Современные методы рафинирования магниевых сплавов, не содержащих циркония

22.01.2017

Методы обработки флюсами магниевых сплавов, применяемые в настоящее время, более или менее близки к методам Dow или «Электрон».
Метод Dow

Процесс рафинирования, рекомендованный фирмой Dow Chemical Co, подробно освещен в работе. Для производства небольших отливок и слитков все еще применяют «процесс открытого котла», включающий плавление в ванне с защитным флюсом, содержащим CaF2. Для крупных отливок более распространен «тигельный процесс» с применением густеющего флюса. В первом случае литье производят из ковшей. Ковши снабжены с внешней стороны ножом, с помощью которого на короткое время раздвигается тонкий самозатягивающийся слой флюса, покрывающий поверхность металла. «Тигельный процесс» имеет сходство с методом «Электрон».
Различие состоит в том, что при тигельном процессе после рафинирования и перед нанесением свежего покрытия обычно удаляют остаточный флюс со стенок тигля и поверхности металла. Флюсовое покрытие удаляют с поверхности металла и перед разливкой. В качестве защитных покрытий на этой стадии были предложены и запатентованы смеси асбестового волокна и серы, хотя сера с 5—30% борной кислоты, рассыпаемая из муслинового мешка, обычно в достаточной степени защищает металл от загорания. В случае процесса литья под давлением металл рафинируют флюсом без MgCl2, недостаточно смачивающим магний и не защищающим поверхность; окисление уменьшают путем создания атмосферы SO2 над расплавом, как и в процессе, запатентованном и применяющемся фирмой Hign Duty Alloys.
Поставщики флюсов «Fosseco» рекомендуют проводить процесс рафинирования аналогично рафинированию при «тигельном процессе» Dow, за исключением того, что плавление и рафинирование следует осуществлять с применением частично густеющего флюса, после чего в качестве защитного покрытия поверхности металла использовать очень сильно густеющий флюс. В настоящее время для плавления, рафинирования и покрытия рекомендуется единый флюс. Флюсовое покрытие при этом полностью удаляют непосредственно перед разливкой и наносят смесь серы и борной кислоты.
Метод «Электрон»

Метод «Электрон» имеет большое сходство с двухфлюсовым процессом J.G. Farbenindustrie: для плавления применяют жидкотекучий защитный флюс Melrasal Z, а после окончания плавления на поверхность металла наносят густеющий флюс Melrasal E (см. табл. 1). Его замешивают в металл при 750° С и для образования пастообразного вязкого покрытия наносят свежий слой, который сдвигают, но не удаляют от носка тигля непосредственно перед разливкой. В то время как двухфлюсовый процесс еще применяют для больших плавок или плавок, содержащих значительную долю скрапа, в основном в настоящее время для плавления, рафинирования и покрытия обычно применяют единый флюс Melrasal UE. Некоторые особенности метода «Электрон» описываются ниже.
Новые методы рафинирования

Несколько лет тому назад была проделана значительная работа по использованию летучих веществ для рафинирования и дегазации. Рафинирование во время второй мировой войны в Радентгейне (Германия) безводным FeCl3 получило дальнейшее развитие в J.G. Farbenindustrie в так называемом «Elfinal»-процессе, который, как утверждала фирма, позволяет получать повышенные механические свойства при растяжении, по-видимому, благодаря дегазации сплавов. Измельчение зерна при умеренных температурах с помощью углеродного модифицирования использовали и для частичной дегазации металла. Некоторые фирмы применяли для измельчения зерна газообразные или летучие хлорированные углеводороды, такие, например, как гексахлорэтан. Предполагалось, что применение этих летучих веществ исключит процесс рафинирования флюсом, однако они не нашли широкого применения для каких-либо целей, кроме дегазации в совокупности с процессом рафинирования флюсом: гексахлорэтан не способен удалять взвешенную окись. С другой стороны, хлорирование, используемое для дегазации расплавов, оказывает рафинирующее действие. Такой вариант процесса применяется фирмой Dow Chemical Co.
Хотя с довоенных лет, по-видимому, не появилось каких-либо фундаментально новых флюсов, было предложено несколько флюсов со специальными физическими свойствами, рассчитанных на определенные сплавы, включающих вещества, измельчающие зерно, и к тому же более экономичных.