2、镁合金防燃技术

2.1镁合金熔体表面燃烧机制

 和氧及氧化物的反应

——燃烧/氧化

2Mg+O2=2MgO2

——液体镁合金中的水分迅速汽化

Mg(液)+H2O（液）=H2O+Mg（小颗粒）

——和水反应/氢气爆炸

Mg+H2O=MgO+H2O

2H2O+O2=2H2O

——和氧化硅的反应

2Mg+SiO2=2MgO+Si

2.2  致密度系数的影响

金属液抗氧化能力的强弱由其表现膜阻碍反应物质通过的难易来反应。

G=V1/V2

V1：金属氧化物体积

V2：金属体积

G：致密度系数

  Mg的致密度系数是0.79。Al的致密度系数是1.28。Al液的表面是一层致密的氧化物保护膜，隔绝了金属与空气的接触。而镁液表面则是多孔性的疏松组织。应力状态呈张应力，镁易于蒸发。并且与空气接触氧化燃烧。起始合金液表面只有菜花状的氧化物，散发出红色江芒，随氧化反应的加剧，释放出大量的热量。温度最高可达3000度。最终导致散发出耀眼的亮光，并出现镁蒸气燃烧产生的白烟，原料成废渣。

镁合金防燃的方法有两个途径。一是改善合金液表面的致密度系数；二是采用覆盖剂或惰性气体阻碍反应的进行。具体的方法大致如下：

——以盐类溶剂覆盖于融体上；

——以惰性气体下处理溶体；

——以抑制元素添加在溶体上作为覆盖层；

——在反应性气分下处理溶体，再其上行成薄的保护层。

2.3 表面防燃技术

2.3.1盐类熔剂

盐类溶剂以400℃的温度，在熔融状态下覆盖于镁熔体表面，切断镁液与空气接触，阻碍镁氧化反应的发生，盐类以光卤石为基础，加上由MgCl2、KCl所组成的低熔点共晶混合物，添加高融点莹石粉（CaF2）约20%，除可作为覆盖物外，还可以对熔体起净化作用。覆盖盐所起的防护作用可以维持在800℃以上。

盐类熔剂的缺点是在与潮湿的空气接触时产生腐蚀性的氯化物以及形成盐酸性气体，对机器设备和工作环境有很大的不利影响。另外，盐类熔剂很容易在铸件中形成夹杂，损害铸件质量。

2.3.2  惰性气体

目前在工业上大量应用的氮气和氩气都可以用来作镁熔体保护，目的是断绝氧气的来源，氮气能阻止燃烧，与Mg缓慢反应，产生粉末状Mg3N2膜，其所提供的防护温度在650℃以下，Ar气不会与Mg 发生反应，但同样存在Mg蒸发问题。

2.3.3  抑制性元素

起抑制性作用的元素有Be、Ca、Zn。

Be在熔体镁中有高的扩散速度，所产生的BeO有高的热力学稳定性，且挥发倾向性小，BeO在熔体表面形成压应力，在熔体上覆盖有足够BeO，致密度系数处于1.68，起到甚佳的防护作用。

Zn也可以做为合金元素在镁熔体上构成致密的覆盖层，取Zn的上限成分约1.5%，否则铸件倾向。

不量Ca，小于0.1%，可以延缓镁的燃烧反应，但超过0.8%的Ca时有强烈的热裂及粘膜倾向。

2.3.4反应性气氛

SO2与SF6都可以作为反应性气体用于镁熔体防护，使用温度最高可达740℃。SO2的消耗量在大气下只占到总体积的确良%，在铸造车间作为防护性气体成本最低，但有如下缺点：

——在与空气接触时反应生成H2SO4，形成气体状的SO3，对机器及周边设备起到促进腐蚀作用。

——所有设备附件及管道都要采用优质的钢材。

——SO2及SO3存在毒性及刺激性气味，对人体健康有害。

SO2及SO3一样，在很低的浓度下，也有良好的防护效果，并且SF6无毒，SF6与镁熔体接触时共同构成一种MgF2的致密的防护层。

2.4现有防燃技术的对比

（1）       盐类熔剂：金属熔体中带有氯化物造成的污染以及盐类蒸气对周围环境造成的破坏作用，不适合现代化大量生产的压铸作业。

（2）       对于改善氧化状态而言，加入Be、Ca、Zn等元素，能改变镁合金的铸造性能，对力学性能也有一定的影响，3个元素中以Be的效果最好，不影响材料的切削加工性能。

（3）       当前，SF6是基本的，不可缺的防护气体，但应在密闭炉上加入效果好，唯一的缺点是SF6气体产生温室效应。

（4）       以SO2作防护气体，简单实用，可与SF6混合使用。

（5）       惰性气体Ar、He、N2等单独使用在大气下并不能抑制Mg的蒸发，但是在全封闭功能的炉型中，还是能发挥其主导作用。

3、镁合金压铸周边设备

  镁合金压铸由于在一些方面不同于铝合金压铸，除了压铸主机在一些方面有所特殊要求外，在周边设备上也有一些不同，比如镁合金的熔炉和普通的铝合金熔炉不同，镁合金压铸在大多数情况下要使用模温机，等等。取件机械手、喷雾机械手的配套和使用，可以降低操作者的劳动强度，改善工作环境、提高工作效率。周边设备的使用，也为压铸的自动化生产的实现提供了条件，可以提高压铸生产的自动化生产水平，降低人为因素对压铸工艺的影响。

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