稀土鋁鎂合金粉的制備方法技術

一種稀土鋁鎂合金粉及其制備方法，采用中頻感應爐冶煉，帶篩球磨機研磨。其成分含量為鎂４５－５０％，鋁余量，稀土金屬０．１－０．５％。所制備得的稀土鋁鎂合金粉，其活化性能、抗氧化性能好，制備的煙花起燃速度快，燃放時間長，白光亮度大，是制備出口煙花和軍用照明彈的優質材料。工藝安全可靠，無三度污染。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，特別是用于煙花炮竹的。鋁鎂合金粉是制作煙花色珠的主要原料，煙花炮竹在燃放過程中顯示的色彩強度、亮度及發光時間的長短，都與鋁鎂合金粉的純度、活性有直接關系。合金粉中的鎂純度愈高，含量愈多，燃放時色彩的強度、亮度愈大，發光時間愈長。但是，煙花從制作到使用燃放通常有一定的存放期，在此期間，希望煙花性能、質量不隨時間、氣候的變化而發生質變，以免影響其燃放效果。因而煙花炮竹生產廠家希望用作煙花炮竹的鋁鎂合金粉原料在一定存放期(一般一年左右)內，性能要穩定，可燃性好，抗氧化，色感不變，保持鋁鎂合金粉活性好，感度、亮度不下降?，F有鋁鎂合金粉的生產流程大致為配料-熔煉-錌錠-制粉-成品，按國家標準GB5150-85《鋁鎂合金粉》的成份要求進行生產。煙花炮竹生產廠家發現，用該方法生產的鋁鎂合金粉作煙花炮竹原料，所制得的煙花成品性能不穩定，在存放期內，鋁鎂合金粉容易氧化，活性下降，直接影響到制成品煙花的燃放效果，出現煙花起燃速度慢，色彩亮度不大，發光時間不長等缺點。本專利技術的目的在于提供一種性能穩定，在一定存放期內活性不下降，抗氧化的，使制備的煙花起燃速度快，燃放時間長，白光亮度大。為了達到此目的，本專利技術采取了以下關鍵技術，采用原料為1號或2號鋁錠，2號或3號鎂錠和含RE≥99%的混合稀土金屬，按原料配比為(均為重量%);鎂45-50%，鋁，余量，稀土金屬0.1-0.5%。冶煉過程是在中頻感應爐上進行，混合稀土金屬是在熔煉過程中加入的，最好是在熔煉末期加入。工藝操作按現有的鋁鎂合金粉生產操作條件，用帶篩球磨機在保護氣體狀態下研磨合金粉，制得成品。眾所周知，鎂粉在燃燒過程中會發出明亮耀眼的白光，并且產生大量煙霧，而鋁粉在燃燒時并不產生耀眼的白光，僅發出不刺眼的紅光。為了尋求合理的合金粉成份含量，以取得最佳燃放效果，首先進行了鎂含量對鋁鎂合金粉燃燒性能影響的研究。試驗了鎂在合金成份從33.94%變化到47.05%的含量，每隔1%左右作一個樣品，共作了14組。表1為不同鎂含量與其燃燒性能的關系。表1編號 Mg% A% 粉色觀 粒度(MM) 燃燒情況 白光持續時間(6次平均值)秒1 47.05 余 銀灰色 -0.175 起燃快、白光明亮 312 46.19 余 銀灰色 -0.175 起燃快、白光明亮 243 45.00 余 銀灰色 -0.175 起燃快、白光明亮 214 44.06 余 銀灰色 -0.175 起燃不及(3)號快、白光明亮 175 43.68 余 銀灰色 -0.175 起燃不及(4)號、白光明亮 17.76 42.00 余 粉黑渣多 -0.175 起燃慢、白光弱 107 40.83 余 銀灰色 -0.175 起燃慢比(6)號好白光較明亮 128 39.98 余 銀灰色 -0.175 起燃慢、白光較明亮 139 38.95 余 銀灰色 -0.175 起燃慢、白光不強 1010 37.97 余 銀灰色 -0.175 起燃尚可、白光較明亮 1811 37.00 余 銀灰色 -0.175 起燃尚可、白光較明亮 1812 35.98 余 銀灰色 -0.175 起燃尚可、白光較明亮 1513 34.90 余 銀灰色 -0.175 起燃不快、白光不強 1414 33.94 余 銀灰色 -0.175 起燃不快、白光弱 11從表1中可以看出，煙花用鋁鎂合金粉隨鎂含量下降，其燃燒性能下降。表現為起燃慢，白光持續時間縮短，并且產生的白色煙霧少。鎂含量低于45%時，其燃燒性能明顯變差。從表1中還可以看出，為了保證煙花用鋁鎂合金粉質量穩定，可燃性好，鎂的含量最好在45-47%之間。