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镁合金冷加工切削工艺火灾预防及扑救对策随着工业技术的不断发展和进步，新材料的研发和应用也越来越广泛。
其中，镁合金作为轻量化材料已被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等领域。
不过，在镁合金的冷加工切削过程中容易产生火灾，一旦发生火灾事故，后果不堪设想。
因此，本文将从火灾预防和扑救两个方面，介绍镁合金冷加工切削工艺的火灾预防及扑救对策。
火灾预防对策1. 禁止吸烟镁合金冷加工切削过程中，由于切削力瞬间比较大，可能会产生类似钛屑一样的细小燃料。
而一些细小的燃料如烟灰等很容易引起几百度的火源，所以必须禁止人员在车间内抽烟。
2. 严格控制切削参数切削过程中，控制机床的转速、送料速度等参数，使其不要过高，以及保持稳定。
由于高速切削时会产生更多的切屑，切屑与切削液一起降落到堆积区内，堆积区打火的危险就会增大。
因此，要控制切削参数，尽量避免产生火花和热。
3. 设计消防通道碰到突发情况，应保证场地的通道畅通，以便于人员及时逃出来。
同时，在厂房设计时应防止通道被切屑、液体等物料堵塞，以免造成防火通道不通畅，影响火灾的扑灭。
4. 机器加工环境应清洁设备周围的工作环境应时时保持干净，尤其是堆积区、地面、加工区等火源地，工厂应随时对这些区域进行清扫。
这样可减少空气中的颗粒物和油烟，减少火灾的隐患。
5. 定期检查设备应经常对机械设备及安全防范系统进行检查和维护，确保设备正常运转，并及时处理设备的故障。
特别是要检查加工冷却液是否是否泄漏，是否达到标准要求，以充分保证工作安全。
扑救对策1. 切断电源如果发现火灾，要第一时间停止机器设备，并切断电源，以确保机器设备不再继续供电。
2. 启动灭火器工作人员应当将现场的灭火器拿到火灾现场，按照灭火器的使用说明进行使用。
当灭火器采取得当，很可能将火势迅速扑灭。
3. 及时报警在扑救之余，要及时在周围通知工人和其他员工，并打电话报警。
应根据现场火势大小、人员密集度和可能的影响等因素来决定是否要疏散人员，以最大限度地保障员工的安全。
镁合金压铸过程中的阻燃研究及其进展
黄晓锋;周宏;何镇明
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】2001()3
【摘要】综述了国内外在压铸过程中所采用的阻燃方法。
在这些阻燃方法中 ,添加合金元素法对镁合金阻燃具有明显作用 ,富Ce稀土的添加同样对镁合金的阻燃具有显著作用。
试验结果表明富Ce稀土的添加可使镁合金起燃温度提高70℃。
【总页数】3页(P45-47)
【关键词】镁合金;稀土;阻燃;压力铸造
【作者】黄晓锋;周宏;何镇明
【作者单位】哈尔滨工业大学;吉林大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG292;TG249.2
【相关文献】
1.压铸镁合金的研究进展及发展趋势 [J], 杨少锋;王再友
2.镁合金熔炼过程中的阻燃保护方法及进展 [J], 徐静
3.谈压铸镁合金腐蚀行为研究进展 [J], 金晨;林占宏;李有新;朵兴茂;张翼
4.镁合金压铸过程中的阻燃研究及其进展 [J], 黄晓锋;周宏;何镇明
5.挤压铸造镁合金研究进展 [J], 贾海龙;张梦娜;杨铭;赵磊;查敏;王慧远
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Too little thought may lose the dignity of being a human being, and too much thought may lose the happiness of being a human being.精品模板助您成功（页眉可删）镁合金冷加工切削工艺火灾预防及扑救对策镁的化学性质极为活泼,切削过程中又往往产生高温,因此合金进行切削加工过程中容易镁切屑火灾,若救过程中因方式不当,还会造成镁屑爆燃。
