Флюс для плавки и рафинирования магниевых сплавов, содержащих иттрий



Флюс для плавки и рафинирования магниевых сплавов, содержащих иттрий
Флюс для плавки и рафинирования магниевых сплавов, содержащих иттрий

 


Владельцы патента RU 2451762:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов, в частности к флюсам для плавки и рафинирования деформируемых магниевых сплавов, содержащих иттрий. Флюс характеризуется повышенной рафинирующей способностью от металлических примесей, препятствует потере иттрия и имеет следующий состав, мас.%: MgCl2 17,0-32,0, CaF2 1,0-4,0, NaBr 3,0-7,0, CaCl2 5,0-9,0, YF3 4,5-8,0, YCl3 5,0-25,0, S 1,0-3,0, KCl - остальное. Обеспечивается повышение надежности и ресурса эксплуатации изделий из магниевых сплавов. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов, в частности к флюсам для плавки и рафинирования деформируемых магниевых сплавов, содержащих иттрий.

Флюсы для плавки магниевых сплавов должны защищать от окисления и воспламенения поверхность расплава, рафинировать расплав от примесей, снижать потери легирующих элементов.

Особенностью плавки магниевых сплавов, содержащих иттрий, является то, что он вступает во взаимодействие с большинством примесей, например с водородом, азотом и легирующими металлами, такими как цирконий, цинк и др., а также с самим магнием.

Образующиеся в результате такого взаимодействия сложные по составу и тяжелые по удельному весу химические соединения в процессе выстаивания расплава осаждаются. В результате расплав магниевого сплава обедняется иттрием. Причем потери иттрия в зависимости от конкретного состава сплава могут достигать 20-35% от его расчетного содержания в сплаве.

Флюс также должен оказывать рафинирующее действие, очищая расплав магниевого сплава от металлических примесей, например, таких как железо, никель, медь.

Известен флюс для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl2 33,0-41,0
BaCl2 5,0-8,0
CaF2 1,0-2,0
AlF3 2,0-4,0
CaCl2 и NaCl (в сумме) 6,0-10,0
MnCO3 и/или MnF2 1,0-5,0
KCl Остальное (патент РФ №2283 881)

Известен также флюс для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl2 20,0-30,0
CaF2 до 0,5
KCl Остальное (патент США №5804138)

Недостатками известных флюсов являются недостаточная рафинирующая способность от металлических примесей, а также их неспособность препятствовать потере легирующего элемента иттрия в процессе проведения плавки магниевых сплавов.

Известен флюс для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl2 34,0-42,0
BaCl2 5,0-8,0
CaF2 1,0-2,0
CaCl2+NaCl 6,0-10,0
один или несколько
компонентов из
группы: CdCl2, CdF2, ZnF2 2,0-6,0
KCl Остальное (патент РФ №2283887)

Недостатками известного флюса являются неспособность его препятствовать потере иттрия, а также наличие в составе этого флюса солей токсичного элемента кадмия.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является флюс для плавки магния и его сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl2 20,0-40,0
CaF2 2,0-10,0
KBF4 0,5-12,0
NaBr 10,0-30,0
KCl Остальное (патент РФ 2217512)

Недостатками флюса-прототипа являются: неспособность предотвратить потери иттрия при плавке магниевых сплавов, недостаточная рафинирующая способность по металлическим примесям, а также высокая токсичность фторида бора BF3, выделяющегося в процессе разложения KBF4 в виде газа, при проведении плавки.

Технической задачей изобретения является разработка флюса для плавки магниевых сплавов, обладающего повышенной рафинирующей способностью от металлических примесей и препятствующего потере иттрия.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен флюс для плавки и рафинирования магниевых сплавов, содержащих иттрий, включающий хлористый магний, фтористый кальций, бромид натрия, хлористый калий, который дополнительно содержит хлористый кальций, фтористый иттрий, хлористый иттрий, серу при следующем соотношении компонентов, в мас.%:

MgCl2 17,0-32,0
CaF2 1,0-4,0
NaBr 3,0-7,0
CaCl2 5,0-9,0
YF3 4,5-8,0
YCl3 5,0-25,0
S 1,0-3,0
KCl Остальное

Установлено, что в процессе проведения плавки магниевых сплавов с применением предлагаемого флюса происходит частичная диссоциация солей YF3, YCl3, при этом значительное количество катионов иттрия Y+3 восстанавливается.

При температуре проведения плавки (780-840°С) иттрий имеет высокую растворимость в магнии (не менее 12 мас.%). Благодаря этому иттрий активно взаимодействует с расплавом магния. При последующем охлаждении и кристаллизации расплава часть иттрия удерживается в твердом растворе на основе магнии, а часть - образует устойчивые интерметаллические фазы типа Mg24 Y5 ввиду его высокого сродства к магнию. В результате наличие в предлагаемом флюсе солей YF3, YCl3 эффективно способствует лучшему усвоению иттрия в сплаве, значительно снижает его потери.

Введение серы способствует усилению защиты поверхности расплава от окисления за счет образования диоксида SO2, который предохраняет расплав от взаимодействия с кислородом воздуха. Дихлорид кальция CaCl2 также повышает защитную и рафинирующую способность флюса.

Таким образом, предлагаемый флюс при заявленном содержании и соотношении всех компонентов не только снижает потери иттрия при плавке магниевых сплавов, но и сохраняет защитные свойства на уровне прототипа.

