Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magie cho bình nước nóng lạnh

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MỎ - LUYỆN KIM
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
ĐIỆN CỰC BẰNG HỢP KIM MAGIÊ CHO BÌNH
NƯỚC NÓNG LẠNH

Chủ nhiệm đề tài: KS. Phạm Bá Kiêm










7356
19/5/2009
HÀ NỘI – 2008




céng hßa x∙ héi chñ nghÜa viÖt nam
Bé c«ng th−¬ng
ViÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ Má - LuyÖn kim
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

ĐIỆN CỰC BẰNG HỢP KIM MAGIÊ CHO BÌNH
NƯỚC NÓNG LẠNH






Chủ nhiệm đề tài: KS. Phạm Bá Kiêm







BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
1
Nh÷ng ng−êi thùc hiÖn
TT
Họ và tên Chức vụ Cơ quan
1
Phạm Bá Kiêm Kỹ sư hoá Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim
2
Lê Hồng Sơn Kỹ sư hoá Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim
3
Nguyễn Minh Đạt Kỹ sư LK Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim
4

Ngô Quyền Kỹ sư điện Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim
5
Hoàng Văn Quân Kỹ sư LK Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim
6
Trịnh Văn Bạt KS Hội đúc luyện kim Hà Nội
7
Tô Duy Phương TS Hội đúc luyện kim Hà Nội
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
2
MỤC LỤC
Số hiệu Danh mục Tr
Mở đầu.
5
Chương 1 Tổng quan.
6
1.1
Tình hình nghiên cứu và sản xuất trong và ngoài nước.
6
1.1.1
Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài.
6
1.1.2
Tình hình nghiên cứu ở trong nước.
6
1.2
Tổng quan cơ sở lý thuyết.
6
1.2.1

Một số loại hợp kim magiê công nghiệp.
6
1.2.1.1
Cấu trúc và tính chất của magiê.
6
1.2.1.2
Các hợp kim của magiê.
8
1.2.1.2.1
Hợp kim đúc.
8
1.2.1.2.2
Hợp kim magiê với nhôm và kẽm.
9
1.2.2
Nấu luyện hợp kim magiê.
13
1.2.2.1
Nấu luyện hợp kim magiê trong lò phản xạ.
13
1.2.2.2
Nấu luyện hợp kim magiê trong lò cảm ứng tần số công nghiệp
13
1.2.2.3
Trợ dung.
14
1.2.2.4
Nấu luyện hợp kim magiê trong lò chân không
14
1.2.3

Các phương pháp sản xuất đúc hợp kim magiê.
14
1.2.3.1
Đúc trong khuôn vỏ cứng.
16
1.2.3.2
Đúc chân không
16
1.2.4
Nhiệt luyện hợp kim magiê.
17
Chương 2 Phương pháp nghiên cứu và công tác chuẩn bị
20
2.1
Phương pháp nghiên cứu
20
2.2
Thiết bị và vật tư nghiên cứu
20
2.2.1
Thiết bị nghiên cứu
20
2.2.2
Nguyên liệu và hóa chất
20
2.2.3
Công tác phân tích
21
2.2.4
Sơ đồ công nghệ

21
Chương 3
Nội dung và kết quả nghiên cứu 22
3.1
Nghiên cứu công nghệ nấu luyện hợp kim magiê
22
3.1.1
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến sự cháy hao magiê
22
3.1.2
Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nấu luyện đến sự cháy magiê
23
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
3
3.1.3
Nghiên cứu ảnh hưởng của trợ dung trong quá trình nấu luyện.
24
3.2
Nghiên cứu phương pháp đúc điện cực bình nóng lạnh bằng hợp kim magiê 26
3.2.1
Nghiên cứu chế tạo khuôn kim loại
26
3.2.2
Nghiên cứu phương pháp đúc chân không
26
3.2.3
Khảo sát công nghệ nhiệt luyện hợp kim magiê. 27
3.2.4

Nghiên cứu cấu trúc tế vi của hợp kim nghiên cứu.
27
3.3
Nhận xét chung kết quả nghiên cứu.
28
3.4
Nghiên cứu thí nghiệm mẻ lớn.
28
3.5
Qui trình công nghệ
31
Chương 4
Định hướng áp dụng kết quả nghiên cứu 32

