专利名称：：防止镁合金氧化燃烧的方法
技术领域：
：本发明属于镁合金冶金
技术领域：
，更具体涉及一种防止镁合金熔炼时氧化燃烧的方法。
背景技术：
：镁合金不仅密度小、比强度高、比刚度高，而且还具有阻尼性能好、切削加工性能好、导电性好、尺寸稳定、成本低、无污染、易回收等优点，在汽车、通讯、电子和航天航空等领域得到日益广泛的应用，是21世纪重要的轻质高强度材料之一。但是，一些阻碍镁合金大规模应用的关键技术还没有得到解决，如镁合金在熔炼、加工和热处理等过程中易发生氧化燃烧。多年来，人们一直在寻找阻止镁合金熔炼过程中氧化燃烧的方法。目前，国内外常用的阻止镁合金燃烧的方法有三种熔剂保护法、合金元素法和气体保护法。熔剂保护法简便易行，保护效果好，能起到良好的阻燃作用，但容易产生熔剂夹杂，损害合金的力学性能和耐腐蚀性能，在高温下易挥发产生HC1，Cl2等有毒气体，对环境和工作人员造成不良影响。鉴于以上原因，熔剂保护法的应用已经大大减少。合金元素法能够在阻燃的同时调节合金成分，是阻止镁合金燃烧的一种简便易行的方法。但是，这种方法也存在明显的缺点，如难以同时兼顾阻燃性能和力学性能，因此其大规模的应用依然存在困难。气体保护法是目前应用最广的镁合金熔炼保护方法。工业上常用的保护气体有SF6和S02等。由于S02腐蚀性大，泄漏易造成环境污染，故自上世纪70年代以来，以SF6混合气体为代表的气体保护技术一直是镁合金普遍采用的阻燃保护方法。然而，上世纪末，温室效应所引起的环境问题日益引起人们的关注，SF6是一种严重的温室效应气体，其温室效应约为CO2的23900倍，属于1997年京都议定书中规定要逐步淘汰的气体。欧美等发达国家已经立法，在2010年前逐步限制和停止使用SF6，国际镁业协会(IMA)也确定镁工业界于2015年前实现SF6的零排放。因此，当今镁工业界面临严峻的挑战，迫切需要寻找优质、高效、环保的保护气体和保护技术，以替代现有的SF6气体保护技术。
发明内容本发明的目的是提供防止镁合金熔炼时氧化燃烧的方法，该方法使用的HFC-245fa(1,1，1，3,3-五氟丙垸，分子式QjF5H3)气体具有低温室效应(GWP为950)、在使用浓度下，毒性极低，几乎对人体无影响，优质、高效、环保，成本低，方法简单易行，解决当前国际镁工业界使用高温室效应的SFe和有毒的S02气体进行镁合金熔炼保护时所带来环境、设备和人体危害等问题，具有显著的环保价值和经济效益，适合工业化大规模推广。本发明的防止镁合金氧化燃烧的方法为通过在镁合金熔炼炉内通入由HFC-245fa气体3和稀释气体组成的混合气体进行镁合金熔炼保护；所述气体在镁合金熔炼时，用常规的方法进行气体的干燥、混合和输送至需要保护的镁合金表面进行保护。在上述的方法中，所述在混合气体中，HFC-245fa和稀释气体的纯度为工业用纯度，稀释气体为干燥的N2、C02、Ar或压縮空气中的一种或多种。在上述的方法中，所述在混合气体中所用的保护气体HFC-245fa占混合气体体积含量的0.012%，稀释气体占混合气体总体积含量的9899.99%，通入的混合气体流量为镁熔体表面以上封闭气体体积的3%10%。本发明与现有的SF6或S02气体保护技术相比，具有无毒、环保，可有效防止镁合金氧化燃烧的特点。HFC-245fa(1，1,1,3,3-五氟丙烷，分子式C3F5H3)通常情况下为无色无味气体，沸点15.3'C，具有良好的环境性能(ODPK)，100年GWP值为950，仅相当于SF6的4M)，在使用浓度下无毒、化学性质稳定，作为镁合金熔炼保护气体具有很好的保护效果，因此，其作为SFs和S02保护气体的替代品具有无可比拟的优势。己在实验室稳定运行，证明安全可靠。具体实施例方式下面结合实例对本发明做进一步详细说明。本发明通过在镁合金熔炼炉内通入HFC-245fa气体和稀释气体(可用干燥的&、C02、Ar或压縮空气中的一种或多种)的混合气体进行镁合金熔炼保护。镁合金熔炼时，用常规的方法进行气体的干燥、混合和输送至需要保护的镁合金表面进行保护作用。本发明的镁合金熔炼气体保护方法具体实施步骤为准备用于镁合金熔炼保护的HFC-245fa气体和稀释气体，HFC-245fa气体和稀释气体的纯度为工业用纯度，稀释气体为干燥的N2、C02、Ar或压縮空气中的一种或多种。混合气体各组分的体积百分比为0.012%的HFC-245fa、9899.99%稀释气体。在镁合金熔炼需要使用气体保护时，用常规的方法将干燥、混合的气体输送至需要保护的镁合金表面。根据熔炼炉的密封状况，通入的混合气体流量为镁熔体表面以上封闭气体体积的310%。直到熔炼浇注结束。实施例1在电阻坩埚炉中熔炼镁合金AZ91D，熔炼炉容积25升，熔炼温度680'C，使用0.07%HFC-245fa和99.93°掘2的混合气体，混合气体的通入量为每分钟2L(约为镁熔体表面以上封闭气体体积的8%)，进行镁合金熔炼气体保护。将烘干过的炉料(3千克)放入电阻坩埚炉的坩埚中，盖上坩埚盖。开启熔炼炉，加坩埚，升温速率1(TC/分钟，20(TC时通入混合气体，混合气体组成为0.07%HFC-245fa和99.93°/美的混合气体，混合气体的通入量为2L/min加热升温至熔化后，保护气体在镁熔体表面迅速形成一层致密的、具有良好保护性的保护膜，熔化后继续升温到68(TC，保温1小时，然后进行浇注。