因此必须了解镁合金切削工艺的火灾危险性，并能作出一定的预防措施，掌握火灾若发生后的扑救方法1 镁合金切削工艺的火灾危险性1.1 镁屑性质活泼,高温下极易燃烧。
镁合金切削过程中,镁屑切口处大部分是未氧化的镁和镁合金。
由于金属镁属一级遇湿易燃品,着火点及最小引燃能量低,加之切屑薄而小,比表面积大,因此高温环境下在空气中极易燃烧。
1.2 高速切削时会产生高温,引燃镁屑。
机械加工时,为充分发挥刀具的切削性能,提高生产效率和工件质量,一般要求较高的切削速度。
而高速度的切削往往会使金属切屑的温度高达700°C~ 1 000°C,当缺乏冷却液的有效供应时,高温将足以引燃镁屑起火。
1.3 镁屑燃烧温度高,火灾蔓延速度快,扑救难度大。
镁一旦发生火灾,其燃烧温度可达3 000°C,燃烧热值高达25 121kJ/kg。
当镁屑呈粉状时与空气混合遇火能发生爆炸。
此外,由于镁高温时遇水可发生化学反应放出氢气,故金属镁火灾中,水、泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限制,干粉、卤代烷灭火剂的灭火效果亦不明显,扑救难度大。
2 金属切削加工过程中影响切削温度的因素金属切削过程中,99 %的切削变形与摩擦所消耗的功转化为热能,可用(1)式表示:Q总=Q1+Q2+Q3(1)式中:Q总——切削过程产生的总热量,又称切削热;Q1——变形消耗的功转变的热量;Q2——前刀面与切屑表面摩擦所消耗的热量;Q3——后刀面与切屑表面摩擦所消耗的热量。
镁合金熔化安全技术操作规程镁合金是一种具有轻量化、高强度和良好的耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
然而，由于镁合金的特殊特性，其在熔化过程中存在着一定的安全风险。
因此，制定一份镁合金熔化安全技术操作规程非常重要，以确保操作人员的人身安全和设备的正常运行。
以下是针对镁合金熔化的操作规程建议，供参考：一、操作环境准备1. 确保操作区域通风良好，以避免镁合金熔化过程中产生的有害气体积聚。
2. 确保操作区域没有易燃物品或其他可能引发火灾的物质。
3. 在操作区域设置灭火器材，并确保能够随时使用。
4. 对操作人员进行必要的安全培训，包括镁合金熔化的特点、安全操作规程和应急措施。
二、熔化设备准备1. 选择符合安全要求的熔化设备，确保设备具备良好的隔热性能和防火性能。
2. 定期检查和维护熔化设备，确保设备无漏气、无松动等安全隐患。
3. 确保熔化设备的电源接地良好，以防止电气问题引发火灾。
4. 在操作区域附近设置应急关闭熔炉的开关，并确保所有操作人员都熟悉其位置和使用方法。
三、镁合金熔化操作1. 在操作前，需戴上防火眼镜、耐高温手套和防护服等个人防护装备。
2. 将镁合金放入熔炉的容器中，并确保容器完整、无损坏。
3. 严格按照镁合金熔点和操作要求设置熔炉的温度控制器，避免过温或过压情况发生。
4. 在熔化过程中，持续观察熔炉的工作状态，确保无任何异常情况发生。
5. 熔化过程中禁止使用易燃物质或其他可能引发爆炸的物质。
6. 熔化结束后，关闭熔炉，等待熔化容器冷却后再进行后续操作。
7. 镁合金熔化结束后，及时清理熔炉和操作区域，并保持设备的清洁和良好的状态。
四、应急措施1. 当发生镁合金熔化过程中的火灾或其他危险情况时，首先应迅速将操作人员紧急转移至安全地点。
2. 立即使用灭火器材进行灭火，如无法控制火势，应立即报警并等待专业人员前来处理。
3. 当发生人员受伤事故时，应立即进行急救并联系医疗机构处理。