Kết luận và kiến nghị 33

Kết luận.
33

Kiến nghị
33

Tài liệu tham khảo
34

Phụ lục
35

BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
4
MỤC LỤC BẢNG VÀ HÌNH
Số hiệu Danh mục Tr
Bảng 1
Thành phần hóa học một số hợp kim magiê của CT TSUKUBA (Nhật)
8
Bảng 2
Thành phần hóa học và ứng dụng của hợp kim đúc magiê (Nga)
10
Bảng 3
Tính chất cơ học hợp kim magiê đúc ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao
15
Bảng 4
Dạng nhiệt luyện, mục tiêu áp dụng hợp kim magiê
18
Bảng 5
Chế độ nhiệt luyện vật đúc từ hợp kim magiê trong môi trường không khí.
19
Bảng 6
Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến sự cháy hao magiê.
22
Bảng 7
Thành phần hợp kim nghiên cứu
23
Bảng 8
Ảnh hưởng của thời gian nấu luyện đến sự cháy hao magiê
24
Bảng 9
Ảnh hưởng của trợ dung đến hiệu suất thu hồi hợp kim 25

Bảng 10
Hiệu suất đúc phụ thuộc vào nhiệt độ
26
Bảng 11
Dự tính khối lượng các nguyên vật liệu cho 1 sản phẩm
32
Hình 1
Mặt cắt đảng nhiệt hệ Mg-Al-Zn.
11
Hình 2
Đường cong hòa tan đồng thời Al và Zn trong Mg
11
Hình 3
Ảnh hưởng của nhôm đến tính chất cơ học hợp kim đúc Mg-Al
12
Hình 4
Ảnh hưởng của Zn đến tính chất cơ học hợp kim đúc Mg-Zn
12
Hình 5
Sơ đồ đúc hút chân không
17
Hình 6
Thiết bị lò điện trở và lò cảm ứng chân không.
20
Hình 7
Sơ đồ công nghệ dự kiến
21
Hình 8
Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến hiệu suất thu hồi magiê
23

Hình 9
Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi magiê
24
Hình 10
Ảnh hưởng của trợ dung đến hiệu suất thu hồi hợp kim
25
Hình 11
Khuôn đúc kim loại.
26
Hình 12
Ảnh hưởng của nhiệt độ đúc đến hiệu suất đúc
26
Hình 13
Sơ đồ công nghệ sản xuất điện cực bình nóng lạnh bằng hợp kim magiê
29
Hình 14
Ảnh chụp kim tương
30
Hình 18
Sản phẩm nghiên cứu
31
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
5
MỞ ĐẦU
Trong tự nhiên nước sinh hoạt chứa nhiều ion canxi Ca
2+
, khi đun nóng kết
tủa canxi cacbonat CaCO

3
đóng cặn. Hiện tượng đó người ta gọi là nước cứng.
Trong công nghiệp nồi hơi, nước làm mát các thiết bị lò luyện kim đều được xử lý
làm sạch ion canxi Ca
2+
trước khi đưa vào sử dụng.
Trong sinh hoạt, nước cấp cho bình nóng lạnh cũng phải được xử lý làm
sạch nước khỏi ion canxi Ca
2+
để không đóng cặn, nhằm tăng hiệu suất sử dụng
nhiệt và bảo vệ thanh đốt cấp nhiệt. Ứng dụng tính chất điện hoá của magiê Mg có
khả năng hoà tan trong nước, thay thế các ion canxi Ca
2+
tạo thành magiê cacbonat
MgCO
3
hoà tan không kết tủa, người ta đã sản xuất điện cực bằng hợp kim magiê
(Mg, Al, Zn) để lắp vào bình nóng lạnh.
Ở Việt Nam, hàng năm sản xuất hàng chục vạn bình nóng lạnh cung cấp cho
dân dụng và xuất khẩu. Điện cực bằng hợp kim magiê nhập khẩu hoàn toàn chưa
có cơ sở nào sản xuất, tiêu thụ hàng vạn chiếc mỗi tháng.
Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo đi
ện cực bằng hợp kim magiê cho
bình nóng lạnh” được Bộ Công Thương cho phép triển khai nghiên cứu theo hợp
đồng số 117.08.RD/HĐ-KHCN ký ngày 31/01/2008. Kết quả nghiên cứu của đề tài
có ý nghĩa thực tiễn rất lớn, có thể áp dụng vào sản xuất, thay thế hoàn toàn điện
cực hợp kim magiê nhập khẩu.
Với mục đích là sản xuất điện cực cho bình nước nóng lạnh bằng hợp kim
magiê, do đ
ó đề tài cần giải quyết những vấn đề sau:

