(轻金属冶金学1-3)镁冶金学第三讲----粗镁精炼

1、第三讲第三讲 硅热法炼镁之硅热法炼镁之 粗镁精炼粗镁精炼冶金科学与工程学院冶金科学与工程学院周向阳周向阳1粗镁中杂质分布粗镁中杂质分布粗镁中的杂质粗镁中的杂质粗镁中杂质粗镁中杂质金属杂质和非金属杂质金属杂质和非金属杂质 非金属杂质：非金属杂质：Mg0Mg0、Ca0Ca0、Fe203Fe203、A1203A1203、Si02Si02、CaF2CaF2，来源：原料。有的是初期抽真空带入，也有的是后期破真来源：原料。有的是初期抽真空带入，也有的是后期破真空的结晶镁表面氧化烧损后的氧化物。空的结晶镁表面氧化烧损后的氧化物。 非金属杂质：非金属杂质： NaNa、K K、FeFe、ZnZn、MnMn、Si

2、Si、NiNi等，这等，这些金属蒸气是部分氧化物被些金属蒸气是部分氧化物被SiSi还原所产生的。还原所产生的。 粗镁中的杂质分布粗镁中的杂质分布（1） 铁的分布铁的分布 原料中的原料中的Fe203；在还原温度下在还原温度下(1200)会被会被Mg、Si还原还原,其反应如下：其反应如下：Fe2O3+3Mg=2Fe+3MgO; 2Fe2O3 +3Si=4Fe+3SiO2 硅铁中的硅铁化合物，硅铁中的硅铁化合物，还原后以还原后以Fe的形态存在。的形态存在。Fe在结晶镁中的分布位在结晶镁中的分布位置如右图所示。置如右图所示。上图表明，在结晶镁中，在结晶镁的外周上图表明，在结晶镁中，在结晶镁的外周( (

3、如如0 0、L L部位部位) )及两端处及两端处FeFe含量最高，最高含量可达含量最高，最高含量可达100100PPmPPm以上，中部以上，中部最低，在最低，在10201020PPmPPm之间，之间，其原因是其原因是球团表面的粉尘及球团表面的粉尘及还原渣细粉被抽真空时抽人的。还原渣细粉被抽真空时抽人的。 （2 2）硅的分布）硅的分布 硅在结晶镁中硅在结晶镁中的分布如右图的分布如右图所示。由图可所示。由图可知，结晶镁在知，结晶镁在外周部含硅量外周部含硅量特别多，而且特别多，而且冷端部也高，冷端部也高，这是这是由于由于球团表面粉尘引起的，还原初期镁蒸气量少，冷球团表面粉尘引起的，还原初期镁蒸气量少

4、，冷凝器温度受辐射热影响大，故随镁蒸气冷凝在冷端，其最凝器温度受辐射热影响大，故随镁蒸气冷凝在冷端，其最高值可达高值可达100100ppmppm以上。以上。（3 3）锰的分布）锰的分布锰在结晶镁中的分布锰在结晶镁中的分布如右图所示。该图表如右图所示。该图表明，锰在结晶镁的内明，锰在结晶镁的内周部及高温部含量高，周部及高温部含量高，低温部含量低，表明低温部含量低，表明在还原时，锰的蒸气在还原时，锰的蒸气压比镁低，而且在还压比镁低，而且在还原反应后期的速度大，原反应后期的速度大，结晶镁中含锰量也可结晶镁中含锰量也可达达4040PPmPPm。（4 4）铜的分布）铜的分布 由于原料中含铜很低，所以结晶

5、镁中铜含量也低，如由于原料中含铜很低，所以结晶镁中铜含量也低，如下图所示，其含量一般下图所示，其含量一般3NaClMgCl2CaCl2BaCl2。有关资料也表明，有关资料也表明，MgCl2能有选择地和能有选择地和MgO发生化学吸附：发生化学吸附：MgCl2+MgO=MgO MgCl2MgCl2+5MgO=5MgO MgCl2 因此从熔剂单体的物理化学性质来看，因此从熔剂单体的物理化学性质来看，粗镁的精炼熔剂的主体体系应由粗镁的精炼熔剂的主体体系应由MgClMgCl2 2KClKCl或或MgClMgCl2 2KClNaClKClNaCl组成，为改变精炼组成，为改变精炼各过程中的物理化学性质，各过