镁合金熔炼过程中的阻燃保护方法及进展随着社会科技的不断发展，镁合金已被广泛应用于航空、汽车、船舶、电子、医疗和体育器材等领域，其轻量、高强、高韧、高刚性和良好的加工性能使其成为理想的结构材料。
然而，镁合金在高温下易燃，同时燃烧时放出大量热量和有毒的气体，这极大地限制了镁合金的应用范围。
因此，加强镁合金的阻燃性能一直是研究者们关注的焦点之一。
镁合金熔炼过程中的阻燃保护是保证制造高质量镁合金的重要环节。
目前，常见的阻燃保护方法主要包括惰性气体保护，盐浴保护和涂层保护。
下面将分别就这些阻燃保护方法及其进展进行介绍。
1.惰性气体保护惰性气体是指在镁合金的熔炼过程中不与镁合金发生化学反应的气体，如氩气、氦气等。
惰性气体保护主要有两种方式：一是在炉内保持氩气局部氧化还原状态，避免氧气与镁合金直接接触，从而使镁合金熔体处于惰性气氛中，能有效地减少镁合金的氧化和燃烧。
二是向炉腔中引入惰性气体，将炉腔中的氧气逐渐排除出去，保持气体的惰性，防止露出的镁熔体与氧气和水蒸气反应。
惰性气体保护的优点是简单易行，不会污染环境，且对熔体造成的污染很少。
但其缺点也很明显：一是气体的消耗非常大，相应的生产成本也很高，二是氢在高温下极易析出反应，会导致熔体状况不同，从而影响最终产品的质量。
2.盐浴保护盐浴保护是在制备镁合金的熔炼过程中向熔池中加入一定量的盐浴，用盐浴来隔离空气和熔体，防止锅炉直接吹氧加热，从而达到阻燃的目的。
甚至，通过向盐浴中加入熔化后的镁粉碎，可直接得到镁合金。
盐浴保护的优点有：一是使用方便，稳定，可控性强；二是由于盐浴保护不仅可以起到阻燃的作用，还可以加速熔化速度，更快地得到高质量的镁合金。
然而，与惰性气体保护相比，盐浴保护存在以下问题：一是使用盐浴易造成后期产品的氢损耗，影响镁合金的质量；二是在使用过程中易出现盐水泼溅，造成烟雾，不利于环境污染的控制。
3.涂层保护涂层保护是指在镁合金熔炼过程中，先向镁坯表面涂上一层保护剂，隔离氧化物，以降低镁合金的氧化速率，达到阻燃的目的。
镁合金加工防火安全中国是世界上最大的镁合金生产和消费国家之一，镁合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，镁合金的燃烧性能较差，容易引发火灾事故，给人们的生命财产安全带来威胁。
因此，研发和应用镁合金的防火技术对于保障人们的生命财产安全至关重要。
本文将从镁合金的燃烧特性、防火技术和应用方面进行探讨，以期提高镁合金加工防火安全的水平。
一、镁合金的燃烧特性镁合金是一类活泼的金属材料，具有很强的还原性和可燃性。
在空气中，镁合金表面形成一层稳定的氧化膜可以减缓其燃烧速率，但一旦氧化膜破裂，镁合金迅速燃烧，产生高温和剧烈的火焰。
镁合金的燃烧威力较大，对周围环境和人体造成严重危害。
二、镁合金的防火技术1. 氧化膜保护技术氧化膜是表面保护镁合金不被氧化的一层薄膜，可以减缓镁合金的燃烧速率。
在制造过程中，可以采用阳极氧化处理或表面喷涂保护膜的方法形成氧化膜。
此外，可以通过改变合金成分或添加合适的添加剂来增强氧化膜的稳定性和抗燃烧性能。
2. 阻燃材料的应用阻燃材料是一类具有防火性能的材料，可以抑制和延缓燃烧过程。
在镁合金的制造和应用过程中，可以采用阻燃材料作为添加剂或涂层，以提高镁合金的防火性能。
常见的阻燃材料有氧化铝、硅酸盐、阻燃剂等。
3. 环境控制技术在镁合金加工和使用过程中，可以通过控制温度、湿度和氧气浓度等环境因素，减少火灾事故发生的可能性。
在加工过程中，控制切削温度、液体冷却剂的使用和加工速度等因素，可以降低镁合金的燃烧风险。
三、镁合金防火技术的应用1. 航空领域航空是镁合金应用最广泛的领域之一，但也是火灾事故发生的高风险领域。
在航空器设计和制造过程中，需要严格控制火灾事故的发生概率。
可以采用氧化膜保护技术、阻燃材料和环境控制技术等手段来提高飞机材料的防火安全性能。
2. 汽车领域汽车是使用镁合金较多的领域之一，但也存在安全隐患。
