触变注射成形用镁合金粒的熔炼及加工方法技术

一种触变注射成形用镁合金粒的熔炼及加工方法，采用含有ＭｇＣｌ↓［２］、ＫＣｌ、ＢａＣｌ↓［２］、ＣａＦ↓［２］的固体熔剂和氩气双重精炼，根据所熔炼镁合金的牌号，加入Ａｌ、Ｚｎ以及中间合金控制镁合金化学成分，采用氩气保护下低压半连续铸造，生产镁合金棒材；再由镁合金棒材加工成镁合金粒，加工好的镁合金粒呈不规则的棱状体，经过筛分、磁选即为镁合金粒成品。通过改变切削量、进给量及断屑槽的工艺参数控制镁合金粒的粒度。采用本发明专利技术在熔炼过程中能够明显降低镁合金中的Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｌ↑［－］等杂质的含量；加工的镁合金粒粒度均匀，无氧化夹杂，形状大体一致，流动性好，容易定量控制，能够满足触变注射成形工艺的要求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于触变注射成形用原材料---镁合金粒的熔炼及加工方法。
技术介绍
镁合金粒是专供触变注射成形机生产镁合金产品的一种新型合金材料。触变成形也称半固态成形，它有别于传统的加工方法，如铸、锻及其它压力加工。它利用某些合金在半固态下的一些特殊性质，生产高质量、高强度、高精度零件的一种“近终成形”的全新工艺。而触变注射成形机则是将半固态成形中的“局部重熔”、“触变成形”二道工序合二而一，在全封闭、充氩气保护的系统中，连续不断地供给镁合金粒，生产出注射成形的零件。目前，美国、日本、台湾正在大力发展用触变注射成形机生产高科技电子类产品，如笔记本电脑、液晶显示屏、数码相机、摄像机、手机、个人数据处理系统如PDA、商务通等外壳。我国在触变注射成形用镁合金粒的研究方面尚属空白。由于触变注射成形工艺的特殊性，对镁合金粒在化学成分、外观形状、粒度等等都有一系列特殊要求。目前国外采用电阻炉熔炼半连续铸造，铸造成型的镁合金坯料通过专用铣床加工成削片。削片粒度大小、形状差别较大，在触变注射成形加工过程中流动性较差，不易定量控制。国内采用坩埚炉熔炼，2号熔剂精练，铸造成镁合金坯料，而后铣削成不规则的片状，其中杂质含量较高，达不到触变注射成形工艺的要求，目前仅用于炼钢脱氧。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在熔炼过程中能够明显降低镁合金中的Fe、Ni、Cl-等杂质的含量；加工的镁合金粒呈粒状，流动性好，容易定量控制，能够满足触变注射成形工艺的要求。本专利技术采用熔剂和氩气双重精练，中间合金控制镁合金化学成分，除去Fe、Ni杂质；氩气保护下低压半连续铸造，生产镁合金棒材；由镁合金棒材加工成镁合金粒。其熔炼工艺如下1、将含有MgCl242～48％、KCl 38～46％、BaCl26～10％、CaF23～7％的固体熔剂加入坩埚炉中，熔剂占熔炼镁合金重量的3～10％，待熔剂熔化后加入工业纯镁锭，镁锭全部熔化后，升温至800～850℃；搅拌熔剂及镁液，使其充分混合，搅拌时间为20～40分钟；2、根据所熔炼镁合金的牌号，加入Al、Zn以及中间合金控制镁合金化学成分，将预热至100～150℃的Al-Ti5或Mg-Mn4以及Al-Mn4中间合金置于钛棒焊接成的料筐中，慢慢浸入上述镁液中，不断搅拌，使其熔化；加入中间合金的重量，占所熔炼镁合金总量的0.3～1.5％；3、熔液在密闭的坩埚内静置20～40分钟，在氩气保护下，金属液面上施以0.05Mpa的压力，使镁合金液通过设置在坩埚下部的导流管，被压入有氩气保护的静置炉；4、将压力为0.01Mpa的氩气通入镁合金液底部，不断搅拌，搅拌时间为5～15分钟；5、将镁合金液静置20～40分钟，在氩气保护下，用0.05Mpa的压力将静置后的镁合金液由静置炉压至结晶器上方的分流器，再由分流器导入结晶器，而后通过半连续铸锭机铸成棒锭，浇铸温度680～720℃，铸锭速度30～33mm/sec，结晶器冷却水温15～20℃，水压0.06～0.08Mpa。