6、程中的物理化学性质，BaClBaCl2 2是较好的是较好的加重剂，氟化盐是较好的非表面活性物质。加重剂，氟化盐是较好的非表面活性物质。 研究表明研究表明，MgClMgCl2 2KClKCl或或Mg(MgClMg(MgCl2 2 KClNaClKClNaCl混合熔盐体系的物理化学性质混合熔盐体系的物理化学性质能满足精炼熔剂的条件，为改善熔剂熔盐能满足精炼熔剂的条件，为改善熔剂熔盐的性质，添加的性质，添加BaClBaCl2 2的量应的量应小于小于2020。 MgCl MgCl2 2KClKCl在在700 700 时的熔度、摩尔体积、粘度、时的熔度、摩尔体积、粘度、表面张力图如下：表面张力图如下：

7、上面这些图表明上面这些图表明（1 1）等摩尔等摩尔MgCl2MgCl2和和KClKCl的熔点的熔点为为490490，并可以形成稳定化合物；（，并可以形成稳定化合物；（2 2）摩尔体）摩尔体积随积随KClKCl含量升高而升高，在含量升高而升高，在4040-60-60区域变化区域变化平稳；（平稳；（3 3）700700时熔体的粘度随时熔体的粘度随KClKCl含量的增含量的增加而降低，当加而降低，当KClKCl的摩尔分数为的摩尔分数为8383时为最低，时为最低，从粘度角度看，高从粘度角度看，高KClKCl含量是较好的，但含量是较好的，但MgCl2MgCl2是是湿润沉淀氧化物促使镁汇集的主要组成；（湿

8、润沉淀氧化物促使镁汇集的主要组成；（3 3）表面张力随表面张力随KClKCl含量升高而降低，但摩尔分数在含量升高而降低，但摩尔分数在4040-60-60之间比较平稳。综合以上分析，之间比较平稳。综合以上分析，等摩等摩尔的尔的MgClMgCl2 2与与KClKCl具有较好的物理与化学性质，是具有较好的物理与化学性质，是粗镁精炼熔剂的最好组合粗镁精炼熔剂的最好组合。 为增强熔剂的精炼效果为增强熔剂的精炼效果，可加入，可加入BaClBaCl2 2、CaClCaCl2 2或或NaClNaCl。BaClBaCl2 2可认为是最好的加重剂，但具有毒性，有被禁止排可认为是最好的加重剂，但具有毒性，有被禁止排

9、放的可能；放的可能；CaClCaCl2 2也有一定的加重作用，无毒却有强烈的也有一定的加重作用，无毒却有强烈的吸水性，不易保存。吸水性，不易保存。 氟化物作为非表面活性物质添加于熔体中，用以改善镁氟化物作为非表面活性物质添加于熔体中，用以改善镁的熔合和增大熔体表面张力是不可缺少的。在粗镁精炼过的熔合和增大熔体表面张力是不可缺少的。在粗镁精炼过程中通常添加程中通常添加CaFCaF2 2。对于对于CaFCaF2 2在氯化物熔体中的行为可归在氯化物熔体中的行为可归纳为以下几点纳为以下几点: :(1)(1)CaF2CaF2在氯化物熔体温度下在氯化物熔体温度下(800)(800)，大部分以悬浮状态，大部

10、分以悬浮状态存在，溶解度很小。存在，溶解度很小。(2)(2)添加添加CaF2CaF2能较大地提高氯化物熔体和镁液间的表面张能较大地提高氯化物熔体和镁液间的表面张力，力，1 1-2-2的的CaF2CaF2能使熔体的表面张力提高能使熔体的表面张力提高5 588. .(3)(3)添加添加CaF2CaF2能使熔体密度和粘度增大能使熔体密度和粘度增大1 155，密度和粘度的变化值按添加量呈线性增，密度和粘度的变化值按添加量呈线性增加，但总的影响较小。加，但总的影响较小。(4)(4)添加添加CaF2CaF2能增强熔体对氧化物杂质的吸附能增强熔体对氧化物杂质的吸附湿润件，改善镁的汇聚，并能和部分氧化物湿润件

11、，改善镁的汇聚，并能和部分氧化物发生化学反应。发生化学反应。 由此可见，氟盐对熔融镁有聚合能力，在由此可见，氟盐对熔融镁有聚合能力，在精炼熔剂中含有精炼熔剂中含有定量的氟盐，对熔剂体系定量的氟盐，对熔剂体系的精炼效果是很重要的。的精炼效果是很重要的。非金属杂质的除去非金属杂质的除去 结晶镁中的非金属杂质有结晶镁中的非金属杂质有MgO、CaO、Si02、Mg3N 2、CaO、SiO2、A12O3等。等。 Mg3N 2 置放在置放在空气中，很快吸水变成空气中，很快吸水变成Mg(OH) 2和和NH3；。；。Mg(OH)2在熔体中也可以在熔体中也可以Mg0形式存在。金属杂质形式存在。金属杂质K、Na、

