù)文獻
2、鎂合金防燃技術(shù)
2.1鎂合金熔體表面燃燒機制
和氧及氧化物的反應(yīng)
——燃燒/氧化
2Mg+O2=2MgO2
——液體鎂合金中的水分迅速汽化
Mg(液)+H2O(液)=H2O+Mg(小顆粒)
——和水反應(yīng)/氫氣爆炸
Mg+H2O=MgO+H2O
2H2O+O2=2H2O
——和氧化硅的反應(yīng)
2Mg+SiO2=2MgO+Si
2.2 致密度系數(shù)的影響
金屬液抗氧化能力的強弱由其表現(xiàn)膜阻礙反應(yīng)物質(zhì)通過的難易來反應(yīng)。
G=V1/V2
V1:金屬氧化物體積
V2:金屬體積
G:致密度系數(shù)
Mg的致密度系數(shù)是0.79。Al的致密度系數(shù)是1.28。Al液的表面是一層致密的氧化物保護膜,隔絕了金屬與空氣的接觸。而鎂液表面則是多孔性的疏松組織。應(yīng)力狀態(tài)呈張應(yīng)力,鎂易于蒸發(fā)。并且與空氣接觸氧化燃燒。起始合金液表面只有菜花狀的氧化物,散發(fā)出紅色江芒,隨氧化反應(yīng)的加劇,釋放出大量的熱量。溫度最高可達3000度。最終導(dǎo)致散發(fā)出耀眼的亮光,并出現(xiàn)鎂蒸氣燃燒產(chǎn)生的白煙,原料成廢渣。
鎂合金防燃的方法有兩個途徑。一是改善合金液表面的致密度系數(shù);二是采用覆蓋劑或惰性氣體阻礙反應(yīng)的進行。具體的方法大致如下:
——以鹽類溶劑覆蓋于融體上;
——以惰性氣體下處理溶體;
——以抑制元素添加在溶體上作為覆蓋層;
——在反應(yīng)性氣分下處理溶體,再其上行成薄的保護層。
2.3 表面防燃技術(shù)
2.3.1鹽類熔劑
鹽類溶劑以400℃的溫度,在熔融狀態(tài)下覆蓋于鎂熔體表面,切斷鎂液與空氣接觸,阻礙鎂氧化反應(yīng)的發(fā)生,鹽類以光鹵石為基礎(chǔ),加上由MgCl2、KCl所組成的低熔點共晶混合物,添加高融點瑩石粉(CaF2)約20%,除可作為覆蓋物外,還可以對熔體起凈化作用。覆蓋鹽所起的防護作用可以維持在800℃以上。
鹽類熔劑的缺點是在與潮濕的空氣接觸時產(chǎn)生腐蝕性的氯化物以及形成鹽酸性氣體,對機器設(shè)備和工作環(huán)境有很大的不利影響。另外,鹽類熔劑很容易在鑄件中形成夾雜,損害鑄件質(zhì)量。
2.3.2 惰性氣體
目前在工業(yè)上大量應(yīng)用的氮氣和氬氣都可以用來作鎂熔體保護,目的是斷絕氧氣的來源,氮氣能阻止燃燒,與Mg緩慢反應(yīng),產(chǎn)生粉末狀Mg3N2膜,其所提供的防護溫度在650℃以下,Ar氣不會與Mg 發(fā)生反應(yīng),但同樣存在Mg蒸發(fā)問題。
2.3.3 抑制性元素
起抑制性作用的元素有Be、Ca、Zn。
Be在熔體鎂中有高的擴散速度,所產(chǎn)生的BeO有高的熱力學(xué)穩(wěn)定性,且揮發(fā)傾向性小,BeO在熔體表面形成壓應(yīng)力,在熔體上覆蓋有足夠BeO,致密度系數(shù)處于1.68,起到甚佳的防護作用。
Zn也可以做為合金元素在鎂熔體上構(gòu)成致密的覆蓋層,取Zn的上限成分約1.5%,否則鑄件傾向。
不量Ca,小于0.1%,可以延緩鎂的燃燒反應(yīng),但超過0.8%的Ca時有強烈的熱裂及粘膜傾向。
2.3.4反應(yīng)性氣氛
SO2與SF6都可以作為反應(yīng)性氣體用于鎂熔體防護,使用溫度最高可達740℃。SO2的消耗量在大氣下只占到總體積的確良%,在鑄造車間作為防護性氣體成本最低,但有如下缺點:
——在與空氣接觸時反應(yīng)生成H2SO4,形成氣體狀的SO3,對機器及周邊設(shè)備起到促進腐蝕作用。
——所有設(shè)備附件及管道都要采用優(yōu)質(zhì)的鋼材。
——SO2及SO3存在毒性及刺激性氣味,對人體健康有害。
SO2及SO3一樣,在很低的濃度下,也有良好的防護效果,并且SF6無毒,SF6與鎂熔體接觸時共同構(gòu)成一種MgF2的致密的防護層。
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