上述镁合金棒锭需要按照触变注射成形工艺要求加工成镁合金粒，镁合金粒的形状，对随后的触变成形工艺有着重要的影响，因此必须保证镁合金粒的形状与粒度合格。本专利技术采用专用制粒机床加工，其制粒工艺如下先将棒锭表皮车去5～10mm，然后装在专用制粒机床上加工，加工参数设计为切削速度100～180m/min，切削量1.8～2.8mm，进给量2～6mm；采用硬质合金刀具加工，刀具前角断屑槽R为1.5～3.5mm。通过改变切削量、进给量及断屑槽的工艺参数控制镁合金粒的粒度。加工好的镁合金粒呈不规则的棱状体，经过筛分、磁选即为镁合金粒成品。本专利技术采用熔剂和氩气双重精练法，在国内镁合金熔炼中属首例，氩气精炼能够去除金属液中的气体及氯离子；由中间合金控制镁合金化学成分，镁合金中Fe、Ni等杂质含量高低，直接影响到镁合金的抗腐蚀性能，加入中间合金能够很准确的控制合金成分；通过改变切削量、进给量及断屑槽的工艺参数控制镁合金粒的粒度，加工的镁合金粒，粒度均匀，无氧化夹杂，形状大体一致，易于定量控制，完全能够满足触变注射成型工艺的要求。目前我国还没有采用触变注射成型机生产镁合金产品，本专利技术按照上述工艺流程生产的镁合金粒已在美国一家公司试用，效果十分理想，完全适宜触变注射成型机使用。具体实施方式实施例1生产AZ91D牌号的3×3×3mm镁合金粒，要求镁合金的化学成分如下表 按照上述熔炼工艺将含有MgCl245％、KCl 42％、BaCl28％、CaF25％的固体熔剂加入坩埚炉中，熔剂占熔炼镁合金重量的5％，待熔剂熔化后加入工业纯镁锭，镁锭全部熔化后，升温至800～820℃；搅拌熔剂及镁液，使其充分混合，搅拌时间为30分钟。当原料镁中Fe＞0.03、Ni＞0.02时，需要加入Al-Ti5中间合金以控制镁合金化学成分，去除Fe、Ni杂质，其中Al为95％、Ti为5％，中间合金占镁合金总量的0.5-1％；当原料镁中Fe＞0.05、Ni＞0.02时，需要等量加入Al-Ti5、Mg-Mn4，Al为95％、Ti为5％，Mg为96％、Mn为4％，中间合金占镁合金总量的0.7-1.2％，加入Mg-Mn4中间合金可以起到去除Fe杂质和控制镁合金中Mn的含量。镁合金熔液如前所述方法在密闭的坩埚内静置20～40分钟，在氩气保护下，金属液面上施以0.05Mpa的压力，使镁合金液通过设置在坩埚下部的导流管，被压入有氩气保护的静置炉；将压力为0.01Mpa的氩气通入镁合金液底部，不断搅拌，搅拌时间为5～15分钟；将镁合金液静置20～40分钟，在氩气保护下，用0.05Mpa的压力将静置后的镁合金液由静置炉压至结晶器上方的分流器，再由分流器导入结晶器，而后通过半连续铸锭机铸成棒锭，浇铸温度680～720℃，铸锭速度30～33mm/sec，结晶器冷却水温15～20℃，水压0.06～0.08Mpa，结晶成直径200mm的镁合金棒锭。上述镁合金棒锭由专用制粒机床加工成镁合金粒，其制粒工艺如下先将棒锭表皮车去5～10mm，然后装在专用制粒机床上加工，加工参数设计为切削速度120m/min，切削量2.4mm，进给量2mm；采用硬质合金刀具加工，刀具前角断屑槽R为2.5mm。