在汽车的设计和制造过程中，可以采取防火保护措施，防止火灾事故的发生。
镁合金熔炼过程中的阻燃保护方法及进展徐静【摘要】综述了镁合金熔炼过程中的熔剂保护、气体保护及合金化阻燃保护的研究现状及进展.熔剂保护和气体保护是目前国内外应用最为广泛的镁合金阻燃方法,但同时带来了环境污染等问题.研制经济、实用、无污染的镁合金熔炼保护方法将有利扩大镁合金的生产.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2012(028)003【总页数】4页(P38-41)【关键词】镁合金;熔炼;阻燃技术【作者】徐静【作者单位】长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南长沙410011【正文语种】中文【中图分类】TB331镁合金具有比重小、比强度和比刚度高、阻尼性能好、切削加工性能好等优点,因此正在逐渐取代塑胶材料,应用越来越广泛。
镁合金主要应用在航空航天领域,随着汽车、电子工业的迅猛发展,镁合金正在得到更加广泛的应用,预计镁合金将成为21世纪的重要轻质高强度材料[1]。
但是一些阻碍镁合金大规模生产的关键技术还没有解决,镁合金在熔炼过程中发生的氧化燃烧就是其中之一。
多年来人们一直致力于寻找阻止镁合金在熔炼过程中氧化燃烧的方法,现在基本的阻燃方法有三种[2]:熔剂保护、气体保护和合金化阻燃保护。
本文主要对镁合金熔炼过程中的熔剂保护、气体保护和合金化阻燃保护的基本原理及最新研究进行了论述,以期反映当前镁合金熔炼阻燃技术的研究现状和发展趋势,有利于将来扩大镁合金的生产。
熔剂保护的机理就是用低熔点的无机化合物在较低的温度下熔化成为液态,在镁合金液面上铺开,隔绝合金液与空气的接触,从而起到保护作用。
目前国内常使用的保护熔剂是商品化的RJ系列熔剂(见表1)[3],其中用得最为广泛的是RJ-2熔剂,熔剂的主要成分是氯盐和氟盐。
国外某些航空企业所使用的熔剂成分与国内RJ系列熔剂大致相同[4]。
对于RJ-2溶剂,各主要组成物在熔剂中的作用分别为:MgCl2是镁合金熔剂中的主要成分,对MgO、Mg3N2等夹杂物具有良好的吸附作用,与MgO结合组成复杂化合物,形成致密、牢固的MgCl2·MgO,有效去除氧化夹渣;KCl能降低熔剂的表面张力和粘度,改善熔剂的铺开性能,使熔剂能均匀覆盖在镁合金液体表面;NaCl与MgCl2、KCl组成三元系,降低熔剂的熔点[5]。
铸造镁合金的熔炼技术1、铸造镁合金液的阻燃技术1.1 熔剂保护法利用低熔点的化合物在较低的温度下熔化成液态，在镁合金液面铺开，因阻止镁液与空气接触从而起到保护作用。
现在普遍使用的熔剂由无水光卤石(MgCI2—KC)为主，添加一些氟化物、氯化物组成。
该剂使用较方便，生产成本低，保护使用效果好，适合于中小企业的生产特点。
但是，该剂使用前要重新脱水，使用时会释放出呛人的气味。
由于熔剂的密度较大会逐渐下沉，需要不断添加。
使用过程中释放出大量有害气体，污染环境、腐蚀厂房严重。
因此，研究新型的覆盖、精炼效果好且无公害的镁合金熔剂是一项重要课题。
1.2气体保护法气体保护法是在镁合金液的表面覆盖一层惰性气体或者能与镁反应生成致密氧化膜的气体，从而隔绝空气中的氧，采用的主要保护气体是SF6、S02、CO2、Ar、N2等。
为了进一步提高保护作用和减少较贵的SF6气体的用量，国外一般在SF6气体中混合空气或其他干燥气体如CO：混合气体保护效果好，但是存在以下问题：1)污染环境，SF6会产生S02、SF4等有毒气体，SF6对全球变的作用是CO2的24900倍；2)设备复杂，需要复杂的混气装置和密封装置；3)腐蚀设备，显著降低坩埚使用寿命。
1.3 合金化法过去人们采用在镁合金中添加铍元素来提高镁合金的阻燃性能，但铍的毒性较大，且加入量过高会引起晶粒粗化和增加热裂倾向，因此受到添加量的限制。