12、Fe、Zn、Mn、Cu、A1、Ni等部分以合等部分以合金形式存在于镁中，它们对熔体的物理化学性质基金形式存在于镁中，它们对熔体的物理化学性质基本无太大影响，因此引起物理化学性质发生变化的本无太大影响，因此引起物理化学性质发生变化的主要是非金属氧化物杂质。主要是非金属氧化物杂质。3粗镁除杂的机理粗镁除杂的机理 非金属氧化物杂质在粗镁中的行为可归纳如下：非金属氧化物杂质在粗镁中的行为可归纳如下： (1)大部分氧化物能被大部分氧化物能被KCl、NaCl湿润，部分氧化物湿润，部分氧化物(MgO和和CaO)能和能和MgCl2形成稳定或不稳定的配合物。形成稳定或不稳定的配合物。 MgO(CaO)十十MgC

13、l2 4MgO(CaO)MgCl2 5MgO十十MgCl2 5MgOMgCl2 (2)杂质的熔入，都能使熔盐的密度增大，凝固点提高，杂质的熔入，都能使熔盐的密度增大，凝固点提高，粘度变大。粘度变大。 (3)大部分氧化物杂质被熔盐浸渍后，在熔体中表现为表大部分氧化物杂质被熔盐浸渍后，在熔体中表现为表面活性物质，降低熔盐的表面张力。面活性物质，降低熔盐的表面张力。 (4)氧化物都能使镁和熔剂的分散体系稳定，不利于镁的氧化物都能使镁和熔剂的分散体系稳定，不利于镁的汇聚。汇聚。 由上面的这些杂质在熔盐中行为可知，氧化物杂质的由上面的这些杂质在熔盐中行为可知，氧化物杂质的去除可采用在熔盐体系中进行物理或

14、化学吸附的方法。去除可采用在熔盐体系中进行物理或化学吸附的方法。金属杂质的除去金属杂质的除去 金属杂质金属杂质K、Na一般都能在熔体中发生下列的置换反应一般都能在熔体中发生下列的置换反应而被去除。而被去除。2K(Na)十十MgCl2 2KCl(NaCl)十十Mg 其他金属一般都不和熔盐发生反应，其他金属一般都不和熔盐发生反应，Zn、A1、Cu、Fe、Ni、Mn原则上通过熔剂精炼是不能除去的。微量原则上通过熔剂精炼是不能除去的。微量Mn对镁对镁的各种用途性质的不良影响很小，因而精炼时可不考虑除的各种用途性质的不良影响很小，因而精炼时可不考虑除锰。杂质锰。杂质Fe是最有害的元素，在精炼时必须向熔剂

15、中掺入是最有害的元素，在精炼时必须向熔剂中掺入添加剂除铁。添加剂的种类有海绵钻，四氯化钦、钻、氧添加剂除铁。添加剂的种类有海绵钻，四氯化钦、钻、氧化铬、铰以及硼和硼的化合物等。化铬、铰以及硼和硼的化合物等。（1 1）用海绵钛除铁）用海绵钛除铁 镁中的铁量除了粗镁中的铁量除了粗镁带人的之外，还有镁带人的之外，还有容器与精炼工具被腐容器与精炼工具被腐蚀后溶解的，而且铁蚀后溶解的，而且铁在镁中的溶解度又随在镁中的溶解度又随温度的增高而增大，温度的增高而增大，如图所示。在一般条如图所示。在一般条件下，除铁是较困难件下，除铁是较困难的。的。但是但是，海绵钛除铁有较好的效果，这是因为海绵钛对杂，海绵钛除铁