1. Nghiên cứu công nghệ nấu luyện hợp kim hệ Mg-Al-Zn (7 ÷ 9% Al; 0,5 ÷
1,5% Zn; còn lại Mg): phương pháp nấu luyện, trợ dung, thành phần hợp
kim, phương pháp đúc.
2. Nghiên cứu công nghệ đúc (Phương pháp đúc, nhiệt độ đúc, kết cấu
khuôn đúc).
3. Qui trình công nghệ chế tạo điện cực cho bình nóng lạnh.
4. Sản xuấ
t thử một số điện cực cho bình nóng lạnh Ф14 - L 210.

BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC.
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài.
Ở nước ngoài có rất nhiều công trình nghiên cứu về hợp kim magiê. Các hợp
kim trên cơ sở magiê có tính chất cơ học cao hơn magiê tinh khiết. Hợp kim magiê
được ứng dụng trong công nghiệp chế tạo máy, công nghiệp hàng không, công
nghiệp ôtô, công nghiệp hoá học, công nghiệp luyện kim…. Trong thực tế hợp kim
magiê chia làm hai nhóm:
+ Hợp kim đúc: Sản xuất các chi tiết đúc khác nhau.
+ H
ợp kim gia công áp lực: Sản xuất các lá, tấm, ống, cán hình, rèn … bằng các
phương pháp gia công nguội.
Đa số các hợp kim công nghiệp của magiê có thêm Al, Zn, Mn và Si. Ứng dụng
trong thực tế là:
+ Các hệ hợp kim bậc 2: Mg-Ce, Mg-Zn, Mg-Th.
+ Các hệ hợp kim bậc 3: Mg-Al-Zn, Mg-Mn-Ce, Mg-Zn-Ce, Mg-Mn-Th.
+ Các hệ hợp kim bậc 4: Mg-Mn-Th-Nd,…

Hợp kim hệ bậc 3 Mg-Al-Zn (ML3, ML4, ML5, ML6, ML7) là hợp kim đúc
magiê có độ bền cao nhất và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ở Nhật có
các mác hợp kim magiê AZ31B (Al 2,5 ÷ 3,5, Zn 0,7 ÷ 1,3%, còn lại là magiê),
AZ63A, AZ81A, AZ91A, AZ91C,
1.1.2. Tình hình nghiên c
ứu ở trong nước.
Trong nước chưa có công trình nào công bố nghiên cứu công nghệ nấu luyện
hợp kim magiê. Các hợp kim magiê và magiê kim loại đều phải nhập khẩu từ nước ngoài.
1.2. TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
1.2.1. Một số loại hợp kim magiê công nghiệp.
1.2.1.1.
Cấu trúc và tính chất của magiê.
Magiê kim loại có tỷ trọng nhỏ (1,74 g/cm
3
), chịu tải trọng và gia công cắt
tốt. Magiê và hợp kim magiê chịu ăn mòn thấp và tự bốc cháy. Để bảo vệ nó phải
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
7
dùng phương pháp đặc biệt: Tạo màng oxyt phủ bề mặt hoặc sơn phủ bằng sơn hữu
cơ đặc biệt. Dưới đây dẫn ra một số thông số vật lý cơ bản:
Trọng lượng nguyên tử: 24,312
Tỷ trọng: 1,74 g/cm
3

