樂發(fā)技術文獻
2、鎂合金防燃技術
2.1鎂合金熔體表面燃燒機制
和氧及氧化物的反應
——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/氫氣爆炸
Mg+H2O=MgO+H2O
2H2O+O2=2H2O
——和氧化硅的反應
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)膜阻礙反應物質通過的難易來反應。
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。應力狀態(tài)呈張應力，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，隨氧化反應的加劇，釋放出大量的熱量。溫度最高可達3000度。最終導致散發(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
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，阻礙鎂氧化反應的發(fā)生，鹽類以光鹵石為基礎，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，損害鑄件質量。
2.3.2 惰性氣體
目前在工業(yè)上大量應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，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，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有高的熱力學穩(wěn)定性，且揮發(fā)傾向性小，BeO在熔體表面形成壓應力，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，但超過0.8%的Ca時有強烈的熱裂及粘膜傾向。
2.3.4反應性氣氛
SO2與SF6都可以作為反應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生成H2SO4，形成氣體狀的SO3，對機器及周邊設備起到促進腐蝕作用。
——所有設備附件及管道都要采用優(yōu)質的鋼材。
——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成一種MgF2的致密的防護層。
聯(lián)系人 ：劉經(jīng)理
13829212466