16、有较好的效果，这是因为海绵钛对杂质铁有较强的吸附性，并可以生成密度较大的结合体在质铁有较强的吸附性，并可以生成密度较大的结合体在镁液中沉降。镁液中沉降。海绵钛除铁的机理及过程海绵钛除铁的机理及过程 海绵钛除铁的反应为：海绵钛除铁的反应为：Ti十十(Mg十十x)Mg十十(Ti十十x) 式中式中x代表杂质金属铁与其他金属杂质。代表杂质金属铁与其他金属杂质。 用四氯化钛用四氯化钛(TiCl4)精炼除铁机理基本与用海绵钛除精炼除铁机理基本与用海绵钛除Fe相相同，不过首先是发生如下反应：同，不过首先是发生如下反应： 2Mg十十TiCl4 2MgCl2十十Ti 所生成的所生成的Ti再吸附粗镁中的杂质。再吸

17、附粗镁中的杂质。 用用TiCl4除铁，其所用的设备比海绵钛除铁复杂。除铁，其所用的设备比海绵钛除铁复杂。 海绵钛除铁效果与所生成的钛铁结合体海绵钛除铁效果与所生成的钛铁结合体的沉降效果有关，即与精炼后静置时间、的沉降效果有关，即与精炼后静置时间、精炼搅拌时间、静置温度有关。精炼搅拌时间、静置温度有关。 海绵钛除铁，采用的熔剂成分为海绵钛除铁，采用的熔剂成分为MgCl2KCl 83，BaCl2 5，CaF23。海绵钛的添加量可控制在海绵钛的添加量可控制在0.05-0.5%,在加在加CaF2熔剂精炼熔剂精炼3分钟后，加入钛粉粉进行分钟后，加入钛粉粉进行搅拌精炼，在搅拌精炼，在740时恒温、静置时恒

18、温、静置20min。可获得纯度很高的精镁。可获得纯度很高的精镁。 上页图中示出了海绵钛加入量与精镁中钛、铁杂上页图中示出了海绵钛加入量与精镁中钛、铁杂质含量的关系。可知，随钛加入量的增加，精镁中质含量的关系。可知，随钛加入量的增加，精镁中铁的含量在降低，但钛的含量却在增加，因此找到铁的含量在降低，但钛的含量却在增加，因此找到一个最佳加入量极其重要。当镁液中含铁量在一个最佳加入量极其重要。当镁液中含铁量在0.04%(710）时，添加）时，添加0.05%左右的海绵钛即可使左右的海绵钛即可使精镁中铁降到精镁中铁降到0.00310.0027%. 静置温度静置温度对熔剂精炼中所有杂质的沉降具有重要对熔剂

19、精炼中所有杂质的沉降具有重要意义意义.其中氧化物及其和熔盐形成的配合物的静置温其中氧化物及其和熔盐形成的配合物的静置温度为度为740 ，而用海绵钛精炼时，静置温度为而用海绵钛精炼时，静置温度为720。温度高、熔剂粘度小，熔镁密度小，流动。温度高、熔剂粘度小，熔镁密度小，流动性好，钛镁结合体沉降快。但是铁与钛随着温度的性好，钛镁结合体沉降快。但是铁与钛随着温度的升高，其溶解度也升高。升高，其溶解度也升高。（2 2）用硼化物除铁）用硼化物除铁 硼化物及其衍生盐的种类很多，常见有硼化物及其衍生盐的种类很多，常见有B B2 20 03 3、H H3 3B0B03 3、NaNa2 2B B4 40 07

20、 710H10H2 20 0，关于硼化合物和铁的结合机关于硼化合物和铁的结合机理目前尚未完全清楚。理目前尚未完全清楚。 几种硼化物的物性为：几种硼化物的物性为： H H2 2B0B03 3在在236236时分解为时分解为B B2 20 03 3和和H H2 20 0，其反应式为：其反应式为： 2 2H H2 2B0B03 3B B2 20 03 3十十3 3H H2 20 0 Na Na2 2B B4 40 07 710H10H2 20 0 在在300300YY下也会完全脱去结晶水，下也会完全脱去结晶水，水对氯化物熔盐是不利的，因此采用水对氯化物熔盐是不利的，因此采用H H2 2B0B03 3

21、 或或NaNa2 2B B4 40 07 710H10H2 20 0 除铁时，必须将这二种硼化物预先除铁时，必须将这二种硼化物预先脱去水分。脱去水分。 B B2 20 03 3除铁除铁 随随B B2 20 03 3的添加量的增加，精镁中含铁量显著降低。下图的添加量的增加，精镁中含铁量显著降低。下图为为B B2 20 03 3的添加量与精镁中含铁量的关系。的添加量与精镁中含铁量的关系。加加B B2 20 03 3精炼时的精炼时的操作过程为：当操作过程为：当熔剂和镁液的温熔剂和镁液的温度升至度升至740740，把把CaF2CaF2、 B B2 20 03 3和和少量熔剂研磨均少量熔剂研磨均匀后撤入