還可以從二元鋁鎂合金相圖中看出，鋁鎂合金成份的變化，引起合金的相變，影響到合金粉燃燒性能的改變。當含50%鋁和鎂的二元鋁鎂合金，其相組成為Mg17Al12呈γ相，其中鎂含量較高(含Mg47.74%)。當合金中Mg含量小于45%，產生ε相，相組成為Mg23Al30(Mg33.08%)，ε相鎂含量相對比γ相低，反映出合金粉在燃燒時白光持續時間相應縮短。當二元合金中鎂含量小于40%時，其相組成為ε相和β相Mg5Al8(Mg28.72%)，而β相鎂含量比ε相鎂含量更低。由此可見，煙花用鋁鎂合金粉中隨鎂含量降低，其合金組成相由高鎂含量的γ相向較低鎂含量的ε相和β相變化，表現在合金粉燃燒時，白光持續時間的長短存在著明顯的差異。合金的脆性與合金組成的結構有關。當鎂含量在50%左右時，其合金室溫相Mg17Al12，晶體構造為立方晶體脆性相，因此，極易粉碎細磨，隨著鎂含量下降，鋁鎂合金脆性變化甚微，因為當合金中鎂含量小于40%，大于34%時，除產生脆性γ相以外，還產生ε相Mg23Al30，其晶體結構為復雜的菱形六面體脆性相，因此，并不造成破碎細磨工藝上的困難。由于合金在細磨過程中顆粒表面積增大，氧化概率也增大。為了避免磨粉過程中粉末氧化，同時為了安全，采用充氮氣等保護氣體條件下細磨，對抑制粉末氧化有一定作用，并在實踐中得到應用，產生了良好的效果。為了減少鋁鎂合金粉的氧化，提高合金粉的活性和穩定性，在上述進行的鎂含量對鋁鎂合金粉燃燒性能試驗結果的基礎上，進行了添加稀土對鋁鎂合金粉性能影響的研究，下面以實施例對研究作詳細說明。進行了鎂含量為35%左右和48.09%-49.26%的鋁鎂合金添加稀土的試驗。采用1＃鋁錠，2＃鎂錠，按表2和表3中所列試樣配料，各進行五組試驗，配料后分別在中頻感應爐中熔煉，熔煉工藝按普通鋁鎂合金熔煉條件進行操作，試樣分別在磨樣機上研磨至-0.125mm。燃燒性能對比試驗是定量燃燒每一爐號樣品12次，取其算術平均值。表1列出了鎂含量為35%的合金粉添加稀土與不添加稀土的對比試驗結果，以及添加不同稀土含量的不同試驗結果。表2列出了鎂含量為48.09-49.26%，添加稀土含量從0-0.5%的五個樣品的對比試驗結果。 從表2所列實驗結果表明，當鎂含量在35%左右，不添加稀土的鋁鎂合金粉，其起燃速度慢，白光不強，添加稀土從0.05-0.20%時，其起燃速度快，白光稍強，持續時間稍長。從表3所列實驗結果看出，當鎂含量為49.26%，不添加稀土時，合金粉的起燃速度快，白光明亮，但持續時間短(32.7秒)，當鎂含量在48.09-49.26%，稀土加入量在0.1-0.5%時，合金粉的起燃速度快，白光明亮，持續時間長。研究表明，低鎂合金中加入微量稀土后，其起燃時間明顯縮短，感度大為提高，其起燃時間由15-18秒縮短為7-9秒。但隨著稀土加入量的增加，其感度變化不明顯，稀土對白光持續時間的延長和亮度的提高，不及對感度的影響大。已有不少報道，稀土能提高鋁和鋁合金、鎂合金的抗氧化性能。因此，無論在低鎂或高鎂的鋁鎂合金中加入稀土，均有提高合金抗氧性能的作用。高鎂合金因其中鎂含量高，則易氧化，添加稀土對抑制合金氧化的作用較明顯。由于在鋁鎂合金粉中添加了稀土，從而減少了合金的氧化，提高了合金的活性，使其燃燒時白光時間長而明亮，但過多的加入稀土并不能過多的延長白光持續時間，合金本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用鋁金屬和鎂金屬制備鋁鎂合金粉及其制備方法，采用配料、熔煉、鑄錠、磨粉的工藝流程，其特征在于在鋁鎂合金熔煉過程中加入混合稀土金屬，配比按（均為重量％）鎂４５－５０％，鋁，余量，混合稀土金屬０．１－０．５％，冶煉過程是在中頻感應爐上完成的，用帶篩球磨機在保護氣體狀態下研磨合金粉，制得成品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳有方，馮榮體，蔣序光，
申請(專利權)人：廣西冶金研究所，
類型：發明
國別省市：45[中國|廣西]