加工好的镁合金粒经过筛分、磁选即为镁合金粒成品。成品镁合金粒经过化验Fe、Ni、Cl-含量如下Fe＜0.0025～0.0019；Ni＜0.0011～0.0005；Cl-可由0.002％降至0.0008％。以上数据大大低于由美方提供的AZ91D牌号要求达到的技术指标含量，出口美国质量得到认可。实施例2生产AM60B牌号的2×2×4mm镁合金粒，要求镁合金的化学成分如下表 按照上述熔炼工艺将含有MgCl246％、KCl 43％、BaCl27％、CaF24％的固体熔剂加入坩埚炉中，熔剂占熔炼镁合金重量的8％，待熔剂熔化后加入工业纯镁锭，镁锭全部熔化后，升温至800～820℃；搅拌熔剂及镁液，使其充分混合，搅拌时间为30分钟。当原料镁中Fe＞0.03、Ni＞0.02时，需要加入Al-Ti5中间合金以控制镁合金化学成分，去除Fe、Ni杂质，其中Al为95％、Ti为5％，中间合金占镁合金总量的0.8-1.2％；当原料镁中Fe＞0.05、Ni＞0.02时，需要等量加入A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触变注射成形用镁合金粒的熔炼及加工方法，其特征在于采用熔剂和氩气双重精练，中间合金控制镁合金化学成分，除去Ｆｅ、Ｎｉ杂质；氩气保护下低压半连续铸造，生产镁合金棒材；由镁合金棒材加工成镁合金粒；其熔炼工艺如下： （１）将含有ＭｇＣｌ↓［２］４２～４８％、ＫＣｌ３８～４６％、ＢａＣｌ↓［２］６～１０％、ＣａＦ↓［２］３～７％的固体熔剂加入坩埚炉中，熔剂占熔炼镁合金重量的３～１０％，待熔剂熔化后加入工业纯镁锭，镁锭全部熔化后，升温至８００～８５０℃；搅拌熔剂及镁液，使其充分混合，搅拌时间为２０～４０分钟； （２）根据所熔炼镁合金的牌号，加入Ａｌ、Ｚｎ以及中间合金控制镁合金化学成分，将预热至１００～１５０℃的Ａｌ－Ｔｉ５或Ｍｇ－Ｍｎ４以及Ａｌ－Ｍｎ４中间合金置于钛棒焊接成的料筐中，慢慢浸入上述镁液中，不断搅拌，使其熔化；加入中间合金的重量，占所熔炼镁合金总量的０．３～１．５％； （３）熔液在密闭的坩埚内静置２０～４０分钟，在氩气保护下，金属液面上施以０．０５Ｍｐａ的压力，使镁合金液通过设置在坩埚下部的导流管，被压入有氩气保护的静置炉； （４）将压力为０．０１Ｍｐａ的氩气通入镁合金液底部，不断搅拌，搅拌时间为５～１５分钟； （５）将镁合金液静置２０～４０分钟，在氩气保护下，用０．０５Ｍｐａ的压力将静置后的镁合金液由静置炉压至结晶器上方的分流器，再由分流器导入结晶器，而后通过半连续铸锭机铸成棒锭，浇铸温度６８０℃～７２０℃，铸锭速度３０～３３ｍｍ／ｓｅｃ，结晶器冷却水温１５℃～２０℃，水压０．０６～０．０８Ｍｐａ； 上述镁合金棒锭按照触变注射成形工艺要求加工成镁合金粒，其制粒工艺如下： 先将棒锭表皮车去５～１０ｍｍ，然后装在专用制粒机床上加工，加工参数设计为：切削速度１００～１８０ｍ／ｍｉｎ，切削量１．８～２．８ｍｍ，进给量２～６ｍｍ；采用硬质合金刀具加工，刀具前角断屑槽Ｒ为１．５～３．５ｍｍ；通过改变切削量、进给量及断屑槽的工艺参数控制镁合金粒的粒度； 加工好的镁合金粒呈不规则的棱状体，经过筛分、磁选即为镁合金粒成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴阿赶，戴建林，卫银贵，高峰，
申请(专利权)人：戴建林，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]