22、，搅拌匀后撤入，搅拌时间为时间为1010分钟，分钟，恒温静置恒温静置2020分钟，分钟，即可认为精炼去即可认为精炼去铁完毕。铁完毕。上图表明，铁含量随上图表明，铁含量随B B2 20 03 3加入量而减少。当硼量为加入量而减少。当硼量为0.050.05时，可达到一级镁标准，当达到时，可达到一级镁标准，当达到0 03 3B B时，时，铁的含量小于铁的含量小于0 000050005。在精炼过程中当加入的。在精炼过程中当加入的B B2 20 03 3折合折合B B含量为含量为0 02 2时，渣相变粘，这是因为时，渣相变粘，这是因为加入高熔点的加入高熔点的B B2 20 03 3 ，使渣相物理化学性质

23、有所改使渣相物理化学性质有所改变，变， B B2 20 03 3和其他氧化物一样，都能阻碍镁的汇聚，和其他氧化物一样，都能阻碍镁的汇聚，增加熔剂的粘度。另外，还有研究表明，镁中增加熔剂的粘度。另外，还有研究表明，镁中B B的的含量始终很低，因此从某一个角度来看，当熔剂过含量始终很低，因此从某一个角度来看，当熔剂过量量( (超过镁量的超过镁量的22225 5或更高时或更高时) )， B B2 20 03 3的添加可的添加可能是制取能是制取高纯镁高纯镁的一个途径。的一个途径。NaNa2 2B B4 40 07 7除铁除铁下表中列出了下表中列出了NaNa2 2B B4 40 07 7除铁的除铁效果。

24、除铁的除铁效果。 从上表可知，从上表可知， NaNa2 2B B4 40 07 7也有良好的除铁效果，但效果差也有良好的除铁效果，但效果差于于B B2 20 03 3 。（ 3）用锆、氧化锆除铁）用锆、氧化锆除铁 用锆除铁时是使锆与镁形成合金，并用锆除铁时是使锆与镁形成合金，并使镁晶粒细化，还起到抵消铁含量的使镁晶粒细化，还起到抵消铁含量的作用。氧化铬首先是被还原成金属锆，作用。氧化铬首先是被还原成金属锆，和直接加锆除铁的作用一样，其添加和直接加锆除铁的作用一样，其添加量为镁量的量为镁量的0.05Zr或或0.1(ZrO)，可可使精镁中的含铁量降到使精镁中的含铁量降到0.001。缺点缺点是是Zr

25、或或ZrO的成本太高。的成本太高。氟化盐在熔剂精炼中的作用机理氟化盐在熔剂精炼中的作用机理 在镁的熔剂精炼过程中，由于在镁的熔剂精炼过程中，由于MgO与与Mg2O能与熔能与熔盐形成稳定的媒壳，并紧密的附着在镁液表面，使盐形成稳定的媒壳，并紧密的附着在镁液表面，使分散的镁珠不能相互交联汇合，而熔解的氟盐能除分散的镁珠不能相互交联汇合，而熔解的氟盐能除去氧化物媒壳，能增强去氧化物媒壳，能增强KCl和和MgCl2对氧化物的吸附对氧化物的吸附强度和活性，从而能增强镁的熔合性，促使镁和熔强度和活性，从而能增强镁的熔合性，促使镁和熔渣的分离，所以其作用机理为：渣的分离，所以其作用机理为： (1)作为非表面

26、活作为非表面活性物质，能提高镁和熔渣间的界面张力。性物质，能提高镁和熔渣间的界面张力。 (2)氟化氟化盐在熔体中的游离盐在熔体中的游离F-离子能溶解镁表面氧化膜。离子能溶解镁表面氧化膜。 4 结晶镁精炼的设备及操作结晶镁精炼的设备及操作结晶镁精炼的设备结晶镁精炼的设备 结晶镁的精炼过程是在精炼炉中实施的。精炼炉有不同结晶镁的精炼过程是在精炼炉中实施的。精炼炉有不同的结构，可以是用电加热的，也可以是用煤气、重油或煤的结构，可以是用电加热的，也可以是用煤气、重油或煤进行加热的。用煤气、重油或煤加热的精炼炉，燃烧的火进行加热的。用煤气、重油或煤加热的精炼炉，燃烧的火焰必须是切线方向进入炉膛，沿精炼炉