在整个熔炼和保温过程中，含HFC-245fa的混合气体对镁合金液的保护效果很好，即使采用搅拌杆破坏镁合金液表面的保护膜，也会很快形成新的保护膜起保护作用，没有发生镁合金液燃烧现象。实施例2在电阻坩埚炉中熔炼镁合金AM50，熔炼炉容积25升，熔炼温度700°C,使用0.15%HFC-245fa和99.85M干燥压縮空气的混合气体，混合气体的通入量为每分钟2.0L(约为镁熔体表面以上封闭气体体积的8%)，进行镁合金熔炼气体保护。将烘干过的炉料(3千克)放入电阻坩埚炉的坩埚中，盖上坩埚盖。开启熔炼炉，加热坩埚，升温速率1(TC/分钟，20(rC时通入混合气体，混合气体组成为0.15。/。HFC-245fa和99.85%干燥压縮空气，混合气体的流量为1.0L/min，加热升温至熔化后，保护气体在镁熔体表面迅速形成一层致密的、具有良好保护性的保护膜，熔化后继续升温到70(TC，保温1小时，然后进行浇注。在整个熔炼和保温过程中，含HFC-245fa的混合气体对镁合金液的保护效果良好，即使采用搅拌杆破坏镁合金液表面的保护膜，也会很快形成新的保护膜起保护作用，没有发生镁合金液燃烧现象。实施例3在电阻坩埚炉中熔炼纯镁，熔炼炉容积25升，熔炼温度730°C，使用0.3%HFC-245fa和99.7%干燥压縮空气的混合气体，混合气体的通入量为每分钟2.OL(约为镁熔体表面以上封闭气体体积的8%)，进行镁合金熔炼气体保护。将烘干过的炉料(3千克)放入电阻坩埚炉的坩埚中，盖上坩埚盖。开启熔炼炉，加热坩埚，升温速率10tV分钟，20(TC时通入混合气体，混合气体组成为0.3y。HFC-245fa和99.7%干燥压縮空气，混合气体的流量为2.OL/min，加热升温至熔化后，保护气体在镁熔体表面迅速形成一层致密的、具有良好保护性的保护膜，熔化后继续升温到73(TC，保温1小时，然后进行浇注。在整个熔炼和保温过程中，含HFC-245fa的混合气体对镁合金液的保护效果良好，即使采用搅拌杆破坏镁合金液表面的保护膜，也会很快形成新的保护膜起保护作用，没有发生镁合金液燃烧现象。表1为AZ91D在采用N2为稀释气氛下，不同熔炼温度下所需的HFC-245fa浓度，气体流量为镁熔体表面以上封闭气体体积的8%。表1HFC-245fa/N2混合气体熔炼保护的工艺参数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2为AZ91D在采用干燥空气为稀释气氛下，不同熔炼温度下所需的HFC-245fa浓度，气体流量为镁熔体表面以上封闭气体体积的8%。表2HFC-245fa/air混合气体熔炼保护的工艺参数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>以上实施例说明，采用含HFC-245fa的混合气体进行镁合金熔炼保护，具有很好的保护效果，与六氟化硫的保护效果相当，但比六氟化硫更具有环保优势和经济优势，而且熔炼保护工艺简单，因此具有很好的工业应用前景。权利要求1.一种防止镁合金氧化燃烧的方法，其特征在于在镁合金熔炼炉内通入由HFC-245fa(1，1，1，3，3-五氟丙烷，分子式C3F5H3)气体和稀释气体组成的混合气体进行镁合金熔炼保护。2.根据权利要求1所述的防止镁合金氧化燃烧的方法，其特征在于所述气体在进入镁合金熔炼炉内时，用常规的方法进行气体的干燥、混合和输送至需要保护的镁合金表面进行保护。3.根据权利要求1所述的防止镁合金氧化燃烧的方法，其特征在于所述的混合气体中，HFC-245fa和稀释气体的纯度为工业用纯度，所述稀释气体为干燥的N2、C02、Ar或压縮空气中的一种或多种。4.根据权利要求l、2或3所述的方防止镁合金氧化燃烧的方法，其特征在于所述的混合气体中，所述HFC-245fa占混合气体体积含量的0.012%，稀释气体占混合气体总体积含量的9899.99%，通入的混合气体流量为镁熔体表面以上封闭气体体积的3%10%。全文摘要本发明提供防止镁合金熔炼时氧化燃烧的方法通过在镁合金熔炼炉内通入由HFC-245fa气体和稀释气体组成的混合气体进行镁合金熔炼保护；所述气体在镁合金熔炼时，用常规的方法进行气体的干燥、混合和输送至需要保护的镁合金表面进行保护。本发明使用的HFC-245fa(1，1，1，3，3-五氟丙烷，分子式C<sub>3</sub>F<sub>5</sub>H<sub>3</sub>)气体具有低温室效应、在使用浓度下，毒性极低，几乎对人体无影响，优质、高效、环保，成本低，方法简单易行，解决当前国际镁工业界使用高温室效应的SF<sub>6</sub>和有毒的SO<sub>2</sub>气体进行镁合金熔炼保护时所带来环境、设备和人体危害等问题，具有显著的环保价值和经济效益，适合工业化大规模推广。文档编号C22C1/02GK101481758SQ20091011092公开日2009年7月15日申请日期2009年1月20日优先权日2009年1月20日发明者朱立生,林银山,晓陈申请人:福州大学