[发明专利]一种高强度镁合金焊丝的制备方法

摘要

一种高强度镁合金焊丝的制备方法，它是以合金元素镁、铝、锌、钇、镁锰中间合金、铝硅中间合金为原料，在竖式熔炼炉中，经700℃熔炼、800℃加入稀土元素钇，经760℃精炼，加入覆盖剂、精炼剂，经恒温、保温、静置，制成镁合金熔液，经模具浇铸，制成镁合金锭，经冷却、切制成型，再经热塑挤压，最终制成高强度镁合金焊丝，钇元素及镁锰中间合金、铝硅中间合金可大幅度提高镁合金焊丝的强度、韧性及可焊性，此制备工艺严密、配比合理、不污染环境，其产物镁合金焊丝金相组织均匀、致密性好，平均晶粒尺寸25μm，其抗拉强度可达330MPa、延伸率可达25％，比现有技术可提高18～28％，可焊性好。

主权项

1、一种高强度镁合金焊丝的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、铝、锌、钇、镁锰中间合金、铝硅中间合金、覆盖剂、精炼剂、涂覆剂、去离子水、石墨、细砂，其量值如下：以克、毫升为计量单位镁：Mg  1831.6g±1g  固态块体铝：Al  68.4g±1g  固态块体锌：Zn  26g±1g  固态块体钇：Y  12g±0.5g  固态块体镁锰中间合金：Mg-Mn  60g±0.5g  固态块体铝硅中间合金：Al-Si  2g±0.1g  固态块体精炼剂：Mg₂₀K₇Na₉Ca₇BaCl₆₃F₁₀  200g±1g  固态粉体覆盖剂：RJ-2 Mg₁₅K₁₄Ca₄BaCl₄₆F₈  600g±1g  固态粉体涂覆剂：Mg₃Si₄H₂O₁₂+Na₂SiO₃+H₃BO₃+H₂O  1000ml±1ml  液体去离子水：H₂O  2000ml±1ml  液体石墨：C  200g±1g  固态粉体细砂：SiO₂  5000±1g  固态粉体制备方法如下：(1)、精选化学物质材料对制备所需的化学物质材料要严格进行精选，并进行纯度、精度控制：镁：Mg 99.9％铝：Al 99.9％锌：Zn 99.9％钇：Y  99.9％镁锰中间合金：Mg-Mn Mg 90％ Mn 10％铝硅中间合金：Al-Si Al 80％ Si 20％精炼剂：Mg₂₀K₇Na₉Ca₇BaCl₆₃F₁₀  MgCl₂ 50％  KCl 14.5％  NaCl 14.5％  CaCl₂ 5.5％CaF₂ 10％  BaCl₂ 5.5％覆盖剂：RJ-2 Mg₁₅K₁₄Ca₄BaCl₄₆F₈  MgCl₂ 47％  KCl 36％  CaF₂ 10％  BaCl₂ 7％涂覆剂：Mg₃Si₄H₂O₁₂ 10％+Na₂SiO₃ 2.4％+H₃BO₃ 5％+H₂O 82.6％去离子水：H₂O 99.99％石墨：C 99.9％细砂：SiO₂  200目(2)、预切制固态块体材料对制备使用的固态块体材料：镁、铝、锌、钇、镁锰中间合金、铝硅中间合金，要进行预切制，块体尺寸为：镁：30×30×30mm铝、锌、钇、镁锰中间合金、铝硅中间合金：10×10×10mm(3)、预制浇铸模具模具结构：开合式材料：不锈钢模芯：圆柱形，Φ50×200mm(4)、熔炼镁合金①、清理熔炼炉用吸尘器抽吸炉腔内灰尘及有害物质，使其洁净，抽吸时间为5min±1min；②、清理、清洁熔炼坩埚用金属铲、刷清除坩埚内残留物及有害物质；用去离子水2000ml刷洗坩埚内腔，使腔内洁净，并晾干；③、刷涂坩埚内壁配制涂覆剂：滑石粉Mg₃Si₄H₂O₁₂ 