27、中坩埚底部上升，焰必须是切线方向进入炉膛，沿精炼炉中坩埚底部上升，从下部围绕坩埚壁旋转燃烧，然后从上部进入烟道排出。从下部围绕坩埚壁旋转燃烧，然后从上部进入烟道排出。 精炼炉分炉壳、炉膛与铸钢坩埚三部分，炉壳用精炼炉分炉壳、炉膛与铸钢坩埚三部分，炉壳用8mm的的钢板焊制而成，炉壳上有加固筋；炉膛用粘土耐火砖与轻钢板焊制而成，炉壳上有加固筋；炉膛用粘土耐火砖与轻质耐火砖砌筑，炉膛内有固定电阻丝的耐热槽沟粘土板；质耐火砖砌筑，炉膛内有固定电阻丝的耐热槽沟粘土板；坩埚由铸钢板焊制，坩埚底部为半圆形，钢板厚坩埚由铸钢板焊制，坩埚底部为半圆形，钢板厚20mm。右面是一个精炼右面是一个精炼镁用的坩埚电炉镁

28、用的坩埚电炉示意图。示意图。 坩埚的容积视生坩埚的容积视生产规模而定。坩产规模而定。坩埚焊接要求严格，埚焊接要求严格，使用前必须经过使用前必须经过渗透性的检查，渗透性的检查，坩埚上的吊环有坩埚上的吊环有足够的强度。坩足够的强度。坩埚表面不允许有埚表面不允许有斑点、毛刺、裂斑点、毛刺、裂口、裂纹等缺陷。口、裂纹等缺陷。结晶镁精炼的操作结晶镁精炼的操作(1)在坩埚中加入粗镁重量的在坩埚中加入粗镁重量的15 熔炼熔剂熔炼熔剂(熔剂总量为熔剂总量为) ;(2) 装入结晶镁，在装入结晶镁，在750温度下加热熔化，慢慢加入结晶温度下加热熔化，慢慢加入结晶镁及熔炼熔剂镁及熔炼熔剂;(3)使镁液温度保持在使镁

29、液温度保持在710 ,边搅拌边加入精炼熔剂；边搅拌边加入精炼熔剂；(4)升至升至740 (或或720)，并静置，并静置510分钟分钟;(5)降温至降温至710 ，开始铸造。开始铸造。铸造铸造 采用连续采用连续或或人工铸锭人工铸锭，视生产规模大小而定。，视生产规模大小而定。 (1) 连续铸锭。连续铸锭。 即将盛有熔镁的坩埚吊人翻转机的保温抬包中，翻转即将盛有熔镁的坩埚吊人翻转机的保温抬包中，翻转机内设有电加热装置或煤气加热装置，翻转机借助机械传机内设有电加热装置或煤气加热装置，翻转机借助机械传动装置或液压转动装置可使翻转机倾斜，使坩埚中的镁液动装置或液压转动装置可使翻转机倾斜，使坩埚中的镁液注入

30、模锭传送机上的锭模中，模锭传送机在开始浇铸前，注入模锭传送机上的锭模中，模锭传送机在开始浇铸前，锭模用电炉预热至锭模用电炉预热至80。铸锭过程中，撤下少量硫磺粉，。铸锭过程中，撤下少量硫磺粉，使硫磺粉在镁锭的表面燃烧生成还原性的使硫磺粉在镁锭的表面燃烧生成还原性的SO2气体。来防气体。来防止镁的氧化。止镁的氧化。 (2) (2) 人工铸锭。人工铸锭。 舀镁的勺子先在舀镁的勺子先在MgClMgCl2 2KClKCl的熔体糟中预热清洗；的熔体糟中预热清洗； 铸锭前，锭模需预热至铸锭前，锭模需预热至150150，将熔镁慢慢倒入锭模，将熔镁慢慢倒入锭模，当锭模内倒入当锭模内倒入1/31/3镁液后，即快

31、速将镁液注满锭模，以免镁液后，即快速将镁液注满锭模，以免熔融镁凝结时发生缩孔、分层和不规整，铸锭时必须将镁熔融镁凝结时发生缩孔、分层和不规整，铸锭时必须将镁锭表面的氧化膜皮刮去。为防止铸锭时镁的燃烧，铸锭时锭表面的氧化膜皮刮去。为防止铸锭时镁的燃烧，铸锭时不断撤硫磺粉于镁锭表面，造成不断撤硫磺粉于镁锭表面，造成SOSO2 2气氛来防止镁的燃烧。气氛来防止镁的燃烧。铸锭的表面处理及质量分析铸锭的表面处理及质量分析 金属镁是耐腐蚀性能最差的金属之一：金属镁是耐腐蚀性能最差的金属之一： E MgMg2+-2.36十十0.02951gMg 2+V 在在各种各种pHpH值值下都会产生析氢腐蚀；下都会产生