日本学者研究认为，添加一定量的钙能明显提高镁合金的着火点温度，但是存在着加入量过高，且严重恶化镁合金的力学性能。
同时加入钙和锆具有阻燃效果。
国内研究认为，在镁合金AZ91D中加入稀土铈可有效提高镁合金的起燃温度。
2、镁合金熔体的变质处理技术镁合金熔炼变质的目的是改变镁合金的组织形态，该工艺对合金的晶粒大小和力学性能有较大的影响，且对镁液中的氧化夹杂亦有一定影响。
研究表明，对于不含Al的镁合金，采用锆进行变质处理具有很好的晶粒细化效果，作用原理是Zr发生包晶反应，促进晶粒细化。
镁合金压铸过程中的防火安全镁合金是一类具有轻质高强度的材料，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
然而，由于其燃烧性能较差，存在一定的火灾隐患。
在镁合金压铸过程中，防火安全至关重要。
本文将详细介绍镁合金压铸过程中的防火安全措施，包括防火控制、防火设备、应急处置等方面，旨在提高压铸生产中的安全性。
一、防火控制1. 材料控制镁合金的材料质量对防火安全至关重要。
在压铸过程中需要严格控制镁合金的含杂质、氧化物等成分，以减少发生火灾的可能性。
同时，还应使用符合相关标准的合格镁合金材料，确保其耐热性和抗燃性能。
2. 温控措施镁合金在高温下容易燃烧，因此需要加强温度控制措施。
首先，要对压铸设备进行温度监控，保证温度在合适的范围内。
其次，要控制熔融镁合金的温度，避免过高温度导致火灾的发生。
此外，还应进行定期的温度检测和设备维护，确保设备的正常运转。
3. 烟雾控制在镁合金压铸过程中，燃烧所产生的烟雾对工作环境和操作人员的健康都会产生不良影响。
因此，应采取相应的措施进行烟雾控制。
可以考虑安装排烟设备，及时排除烟雾，保持厂房内的空气清新。
此外，还可以使用高效过滤器对烟雾进行过滤处理，减少有害物质对环境的污染。
二、防火设备1. 防火隔离在镁合金压铸车间中，应合理设置防火隔离设施，将燃烧源与易燃物品分隔开来，防止火灾蔓延。
可以采用防火板、防火墙等材料进行隔离，同时还要确保通道畅通，便于人员疏散和消防车辆进出。
2. 消防设备压铸车间应配置必要的消防设备，如灭火器、自动喷水灭火系统等。
灭火器可以放置在易燃物品附近，确保在火灾发生时能够迅速使用。
自动喷水灭火系统可以根据火灾情况自动喷水，起到快速灭火的作用。
此外，还应配备消防栓和消防水带，以备紧急情况下的用水需求。
3. 火灾报警系统在压铸车间中设置火灾报警系统，能够及时发现火灾，并及时报警通知相关人员进行应急处理。
火灾报警器应安装在易燃物品周围和火灾隐患区域，以确保能够及早发现火灾，减少火灾蔓延的可能性。
镁合金熔化安全技术操作规程镁合金是一种具有轻质、高强度和良好的机械性能的材料，广泛应用于航空、汽车和电子等领域。
然而，由于其低熔点和易燃的性质，对于镁合金的熔化工作需要特殊的安全技术操作规程。
下面是一个关于镁合金熔化安全技术操作规程的____字详细说明：一、概述镁合金熔化工作需要严格遵守安全操作规程，以预防火灾和事故的发生。
本文将从镁合金材料的性质、熔化设备的选择和使用、火灾预防和应急处置等方面详细介绍镁合金熔化安全技术操作规程。
二、镁合金材料的性质镁合金的熔点相对较低，易燃且火焰温度高，因此在熔化过程中需要特别注意防火措施。
此外，镁合金还具有易氧化的特点，容易与空气中的氧气发生反应，因此需要在惰性气氛下进行熔化工作。
三、熔化设备的选择和使用1. 熔炉选择：应选用具备良好耐火性和隔热性能的炉体材料，确保炉体不产生热裂纹并能够承受高温的侵蚀。
同时，炉子的内部应设置耐高温的反应层，以减少反应产物对炉子的腐蚀和污染。
熔炉的外部应设置防热层，以防止辐射热对熔炉周围环境的影响。
2. 熔炉操作：熔炉应进行定期的维护保养工作，确保炉体的正常运行。
在熔化过程中，应定期检查炉体的温度和压力，避免出现异常情况。