Примеры осуществления

Предлагаемый флюс опробовали при проведении плавки деформируемых магниевых сплавов марок ВМД10 и ВМД7-1, содержащих иттрий в качестве легирующего элемента, в лабораторных условиях. Составы предлагаемого флюса и флюса-прототипа приведены в таблице 1. Эффективность воздействия флюса на снижение потерь иттрия и уровень содержания металлических примесей оценивали по результатам химического анализа состава слитков сплавов, отлитых с применением предлагаемого флюса и флюса-прототипа. При этом сравнивали полученные по химическому анализу результаты с данными технических условий ТУ 1 809-93-82, в которых регламентировано содержание примесей, не более, мас.%: Fe - 0,03; Cu - 0,03; Ni - 0,005 (Таблица 2).

Пример 1

В тигель перед загрузкой в него шихты магниевого сплава ВМД10 либо сплава ВМД7-1 присыпали 1,5-2,0% от массы шихты предлагаемый флюс, содержащий состав №1 (Таблица 1).

Рафинирование сплава проводили при температуре 740-780°C путем присыпания поверхности расплава флюсом и его последующего перемешивания. Затем разливали расплав в кокиль. Состав предлагаемого сплава определяли методом химического анализа. Рассчитывали эффективность снижения потерь иттрия (Таблица 2).

Последующие примеры выплавки сплавов ВМД10, ВМД7-1 осуществляли аналогично примеру 1, используя предлагаемый флюс составов №№2, 3 и флюс-прототип (состав №4) в соответствии с данными, приведенными в таблице 1.

Как следует из анализа результатов, представленных в таблицах 1, 2, предлагаемый флюс по сравнению с флюсом-прототипом в 4,3-5,8 раза снижает потери дорогостоящего редкоземельного элемента иттрия при плавке магниевых сплавов и способствует повышению чистоты магниевого сплава по металлическим примесям соответственно: в 1,7-2,5 раза по содержанию железа; в 1,7-2,8 раза по содержанию меди; в 1,28-1,5 раза по содержанию никеля.

Таким образом, использование предлагаемого флюса снизит финансовые расходы при производстве магниевых сплавов, содержащих в качестве легирующего компонента РЗМ (в частности, иттрий), улучшит их чистоту по примесям, что в свою очередь повысит надежность и ресурс эксплуатации изделий из магниевых сплавов.

Флюс для плавки и рафинирования магниевых сплавов, содержащих иттрий, включающий хлористый магний, фтористый кальций, бромид натрия, хлористый калий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлористый кальций, фтористый иттрий, хлористый иттрий и серу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

MgCl2 17,0-32,0
CaF2 1,0-4,0
NaBr 3,0-7,0
CaCl2 5,0-9,0
YF3 4,5-8,0
YCl3 5,0-25,0
S 1,0-3,0
KCl остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к магниево-гадолиниевым сплавам, и может быть использовано в деталях, к которым выдвигаются требования высокой прочности в сочетании со стойкостью к коррозии и оптимизированным балансом прочности и пластичности.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформируемым магниевым сплавам, обладающим высокой прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью, и может быть использовано в области медицины.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе магния, которые могут быть использованы для изготовления деталей летательных аппаратов, автомобилей, бытовой техники.

Изобретение относится к сплавам на основе магния и может быть использовано для получения литейного продукта, характеризующегося хорошими прочностными свойствами при комнатной и повышенной температуре.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к крипоустойчивым при высокой температуре магниевым сплавам. .
Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения, где могут быть применены высокопрочные и жаропрочные свариваемые магниевые сплавы с малой анизотропией механических свойств в качестве легкого свариваемого конструкционного материала, например, для изготовления несущих деталей, работающих при высоких температурах.
Изобретение относится к литейным магниевым сплава, имеющим диапазон температуры затвердевания не более 50oC. .

Изобретение относится к сплавам на основе магния, предназначенным для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при низких, нормальныхи повышенных температурах до 300-350°С и до 400°С кратковременно.

Изобретение относится к сплавам на основе магния, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала. .

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к сплавам для аккумулирования водорода, которые могут найти применение в качестве источников чистого водорода в химической технологии, металлургии и автомобильной промышленности.
Изобретение относится к получению высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для изготовления прессованных, кованых и катаных полуфабрикатов.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пористых изделий на основе пеноалюминия. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению заготовок из порошков жаропрочных никелевых сплавов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов с металлической матрицей. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности получению изделий из металлических композиционных материалов Al-SiC. .
Изобретение относится к металлургии и может быть применено для получения титановых лигатур на основе алюминия. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии получения алюминиево-кремниевой лигатуры с содержанием кремния более 20%. .

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения композиционных сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению армированных композиционных материалов и отливок, и может быть использовано для получения пропиткой композиционных материалов, имеющих армирующий углеграфитовый каркас, которые работают в условиях трения в качестве электротехнических изделий, таких как токосъемники, вставки пантографов, электротехнические щетки и т.п.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению спеченных твердых сплавов для режущих инструментов. .
Изобретение относится к области цветной металлургии, конкретно к производству сплавов на основе алюминия с несмешивающимися компонентами, в частности к производству сплавов системы алюминий-свинец-олово
Наверх