Nhiệt độ nóng chảy (T
o
C): 651
Nhiệt độ sôi (T

o
C): 1103
Độ dẫn nhiệt (Cal/cm.giây.
độ ở các nhiệt độ) 30
o
C: 0,3
100
o
C: 0,31
200
o
C: 0,33
Magiê đúc tương tự nhôm, được đặc trưng bởi cấu tạo tinh thể lớn. Để
nghiên cứu cấu trúc magiê và hợp kim magiê tẩm thực bằng dung dịch axit nitric
HNO
3
3 ÷ 4% trong rượu. Tạp chất thông thường trong magiê là nhôm, sắt, silic,
natri, kali, đồng và niken.
- Nhôm như tạp chất đưa vào dung dịch rắn và không gây ra ảnh hưởng rõ rệt đến
cấu trúc và tính chất của magiê.
- Sắt, natri, kali không hoà tan trong magiê ở trạng thái rắn, được phát hiện ở dạng
tạp chất màu tối sẫm theo biên giới hạt.
- Silic tạo thành với magiê hợp chất hoá học và phân bố theo biên giới hạt ở dạng
tinh thể nhỏ mịn.
-
Đồng và niken cũng không tan trong magiê ở trạng thái rắn và cũng không tạo
thành hợp chất hoá học với magiê. Sắt, đồng, niken là tạp chất có hại đối với hợp
kim magiê làm giảm tính bền ăn mòn của nó.
- Berili, zirconi có tác dụng tốt đối với magiê và hợp kim magiê. Khi thêm một lượng
nhỏ berili (0,005 ÷ 0,02%) có tác dụng tinh luyện và làm giảm độ oxy hoá magiê trong

quá trình nấu chảy và đúc. Zirconi làm nhỏ hạt magiê đúc, có khả năng nâng cao tính
chất cơ học và bền
ăn mòn. Trong các công trình đã công bố khi đưa vào 0,2 ÷ 0,3%Zr
thì kích thước hạt magiê giảm 30 ÷ 40 lần. Ở hàm lượng 0,5 ÷ 0,6% Zr thì kích thước hạt
magiê giảm 80 ÷ 100 lần. Nghiên cứu cấu trúc cho thấy các hạt zirconi phân bố bên trong
hạt magiê tương tự hợp chất TiAl
3
, TaAl
3
trong hợp kim nhôm. Zirconi làm tăng rất
nhiều tính bền ăn mòn của magiê trong nước biển dưới tác dụng của điện trường.
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
8
Magiê tinh khiết ở trạng thái đúc có tính chất cơ học không cao σ
B
= 10 ÷
12Kg/mm
2
, σ
0,2
= 2 ÷ 3 Kg/mm
2
, δ = 6 ÷ 8%, φ = 9 ÷ 10%. Magiê có độ dẻo thấp
ở nhiệt độ phòng, khi nâng cao nhiệt độ thì độ dẻo tăng. Điều này được ứng dụng
để cán khi gia công áp lực magiê và hợp kim của nó. Magiê bền trong axit
flohiđric, các muối florua, xút, keroxin, benzen, dầu vô cơ. Còn hầu hết các dung
dịch axit, muối còn lại tác dụng mạnh với magiê và phá huỷ nó nhanh.
1.2.1.2.

Các hợp kim của magiê.
Các hợp kim magiê có tính chất cơ học cao hơn magiê tinh khiết (σ
B
= 20 ÷
36Kg/mm
2
, δ = 6 ÷ 20). Hợp kim magiê được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực khác nhau (Ngành bánh răng, bánh xe máy bay, vũ khí, phụ tùng ôtô, thuốc nổ,
pháo hoa ). Hợp kim magiê được chia làm hai nhóm:
- Hợp kim đúc: Để sản xuất các chi tiết đúc khác nhau.
- Hợp kim gia công: Để sản xuất lá, ống, hình bằng gia công nóng, gia công nguội.
1.2.1.2.1. Hợp kim đúc.
Đa số hợp kim đúc của magiê ứng dụng trong công nghiệp là hợp kim của
magiê với nhôm, kẽm, mangan và silic. Gần đây sử
dụng một số hợp kim bậc 2:
Mg-Ce, Mg-Zn, Mg-Th. Các hợp kim bậc 3 và bậc 4 như: Mg-Mn-Ce, Mg-Zn-Ce,
Mg-Mn-Th, Mg-Mn-Th-Nd v.v. Thành phần hợp kim đúc công nghiệp phổ biến
nhất được nêu ra trong bảng 1 và bảng 2.
Bảng 1: Thành phần hoá học một số hợp kim magiê của CT khuôn đúc TSUKUBA

