专利名称：与熔融镁一同使用的盐组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于保护、精炼和/或回收熔融镁或镁合金的盐组合物，其同时可用作灭火剂。
含有Sr(AJ合金)和/或Ca(AX合金)的新型压铸镁合金因其在高温汽车方面的应用如用于动力传动系部分中而受到关注。当与含Sr合金一同使用时，例如用于熔体保护和灭火的传统MgCl2-CaCl2-NaCl系盐就不能使用了。这归因于SrCl2的热动力学稳定性。如果含Sr合金与这类盐接触，合金中的Sr会与盐相中的MgCl2反应形成SrCl2，使得合金中的Sr显著减少。如果在该合金耗尽Sr之前全部MgCl2都发生了反应，则接下来NaCl会参与反应，在合金中产生Na杂质。含Ca合金的情况也极其相似。
因此，本发明涉及一种盐组合物，其热动力学稳定性等于或超过已知的盐组合物，可与上述合金一同使用，并可用作灭火剂。
根据本发明，上述目的可以通过使用由锶、钾、铯的卤化物或其混合物组成的盐组合物而实现。
已经发现，这几类盐在保护、精炼和/或回收熔融镁或镁合金方面具有较高性能。
所述盐组合物优选为氯化物和/或氟化物。在本发明的一个优选实施方案中，该盐组合物的不同离子的含量如下33-47wt％Sr2+14-38wt％K+26-39wt％Cl-0.5-1.3wt％ F-该盐组合物更优选由下述组分组成48-75wt％ SrCl220-45wt％ KCl2-6wt％KF，以及0-30wt％ CsCl二元KCl-SrCl2盐有多个低共熔体，具有最低熔点584℃的低共熔体处于42.5at％ SrCl2，对应于66wt％ SrCl2。有利的是使用具有与最低熔点的低共熔体接近的镁合金组合物的应用，因为它可以例如保护熔融合金在从该盐的熔点及以上的温度不发生氧化。
加入BaCl2和/或CsCl可以进一步降低该盐的熔点。但是，BaCl2具有毒性，因而可以立即将其排除。可以加入CsCl，但在实际中其成本过高。
试验制备组成接近66wt％SrCl2低共熔体的SrCl2-KCl盐，固化并粉碎。将AJ62(Mg-6wt％Al-2.5wt％Sr)锭同时在两个相同的钢制坩埚中熔化，加入SrCl2-KCl盐保护。当AJ62合金在该盐开始熔化之前开始熔化时，在该盐开始熔化前观察到发生了一定的氧化。但是，一旦该盐熔化(在584℃)，它完全覆盖住该合金，并停止氧化。观察到盐沿着坩埚壁漏出，这是因为其密度较大。取决于覆盖层中盐的量，在金属-盐界面也可能发生顶破盐池的情况。
为获得最佳保护，建议持续补充向坩埚底部排出的盐。
为了模拟回收炉中的情况，在坩埚中填充1/3的盐，其余为AJ62合金。这两个系统都保持在6900C。在一个炉(坩埚B)中加入1wt％KF以改性SrCl2-KCl盐。对照系统(坩埚A)中使用的SrCl2-KCl盐不添加任何添加物。两个坩埚都经过剧烈搅拌，以保证盐-金属如回收炉中的情况一样密切接触，都使用超热的水合镁回收炉，在该合金上喷射熔盐，从而熔化该合金，并剥离覆盖在合金部件(或锭)上的氧化物(参考美国专利5167700)，在传统的分批回收中一般是5-15％盐与熔融合金密切混合，以清除合金中的氧化物。回收工艺完全有必要在剧烈机械搅拌盐和金属后迅速将其分离成两个不同的相，而不是金属液滴在盐相中保持永久悬浮状态(乳浊液)。后一情况通常称作“鱼肉金属”或“镁鱼子酱”，是回收工艺完全禁止的，特别是在盐/金属的比例有时＞1的盐炉中，会因此而无法回收金属。这些试验的结果是，剧烈搅拌导致两个炉中均为永久的鱼肉金属，坩埚B中的情况可能稍轻微些。接下来，在剧烈搅拌后加入适量的纯KF，使坩埚B中盐的KF含量提高到2wt％。
一旦在系统8中终止搅拌，将该盐和金属分离成两个不同的相，并无鱼肉金属的迹象。在坩埚A中重复搅拌后是一个静止期(“沉降”)，结果产生了比搅拌前更明显的鱼肉金属。坩埚8内所述盐中的KF含量在两个步骤中提高至3和6wt％。两种情况下在终止搅拌后都立即观察到盐和金属良好的分离。对照系统(坩埚A)也以相同方式搅拌，但盐和金属的分离特性并无改变。在试验末尾，伴随着强烈搅拌在系统A中加入2wt％KF，这立即对该鱼肉金属产生积极效果。即使在搅拌终止以前，盐和金属分离成两个不同的相，并无鱼肉金属的迹象。从这些试验看来，很明显在SrCl2-KCl盐中加入2-6wt％KF对于盐-金属分离特性具有极好的促进效果，这使得该盐成为回收含Sr、Ca和/或稀土金属(Ce、La、Nd、Pr)的合金的极佳侯选物质，这是因为这些元素不会损失到助熔剂中。
在另一个试验中，测定了低共熔SrCl2-KCl助熔剂和MgCl2-CaCl2-NaCl型对照盐的低共熔导电性。在正规生产的任一天从盐炉取出对照盐(记载于美国专利4385931)。导电性的测定结果如
图1所示，显示出低共熔SrCl2-KCl盐和对照盐的导电性，其中y轴是导电率，x轴是DC中的温度。
尽管试验结果比较分散，但很明显在所关注的温度范围内，SrCl2-KCl盐的导电率比对照盐高2.5-3倍。这意味着如果盐炉的供电系统调整为要考虑导电性的差别，那么盐炉和回收炉中的MgCl2-CaCl2-NaCl盐可以成功地被SrCl2-KCl盐所替代。这使得能够在这类设备中处理例如含Sr的Mg合金。
权利要求
1.用于保护、精炼和/或回收熔融镁或镁合金的盐组合物，其特征在于该盐组合物由锶、钾、铯的卤化物或其混合物组成。
2.如权利要求1所述的盐组合物，其特征在于该盐组合物为氯化物和/或氟化物。
3.如权利要求2所述的盐组合物，其特征在于该盐组合物由下述成分组成33-47wt％Sr2+14-31wt％K+21-39wt％Cl-0.5-1.3wt％ F-。
4.如权利要求1-3所述的盐组合物，其特征在于该盐组合物由下述成分组成48-75wt％SrCb20-45wt％KCl2-6wt％ KF，以及0-30wt％ CsCl。
5.如权利要求4所述的盐组合物，其特征在于该盐组合物由下述成分组成55-75wt％SrCl225-45wt％KCl，以及2-6wt％ KF。
6.如权利要求5所述的盐组合物，其特征在于该盐组合物由下述成分组成60-70wt％SrCl230-40wt％KCl，以及2-6wt％ KF。
7.如权利要求6所述的盐组合物，其特征在于该盐组合物由下述成分组成65-67wt％SrCl233-35wt％KCl，以及2-6wt％ KF。
全文摘要
用于保护、精炼和/或回收熔融镁或镁合金的盐组合物，其中该盐组合物由锶、钾、铯的卤化物或其混合物组成。
文档编号C22B21/06GK101035915SQ200580018215
公开日2007年9月12日 申请日期2005年1月21日 优先权日2004年6月4日
发明者P·巴克 申请人:挪威海德罗公开有限公司