[发明专利]一种镁锆中间合金及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁锆中间合金，更具体涉及一种镁锆中间合金及其生产方法，属于金属材料领域。

背景技术

镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高，阻尼防震性能好，尺寸稳定性及机械加工性能优良等优点，而且自然界中镁的资源储量丰富，易于回收利用，被喻为21世纪的绿色环保工程材料，因而受到材料工作者的青睐，日益成为现代工业产品的理想材料。Zr是镁合金中有效的晶粒细化剂。Zr加到镁合金中，可以增加镁合金的挤压性，改进室温及高温的延性和韧性，提高强度。含Zr的镁合金广泛应用于汽车、摩托车制造工业、航空航天材料。镁合金中的Zr均以Mg-Zr中间合金的形式加入，因而对Mg-Zr中间合金的需求迅速增加。Mg-Zr中间合金的生产方法有镁还原ZrCl₄法、锆粉与镁液对掺法、液态Mg阴极电解法、镁还原K₂ZrF₆法。前三种生产方法由于产品在质量、成本方面满足不了用户的要求，故Mg-Zr中间合金的生产现以镁还原K₂ZrF₆法为主。

传统的镁还原K₂ZrF₆法以KCl为熔剂，以液态Mg还原熔融的K₂ZrF₆，还原5～10min后浇铸，将得到的合金进行破碎，把夹杂在合金中的块状渣选出，再水洗、烤干，以光卤石为覆盖剂重熔，再次浇铸，得到最终产品Mg-Zr中间合金。由于渣相与合金相的密度相差不大，第一次浇铸后的中间合金往往含有大量的夹渣，虽经人工选渣和水洗可除去部分夹渣，但仍有大部分夹渣留在合金中，而二次重熔时又有新的夹渣(光卤石)带进，因此所生产的Mg-Zr中间合金质量低，工艺长，成本高。

专利申请200410020594.9公开了一种镁锆中间合金的生产方法，所述方法一定程度上解决了现有镁合金冶炼操作困难，质量难以控制以及污染环境。其方法具体为：将金属镁和钾盐按重量比1∶0.5-1.5的比例加入到还原炉内，当真空度小于1Pa时，停止抽真空，并连续通入惰性气体作为保护气体，炉内压力为0.006-0.02MPa，按金属镁与四氯化锆重量比1∶1-2的比例，取四氯化锆加入到预热炉内，当真空度小于等于1Pa时，停止抽真空，对四氯化锆进行加热，使四氯化锆汽化；在还原炉通入惰性气体的同时，对金属镁和钾盐进行加热，经2-5小时，将物料加热到650-950℃，将汽化的四氯化锆引入还原炉内与熔融镁反应，持续8-14小时，然后，机械搅拌0.5-1小时，冷却至室温出炉，即得所述镁锆中间合金。

此外，《稀有金属与硬质合金》2006年01期文献“高质量Mg-Zr中间合金的研制”一文公开了一种以KCl、NaCl为溶剂，用液态Mg还原K₂ZrR₆，通过控制炉料配比，还原温度、还原时间并用机械正反向交替搅拌，以解决传统生产工艺中渣相与Mg-Zr中间合金难以分离、合金杂质含量偏高、合金成分偏析的难题，获得了一种高质量的Mg-Zr合金。上述生产方法采用石墨外套刚玉坩埚+中频感应电炉，需水泵供应循环水不间断冷却，安全性低，小批量生产，效率低下，能耗高，生产成本高，具体有如下缺点：

1、因镁-锆合金生产过程中，温度变化大，刚玉坩埚骤冷骤热，极易开裂，甚至刚玉坩埚的碎片极易混入产品中，产品质量降低，引起质量事故。

2、刚玉坩埚使用过程中脱皮严重，使用寿命不长，一只坩埚一般能使用20～30炉次，镁锆合金生产量不足100kg。频繁更换坩埚导致反复筑炉，不宜连续批量生产，成本上升，效率低下。

3、使用的是中频感应电炉，反应温度在900℃。生产过程中需要水冷，在生产镁-锆中间合金时存在安全隐患；产量小，单炉产量在2kg左右，不适应批量生产，生产效率低，劳动成本高。

4、合金锭锭型：圆饼形锭，市场认同度不高。

5、仅能生产锆含量Zr 30％左右的产品，目标用户单一，市场需求量有限。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提高一种镁锆中间合金的生产方法的安全性和生产效率，为实现第一目的，本发明采用如下技术方案：

一种镁锆中间合金的生产方法，所述的方法包括如下步骤：

(1)对锆氟酸钾和镁锭进行预处理；

(2)将经预处理后的锆氟酸钾和镁锭投入温控保温翻转炉内的不锈钢坩埚中，在熔剂的保护下，一步还原成型生产出镁锆中间合金锭；

(3)对镁锆中间合金锭进行表面抛光处理；