同时，应按照操作手册的要求进行炉体的升温和降温，避免温度过高或过低造成设备的损坏。
3. 熔炉保温：在熔化过程中，需要对熔炉进行保温，以减少能量的损失和环境的影响。
保温材料应具备良好的热稳定性和隔热性能，并能够耐受高温和腐蚀。
同时，应定期检查保温材料的完整性和性能，确保其正常工作。
四、火灾预防措施1. 熔化环境控制：在熔化过程中，应保持熔炉内的环境干燥，并尽量降低空气中的氧气含量，以减少镁合金与氧气的反应。
可以使用惰性气体作为熔炉内的气氛，例如氮气或氩气。
2. 防火设施准备：熔化现场应配备消防器材和防火用品，如灭火器、灭火器、防火涂层等。
同时要定期检查这些设施的有效性，并进行维护和更换。
3. 电气设备安全：熔化现场的电气设备应符合相关的安全标准，并定期进行维护和检测。
作者简介:徐静(1976-),女,工程师,主要从事有色冶炼设计及咨询工作。
镁合金熔炼过程中的阻燃保护方法及进展徐 静(长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南长沙 410011)摘 要:综述了镁合金熔炼过程中的熔剂保护、气体保护及合金化阻燃保护的研究现状及进展。
熔剂保护和气体保护是目前国内外应用最为广泛的镁合金阻燃方法,但同时带来了环境污染等问题。
研制经济、实用、无污染的镁合金熔炼保护方法将有利扩大镁合金的生产。
关键词:镁合金;熔炼;阻燃技术中图分类号:T B331 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2012)03-0038-04镁合金具有比重小、比强度和比刚度高、阻尼性能好、切削加工性能好等优点,因此正在逐渐取代塑胶材料,应用越来越广泛。
镁合金主要应用在航空航天领域,随着汽车、电子工业的迅猛发展,镁合金正在得到更加广泛的应用,预计镁合金将成为21世纪的重要轻质高强度材料[1]。
但是一些阻碍镁合金大规模生产的关键技术还没有解决,镁合金在熔炼过程中发生的氧化燃烧就是其中之一。
多年来人们一直致力于寻找阻止镁合金在熔炼过程中氧化燃烧的方法,现在基本的阻燃方法有三种[2]:熔剂保护、气体保护和合金化阻燃保护。
本文主要对镁合金熔炼过程中的熔剂保护、气体保护和合金化阻燃保护的基本原理及最新研究进行了论述,以期反映当前镁合金熔炼阻燃技术的研究现状和发展趋势,有利于将来扩大镁合金的生产。
1 熔剂保护熔剂保护的机理就是用低熔点的无机化合物在较低的温度下熔化成为液态,在镁合金液面上铺开,隔绝合金液与空气的接触,从而起到保护作用。
目前国内常使用的保护熔剂是商品化的RJ 系列熔剂(见表1)[3],其中用得最为广泛的是RJ-2熔剂,熔剂的主要成分是氯盐和氟盐。
国外某些航空企业所使用的熔剂成分与国内RJ 系列熔剂大致相同[4]。
表1 RJ 系列熔剂的化学成分牌号主要成分/%杂质/%氯化镁氯化钾氯化钡氟化钙氧化镁氯化钙氯化钠+氯化钙不溶物氧化镁水光卤石44~5236~46---711522RJ-140~4634~40515~815---81151152RJ-238~4632~405~83~5--81151153RJ-334~4025~36-15~207~10-8115-3RJ-432~3832~3612~158~10--81151153RJ-524~3020~2628~3113~15--81151152RJ-6-54~5614~16115~215-27~2981151152对于RJ-2溶剂,各主要组成物在熔剂中的作用分别为:M gCl 2是镁合金熔剂中的主要成分,对M gO 、M g 3N 2等夹杂物具有良好的吸附作用,与M gO 结合组成复杂化合物,形成致密、牢固的MgCl 2#MgO,有效去除氧化夹渣;KCl 能降低熔剂的表面张力和粘度,改善熔剂的铺开性能,使熔剂能均匀覆盖在镁合金液体表面;NaCl 与MgCl 2、KCl 组成三元系,降低熔剂的熔点[5]。