100g±1g，水玻璃Na₂SiO₃ 17ml±0.1ml，硼酸H₃BO₃ 35ml±0.1ml，去离子水H₂O 826ml±1ml，在不锈钢容器内搅拌均匀，成糊状；刷涂坩埚内壁：将涂覆剂反复刷涂，涂层厚度为0.5mm；烘干箱烘干：将刷涂了涂覆剂的坩埚置于烘干箱中干燥，温度200℃±5℃，时间20min±2min；④、预热块体材料、覆盖剂、精炼剂将镁块、铝块、锌块、钇块、镁锰中间合金块、铝硅中间合金块，覆盖剂，精炼剂分别置于不锈钢容器中，然后置于烘干箱中预热，预热温度200℃±5℃，时间10min±1min；⑤、预热坩埚将坩埚置于烘干箱中预热，温度400℃±5℃，时间30min±3min；⑥、熔炼在坩埚内壁均匀撒上一层覆盖剂RJ-2 100g；置放预热的镁、铝块体，并在块体上部匀撒覆盖剂RJ-2 100g；将坩埚置于熔炼炉中；开启熔炼炉，使其升温，由20℃±3℃升温至700℃±5℃，升温速度20℃/min，升温时间34min±2min，恒温保温10min±1min；置放中间合金：Mg-Mn、Al-Si，匀撒覆盖剂RJ-2 100g，恒温保温10min±1min；置放稀土元素：钇，温度升至800℃±5℃，加入钇块，并加覆盖剂RJ-2 100g，搅拌，恒温保温20min±2min；置放元素：锌，温度由800℃±5℃降至700℃±5℃，加入锌块，熔液表面匀撒覆盖剂RJ-2 100g，恒温保温10min±1min；边熔炼，边搅拌，并进行合金化反应，成合金熔液；精炼：扒去合金熔液表面熔渣，并捞出；在合金熔液表面匀撒覆盖剂RJ-2 100g；在合金熔液表面加入精炼剂200g；将温度由700℃±5℃升至760℃±5℃，恒温保温20min±2min，合金熔液呈现镜面光泽；⑦、降温、浇铸精炼后温度由760℃±5℃降至700℃±5℃；预热浇铸模具：预热温度200℃±5℃，时间100min±5min；将精炼的合金熔液对准模具浇口、滤网，进行浇铸，浇满即可；⑧、合金熔液在凝固、结晶过程中进行合金化反应反应式如下：⑨、冷却浇铸完成后，将模具及其内的铸件置于自然空气中冷却，冷却至450℃±5℃；⑩、脱模、二次冷却打开开合式模具，铸锭脱模，将铸锭整体置于干燥的细砂中，使其在自然空气中冷却至20℃±3℃；(5)、切制成型将冷却后的铸锭进行切制，成镁合金锭：Φ50×200mm，表面粗糙度Ra 0.63～1.25μm；(6)、挤压成型镁合金焊丝挤压过程在焊丝挤压机上进行；将镁合金锭置于热挤压机的焊丝模具上部，在镁合金锭上部为挤压凸模，在挤压凸模上部为压力机，在焊丝模具的周边侧部设置电阻加热器，焊丝模具设有四个Φ1.6×200mm的型腔；当电阻加热器温度升至400℃±5℃时，压力机施压于挤压凸模，挤压凸模施压镁合金锭，模具型腔内加入石墨200g，镁合金锭在凸模压力下、在加热状态下，镁合金锭进行塑性变形，由焊丝型腔挤压出镁合金焊丝，即Φ1.6×200mm焊丝；旋转铸锭，可重复挤压；(7)、检测、分析对制备的镁合金焊丝进行形貌、金相组织、力学性能分析；用光学显微镜进行金相组织分析；用微机控制电子万能试验机进行拉伸试验，抗拉强度可达330MPa，延伸率可达25％；(8)、储存包装对制备的镁合金焊丝要用软质材料密封包装，储存于干燥洁净环境，要防水、防潮、防氧化、防酸、盐、碱侵蚀，储存温度20℃±3℃，相对湿度≤20％。