ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ И РАФИНИРОВАНИЯ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ИТТРИЙ Российский патент 2012 года по МПК C22C1/06 C22C23/06 

Описание патента на изобретение RU2451762C1

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.

Похожие патенты RU2451762C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ МАГНИЙ-ИТТРИЙ 2017
  • Сизяков Виктор Михайлович
  • Бажин Владимир Юрьевич
  • Савченков Сергей Анатольевич
RU2650656C1
ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2005
  • Мухина Инна Юрьевна
  • Степанов Виктор Васильевич
  • Уридия Зинаида Петровна
  • Корчагина Виктория Александровна
  • Мауленов Олег Булатович
  • Боков Константин Александрович
  • Семенов Сергей Сергеевич
RU2283887C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛЮСА ДЛЯ ПЛАВКИ И РАФИНИРОВАНИЯ МАГНИЯ ИЛИ ЕГО СПЛАВОВ 2012
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Михайлов Эдуард Федорович
  • Шундиков Николай Александрович
  • Артеев Андрей Иванович
  • Елин Сергей Михайлович
  • Бездоля Илья Николаевич
RU2492252C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЙ-СКАНДИЙ-ИТТРИЙ 2014
  • Сизяков Виктор Михайлович
  • Бажин Владимир Юрьевич
  • Косов Ярослав Игоревич
RU2587700C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛЮСА ДЛЯ ПЛАВКИ И РАФИНИРОВАНИЯ МАГНИЯ ИЛИ ЕГО СПЛАВОВ 2009
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Бездоля Илья Николаевич
  • Шундиков Николай Александрович
  • Михайлов Эдуард Федорович
  • Падерина Наталья Сергеевна
RU2407813C2
ФЛЮС ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ОТ ГОРЕНИЯ МАГНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ 2002
  • Путина О.А.
  • Путин А.А.
  • Гулякин А.И.
  • Нечаев Н.П.
  • Рубель О.А.
  • Лямин С.Г.
  • Новиков С.М.
  • Жуланов Н.К.
  • Белкин Н.А.
  • Темников В.В.
  • Ремеслов М.Н.
RU2217512C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАГНИЕВОГО СКРАПА 1999
  • Кулинский А.И.
  • Агалаков В.В.
  • Бабин В.С.
  • Шумахер А.А.
  • Андреев Г.А.
RU2165467C1
ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2005
  • Степанов Виктор Васильевич
  • Семенов Сергей Сергеевич
  • Корчагина Виктория Александровна
  • Мухина Инна Юрьевна
  • Уридия Зинаида Петровна
RU2283881C1
СПОСОБ ПЛАВКИ И ЛИТЬЯ МАГНИЕВО-ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Антипов Владислав Валерьевич
  • Мухина Инна Юрьевна
  • Дуюнова Виктория Александровна
  • Уридия Зинаида Петровна
RU2601718C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛЮСА ДЛЯ ПЛАВКИ И РАФИНИРОВАНИЯ МАГНИЯ ИЛИ ЕГО СПЛАВОВ 2008
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Михайлов Эдуард Федорович
  • Шундиков Николай Александрович
  • Бездоля Илья Николаевич
  • Бабин Владимир Семенович
RU2378397C1

Реферат патента 2012 года ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ И РАФИНИРОВАНИЯ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ИТТРИЙ

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.

Формула изобретения RU 2 451 762 C1

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

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2451762C1

ФЛЮС ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ОТ ГОРЕНИЯ МАГНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ 2002
  • Путина О.А.
  • Путин А.А.
  • Гулякин А.И.
  • Нечаев Н.П.
  • Рубель О.А.
  • Лямин С.Г.
  • Новиков С.М.
  • Жуланов Н.К.
  • Белкин Н.А.
  • Темников В.В.
  • Ремеслов М.Н.
RU2217512C2
КУРДЮМОВ А.В
и др
Производство отливок из сплавов цветных металлов
- М.: Металлургия, 1986, с.170, 174
ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2005
  • Степанов Виктор Васильевич
  • Семенов Сергей Сергеевич
  • Корчагина Виктория Александровна
  • Мухина Инна Юрьевна
  • Уридия Зинаида Петровна
RU2283881C1
US 5804138 A, 08.09.1998.

RU 2 451 762 C1

Авторы

Каблов Евгений Николаевич

Волкова Екатерина Федоровна

Чекалин Олег Михайлович

Даты

2012-05-27Публикация

2011-04-05Подача