熔剂保护使用较方便,生产成本低,保护使用效果好,适合于中小企业的生产,在我国,镁合金产品的生产基本上都是采用熔剂保护法。
38湖南有色金属HU NA N N ON FERROU S M ET AL S第28卷第3期2012年6月采用熔剂保护,由于种种原因,总免不了在合金液中混入少量的熔剂。
这些溶剂在浇注过程中随着合金液流入到铸件中,成为夹杂,损害了合金强度,造成废品,成为镁合金铸件生产过程中的一个瓶颈。
不仅如此,由于熔剂的主要成分是氯化盐,所以在高温下会与合金液作用产生大量有毒的氯气和氯化氢气体,造成了生产环境的恶劣,不仅危害到工人的身体健康,而且腐蚀生产设备,极大地污染了大气环境。
镁合金生产厂家每年不得不花费大量经费来进行污染治理,并且还要对生产车间采取防腐措施,大大提高了镁合金产品的生产成本[6]。
鉴于目前溶剂保护镁合金熔炼存在的问题,因此寻找氯盐和氟盐的代用材料、减少氯盐和氟盐的使用量、减少污染、提高环保效果是镁合金溶剂保护熔炼的努力目标。
美国研究出了一种轻覆盖熔剂[7],该覆盖熔剂不含密度和熔点都高的钡盐(如BaCl2),容易与镁合金液分离,对镁铝锌合金(如AZ88)压铸前的熔炼保护效果良好,所生产的镁合金压铸件夹渣少,纯净度高。
上海交通大学研制出JDMF覆盖剂的JDMJ精炼剂[5],通过加入发泡剂可使熔剂发泡变成多孔物质,从而降低其密度。
据介绍,发泡剂还能产生惰性气体,使保护方式由单一的熔剂保护变为熔剂-气体复合保护,并减少了有害气体排放。
作为开发无污染、高效率的镁合金保护熔剂,熔剂-气体复合保护无疑是一个发展方向。
2气体保护气体保护法的机理是在合金液的表面覆盖一层惰性气体或者能与镁反应生成致密氧化膜的气体,隔离空气中的氧,从而起到保护作用。
60年代末,美国的M ichigen大学镁合金熔炼研究小组在广泛试验的基础上[8],找到了一种适合镁合金熔炼保护的气体SF6。
SF6的作用是使镁合金液面生成很薄、很致密的一层保护性膜,反应方程式为:2Mg(液)+O2y2MgO(固)2Mg(液)+O2+SF6y2Mg F2(固)+SO2+F22MgO(固)+SF6y2MgF2(固)+SO2+F21999年,国际镁业协会(IMA)发布了SO2和SF6气体的替代品研究计划,在全世界范围内进行招标,挪威的一家私立研究机构SINTEF与挪威科技大学共同获得了国际镁协的资助,主要研究一些氟化物和氟碳化物(H FC-134a、H FE7100等)的保护性能。
澳大利亚昆士兰大学矿产与材料工程系的Cashion等人也开展了类似的研究工作,系统地研究了HFC-134a的保护效果和工艺特性[9]。
以此为基础,于2000年由澳大利亚的澳洲镁业公司(AM C)和铸造金属生产协作研究中心(CAST)申请了被称为AM-cover保护方法的专利,应用证明AM-cov-er的保护效果优于SF6保护系统,大大降低了温室气体产生和减少了保护费用,显著地降低了成本。
其不足之处是H FC-134a仍有一定的温室效应,地球温室化系数(GWP)约为1300。
2009年,清华大学熊守美和陈晓等人[10],发明了通过在镁合金熔炼炉内通入由三氟碘甲烷(分子式CF3I)气体和稀释气体组成的混合气体进行镁合金熔炼保护。
在混合气体中,三氟碘甲烷和稀释气体的纯度为工业用纯度,稀释气体为干燥的N2、CO2、Ar2和压缩空气中的一种或多种。
根据镁合金熔炼炉的密封情况,采用不同比例的混合气体和通气方式,在无密封或密封的熔炼炉中熔炼镁合金时,采用含三氟碘甲烷的混合气体进行熔炼保护,都具有良好的保护效果,与SF6的保护相比,更具有环保优势,而且熔炼保护工艺简单,具有很好的工业应用前景。
2002年,MilbrathD提出了一种GWP近似为1的化学物质FlurinatedKetones,代替SF6作为镁合金保护气体。