32、析氢腐蚀； 在在干燥大气干燥大气中，镁遭到氧化而失去金属光泽，表面中，镁遭到氧化而失去金属光泽，表面上形成一层暗色的疏松多孔、防护性差的膜；上形成一层暗色的疏松多孔、防护性差的膜； 在在潮湿的大气潮湿的大气中，镁表面受到腐蚀，其产物组成大中，镁表面受到腐蚀，其产物组成大致为：致为：MgCOMgCO 3 3H 3H2O O ， MgSO MgSO 4 7H 7H2O O ，Mg(0H)Mg(0H)2 等；等； 残留的精炼熔剂，会发生如下反应：残留的精炼熔剂，会发生如下反应：MgCl2十十H2OMgO十十2HCl CaCl2十十H2OCaO十十2HCl强腐蚀强腐蚀镁锭表面处理的方法镁锭表面处理的方

33、法 根据镁锭腐蚀的原因，其表面处理的方法包括二个方根据镁锭腐蚀的原因，其表面处理的方法包括二个方面，面，是是去除其表面附着的能引起腐蚀的杂质，如氯化物去除其表面附着的能引起腐蚀的杂质，如氯化物和来自锭模的铁鳞等杂物；和来自锭模的铁鳞等杂物；二是二是在镁锭表面施加防护性膜在镁锭表面施加防护性膜层。层。 由于镁锭是一种中间产品，是一种制备镁合金的重要原由于镁锭是一种中间产品，是一种制备镁合金的重要原材料，所以对它的防护应有如下的特点：材料，所以对它的防护应有如下的特点： (1)应具有耐应具有耐受各种类型大气的腐蚀能力；受各种类型大气的腐蚀能力； (2)具有足够的强度，能具有足够的强度，能够承受搬动

34、和运输过程中一般可能发生的摩擦、碰撞而不够承受搬动和运输过程中一般可能发生的摩擦、碰撞而不被损；被损； (3)当镁锭重熔使用时，膜层易于脱除，且不产当镁锭重熔使用时，膜层易于脱除，且不产生影响金属质量和污染环境的物质；生影响金属质量和污染环境的物质； (4)膜层不要求有膜层不要求有装饰性能。装饰性能。镁锭的防护是必要的。镁锭的防护是必要的。但是，含金属杂质量极低的镁锭，但是，含金属杂质量极低的镁锭，镁锭表面不须防护。镁锭表面不须防护。工业上采用的镁锭的表面处理方法：工业上采用的镁锭的表面处理方法： a a，铬酸盐钝化法铬酸盐钝化法 这是目前工业上应用得最多和最主这是目前工业上应用得最多和最主要

35、的方法。所谓铬酸盐钝化，是以铬酸、铬酸盐或重铬酸要的方法。所谓铬酸盐钝化，是以铬酸、铬酸盐或重铬酸盐作为主要成分的溶液处理金属，以在金属表面上形成由盐作为主要成分的溶液处理金属，以在金属表面上形成由三价铬和六价铬及金属本身的化合物所组成的膜层，这种三价铬和六价铬及金属本身的化合物所组成的膜层，这种膜层有抑制金属腐蚀的钝化防护作用。具体的钝化处理操膜层有抑制金属腐蚀的钝化防护作用。具体的钝化处理操作是，将欲钝化的镁锭浸到钝化液中。这时表层金属被溶作是，将欲钝化的镁锭浸到钝化液中。这时表层金属被溶液所氧化，形成金属离子进入溶液中。由于溶液为酸性溶液所氧化，形成金属离子进入溶液中。由于溶液为酸性溶液

36、，发生如下反应：液，发生如下反应：3 3MgMg十十2 2HN03HN034Mg04Mg0十十H20H20十十2 2N0N0钝化液钝化液( (K K2 2CrCr2 20 07 7溶液溶液) )是一种氧化性很强的氧化剂，可使镁是一种氧化性很强的氧化剂，可使镁氧化，并将铬还原为三价铬，钝化液中还配有氧化，并将铬还原为三价铬，钝化液中还配有NHNH4 4ClCl时，时，其反应为：其反应为：2 2NHNH4 4ClCl十十3 3MgMg十十K K2 2CrCr2 20 07 74Mg04Mg0十十Cr203Cr203十十2 2NH3NH3十十H20H20十十2 2KClKCl NHNH4 4ClCl