这种物质的分子式为C3F7C(O)C2F5,是沸点为4910e的液体,具有毒性低、化学性质稳定、对环境无影响、便于运输等优点[11,12]。
它被命名为Novec TM612,目前已商品化,正在日本和欧洲打开市场。
Novec T M612在工业生产规模的镁熔炼保护测试中显示,它作为保护剂具有和SF6一样好的效果,而它的排放物没有健康和安全问题,同时它的温室效应低,GWP(温室效应)值与CO2一样,在大气中的寿命短,对全球变暖的影响可以忽略。
所以该种镁保护液正成为SF6合适的替代物。
但这一保护系统相对于前面所述的几种保护方法,操作比较繁杂,工艺设备较多。
虽然国内外学者在致力于开发能够替代SF6的保护气体方面作了大量的研究工作,并且取得了一定的进步,但是离真正能够用于生产方面还有一定的差距。
到目前为止,国际上认为采用SF6混合气体保护镁合金熔液的方法是最好的。
采用这种方法后,原先为了阻止镁合金熔液氧化而采取的加铍工艺可以取消,因为加铍或不加铍对混合气的保护作用并无变化,这样可以避免由于加铍可能引起镁合金39第3期徐静:镁合金熔炼过程中的阻燃保护方法及进展晶粒粗大的弊病。
SF6的价格较贵(约140元/kg),但消耗量极少,最好时只有镁合金总量的万分之一,完全取决于生产方式,所以在经济性方面亦能与熔剂相比。
3合金化阻燃保护合金化阻燃就是在镁合金中加入其他元素来影响镁合金的氧化行为,改变镁合金的氧化热力学和动力学行为,降低镁合金的氧化速率,从而达到阻燃的目的。
通过加入合金元素提高镁合金的着火点,使熔炼和浇铸时不产生燃烧,即阻燃镁合金的开发研究,成为镁合金熔炼研究的重要领域。
从目前已取得的研究成果来看,比较有成效的镁液阻燃的合金覆盖元素有Ca、Be及Zn。
日本较早研究了加Ca防止镁合金燃烧的问题,日本Kyushu国家工业研究所的Sakamoto等测定了含1%~5%Ca的镁合金的燃点,探讨了燃烧的阻燃机理,认为加入1%的Ca能提高燃点250e,而且只要合金液表面氧化膜不发生机械破坏,燃烧点就难以产生。
当Ca达3%时,镁的着火点接近750e,即在镁合金的通常熔炼温度范围内不产生燃烧。
但是Ca的加入使得镁合金晶粒组织粗大,力学性能恶化,以致于失去了使用价值。
上海交通大学从热力学和动力学方面对含Ca镁合金的阻燃机理进行了探讨并得到了类似结论,而且提出了氧化膜模型[13]。
研究发现在同样加入量的情况下,Be的阻燃效果比Ca好。
Houyskano认为在纯镁中仅添加01001%的Be就可使其燃点提高200e。
因为Be 是一种非常好的表面活性元素,熔炼时会富集于镁液表面和空气中的氧发生反应生成的BeO填入到疏松的Mg O空隙中,这样在镁液表面就形成一层致密的由Mg O、BeO和Al2O3组成的复合保护膜,防止了合金的进一步氧化。
国内的研究工作者,通过在镁合金中加Be和RE制成Mg-Be-RE(含Be011% ~018%,RE014%~115%)合金,使镁合金的着火点提高约250e,且力学性能接近AZ91D合金。
对表面膜X线衍射分析发现:膜层由M gO,BeO和Al2O3组成,结构致密,因而具较好阻燃效果。
但据介绍:加Be和Re的合金其伸长率较低。
姚三九等研究了Zn、Al含量对高锌镁合金的阻燃性、组织和力学性能的影响。
结果表明,含锌20% ~25%、铝5%~10%之间的镁合金的燃点高于740e,可采用常规熔炼方法熔炼。
在一定范围内,随Zn的增加,镁合金的强度和硬度均提高。
4存在的问题及展望镁合金熔炼工艺的关键是阻燃保护,目前在镁合金的熔炼过程中,熔剂保护和气体保护方法具有很好的效果,应用也十分广泛,但是都会带来环境污染等问题。
对合金化阻燃镁合金的阻燃机理以及阻燃元素对镁合金组织和性能的影响的研究虽然进行几十年,也获得了许多指导生产实践有益的理论,但是,一个不能否定的事实是,到目前为止阻燃镁合金并没有在生产实践中获得广泛的应用。