37、在镀膜时，起活化作用，同时使铬膜更牢在镀膜时，起活化作用，同时使铬膜更牢固的粘在镁锭表面。固的粘在镁锭表面。 铬酸盐钝化膜之所以能够起防护作用，有铬酸盐钝化膜之所以能够起防护作用，有二个二个方面的原因方面的原因，一是一是膜本身既有很好的耐腐蚀的作膜本身既有很好的耐腐蚀的作用用，且又十分致密，因此作为阻挡层能对镁起到且又十分致密，因此作为阻挡层能对镁起到隔离保护作用；隔离保护作用；二是二是膜中含有的可溶性六价铬的膜中含有的可溶性六价铬的化合物对裸露的镁能起抑制腐蚀的作用。化合物对裸露的镁能起抑制腐蚀的作用。 镁锭表面上所形成的铬酸盐钝化膜可呈白色、镁锭表面上所形成的铬酸盐钝化膜可呈白色、浅金色、

38、黄色和褐色等不同颜色，这与镁锭表面浅金色、黄色和褐色等不同颜色，这与镁锭表面的粗糙程度、钝化液的组成、的粗糙程度、钝化液的组成、PHPH值、钝化处理时值、钝化处理时间等因素有关。间等因素有关。钝化液的典型配方：钝化液的典型配方：工艺工艺A（化学钝化）：化学钝化）： 15-25gl K K2 2CrCr2 20 07 7 ，25-35gl HN03，1.25-1.7gl NHNH4 4Cl Cl 镀膜温度镀膜温度55-65，时间为时间为0.51min. 工艺工艺B（电化学钝化）：电化学钝化）： 重铬酸钠重铬酸钠 15；高锰酸钾高锰酸钾 5；氢氧化钠氢氧化钠 0.2；pH值值 6.9-7.1；温度

39、；温度 19-25；处理时间处理时间 20min。 由于钝化膜可能有孔隙，膜层的耐磨性能不是很强，因由于钝化膜可能有孔隙，膜层的耐磨性能不是很强，因此，对于需长期保存的镁锭，还需涂油和以腊纸包装来进此，对于需长期保存的镁锭，还需涂油和以腊纸包装来进一步防护。一步防护。b b，镁锭的阳极氧化处理镁锭的阳极氧化处理 阳极氧化，是一种通过电解反应来增加基体金属氧化阳极氧化，是一种通过电解反应来增加基体金属氧化膜的厚度，提高膜层性能的表面处理方法。这种膜层具有膜的厚度，提高膜层性能的表面处理方法。这种膜层具有很好的耐腐蚀和耐磨损的性能。很好的耐腐蚀和耐磨损的性能。 镁的阳极氧化可以在碱性溶液中进行，也

40、可以在酸性镁的阳极氧化可以在碱性溶液中进行，也可以在酸性溶液中进行。阳极氧化膜为两层结构。靠近基体的底层结溶液中进行。阳极氧化膜为两层结构。靠近基体的底层结构致密，称为阻挡层；表层为多孔层。由于多孔，表层易构致密，称为阻挡层；表层为多孔层。由于多孔，表层易吸收环境中的水分和腐蚀性气液，引起腐蚀，故需进行封吸收环境中的水分和腐蚀性气液，引起腐蚀，故需进行封孔处理。封孔时，可以用含孔处理。封孔时，可以用含K K2 2CrCr2 20 07 7 0 05-15-10g0gL L，NaNa2 2HP0HP04 4 0 02-02-04g4gL L，温度为温度为70807080的热水溶液进的热水溶液进行浸渍，时间为行浸渍，时间为2020min omin o典型的阳极氧化工艺典型的阳极氧化工艺A，在碱性溶液中氧化在碱性溶液中氧化 其电解液组成为：氢氧化钠其电解液组成为：氢氧化钠 140160g/l；水玻璃水玻璃(比比重重1.397) 1518ml/l,酚酚 3-5gL。操作条件：电流密度操作条件：电流密度0.5-1.0Acm2;电压温度电压温度4-6V；温度温度60-70; 时间时间30min