Thành phần hoá học (%)
Ký
hiệu
Al Mn Zn Mg
Nhiệt
luyện
δ
B

(Kg/mm

2
)
δ
(%)
JIS
AZ63A
5,2-6,7 0,15 2,5-3,5
F,T4
T5,T6
20,3
28,0
6
12
MC1
AZ81A
7,0-8,0 0,13 0,4-1,0
T4 28,0 12

AZ91A
8,3-9,7 0,13 0,4-1,0
F 23,0 3

AZ91C
8,1-9,3 0,13 0,4-1,0
F
T4
T6
16,8
28,0
28,0

2
11
5
MC2

Đối với hợp kim đúc của magiê với nhôm yêu cầu điều kiện đúc đặc biệt.
Nấu luyện trong chén sắt, bảo vệ bằng trợ dung dễ nóng chảy, đúc trong khuôn có
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
9
khí bảo vệ hoặc đúc chân không. Khi đúc trong khuôn đất thường sử dụng chất trợ
dung (Muối florua amôni hoặc hỗn hợp muối amôni, HF và axit boric) để bảovệ bề
mặt đúc.
Để nhận được vật đúc chất lượng và tính chất cơ học cao, yêu cầu quá nhiệt
sau đó giảm xuống nhiệt độ đúc, tốt nhất ở 700 ÷ 750
o
C. Tính chất cơ học của hợp
kim magiê phụ thuộc vào kích thước hạt, cỡ hạt càng bé thì hợp kim càng bền. Để
nhận được cấu trúc nhỏ mịn ứng dụng các phương pháp gia công khác nhau, quan
trọng nhất là phương pháp biến tính. Biến tính tiến hành ở nhiệt độ 750 ÷ 850
o
C,
thêm một lượng nhỏ (Đến 1% so với lượng phối liệu như bột đá, manhêzit, clorua
sắt) sẽ nhận được hợp kim có kích thước hạt nhỏ mịn. Các chi tiết hợp kim đúc
magiê thường được nhiệt luyện. Trong công trình này chỉ xem xét hệ hợp kim
magiê nhôm kẽm.
1.2.1.2.2. Hợp kim magiê với nhôm và kẽm.
Hợp kim nhóm này là hợp kim đúc magiê bền nhất, chúng thuộc vào hệ bậc
3: Mg-Al-Zn. Trên hình 1 là mặt cắt đẳng nhiệt củ

a hệ Mg-Al-Zn. Ở đây điểm P
(14%Al, 37%Zn, còn lại là Mg) là điểm peritecti bậc 3. Ở nhiệt độ 368
o
C xảy ra
phản ứng:
L + Mg
4
Al
3
' α + T(Mg
3
Al
2
Zn
2
)
Cấu trúc của hợp kim MЛ5 theo biên giới hạt và bên trong hạt của dung dịch
rắn α có tiết ra hợp chất γ(Mg
4
Al
3
). Các hợp kim MЛ3, MЛ6, MЛ7-1 có cấu trúc
tương tự với hàm lượng kẽm thấp. Trong hợp kim MЛ6 lượng pha γ(Mg
4
Al
3
) có số
lượng lớn hơn hợp kim MЛ 5 bởi vì lượng nhôm và kẽm trong chúng nhiều hơn.
Cấu trúc của hợp kim MЛ4 khác hơn một ít do hàm lượng kẽm trong hợp kim lớn
hơn, xuất hiện pha T(Mg

3
Al
2
Zn
2
). Trong hợp kim trạng thái đúc ngoài các hạt
dung dịch rắn α còn hợp chất γ(Mg
4
Al
3
) và hợp chất bậc 3 T(Mg
3
Al
2
Zn
2
).

BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
10



Bảng 2: Thành phần hoá học và ứng dụng của hợp kim đúc magiê (Nga) ΓOCT 2856-68 [3] .
Nguyên tố chính Tạp chất
Hệ
Mác
hợp

kim
Al Zn Mg Mn Cu Si Fe Tổng tạp
Lĩnh vực sử dụng
MЛ3 2,5-3,5 0,5-1,5 94-96 0,15-0,5 0,1 0,25 0,08 1,0
Đúc các chi tiết đơn giản, tải trọng trung
bình, yêu cầu cao chống va đập.
ML4 5-7 2-3 89-92 0,15-0,5 0,1 0,25 0,08 1,0
Đúc các chi tiết phức tạp
ML5 5,7-9 0,2-0,8 89,4-93,3 0,15-0,5 0,05 0,18 0,007 0,8
Như trên,làm việc ở độ ẩm cao
ML6 9-10,2 0,6-1,2 87,7-89,5 0,1-0,5 0,1 0,25 0,08 0,9
Đúc khuôn các chi tiết chịu tải trọng cao
Mg-Al-Zn
ML71 5-6,5 0,3-0,7 91,7-93,6 0,3-0,6 0,1 0,25 0,1 1,1
Đúc các chi tiết tải trọng trung bình, làm
việc độ kín cao ở nhiệt độ 150 a 200
o
C
ML9 - - 99,5-99,6 - 0,1 0,01 0,03 0,3
Đúc các chi tiết chịu tải trọng cao, làm
việc ở nhiệt độ đến 300
o
C
Mg-Nd-Zr
ML10 99,5-99,7 0,03 0,01 0,03 0,25
Đúc các chi tiết chịu lục cao và bền nhiệt
Mg-Zn-
Ce-Zr
ML11 - 0,2-0,7 99,0-99,5 - 0,03 0,03 0,03 0,25
Đúc các chi tiết bền cao, độ kín cao, làm

việc đến 300
o
C
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
11










Hình 1: Mặt cắt đẳng nhiệt hệ Mg-Al-Zn.
Đặc trưng của các hợp kim magiê là tốc độ nhỏ của quá trình khuếch tán liên
quan đến sự hoà tan và tách ra pha hợp chất giữa các kim loại. Điều này yêu cầu
thời gian ủ trước khi tôi phải kéo dài (16 ÷ 30 giờ), tôi để nguội bình thường. Khi
hóa già có tiết ra pha hợp chất giữa các kim loại, pha này có sự phân tán khác nhau
tuỳ thuộc vào nhiệt độ và thời gian hóa già.
Vi cấu trúc h
ợp kim hệ Mg-Al-Zn sau khi hóa già nhân tạo (Ví dụ: Hợp kim
MЛ6 hoá già ở nhiệt độ thấp có tiết ra pha thứ 2 phân bố theo biên giới hạt của
dung dịch rắn α. Hoá già ở nhiệt độ cao tạo thành tạp chất bên trong hạt). Hoá già
nhân tạo kèm theo nâng cao giới hạn bền (Đến 1 ÷ 2 Kg/mm
2
), giới hạn chảy (6 ÷

8 Kg/mm
2
), khi đó độ giãn dài tương đối giảm từ 12 ÷ 13% xuống 5 ÷ 6%.











Hình 2: Khả năng hoà tan đồng thời Al và Zn trong Mg.
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
12

Hình 3: Ảnh hưởng của Al đến tính chất cơ học hợp kim đúc magiê Mg-Al.














Hình 4: Ảnh hưởng của Zn đến tính chất cơ học hợp kim đúc Mg-Zn.
Tính chất cơ học hợp kim hệ Mg-Al-Zn và độ bền phụ thuộc vào thành phần
hoá học được nêu ra trong hình 3 và hình 4. Ảnh hưởng của nhôm và kẽm trong hệ
bậc 3 Mg-Al-Zn phụ thu
ộc vào hàm lượng của chúng, nó quyết định thành phần
pha của hợp kim và lượng của các pha. Tăng lượng kẽm trong hợp kim tạo thành
hợp chất hoá học T(Mg
3
Al
2

Zn
2
) cứng hơn và bền hơn hợp chất bậc 2 α(Mg
4
Al
3
).
Vì vậy khi xuất hiện pha T(Mg
3
Al
2
Zn
2
) độ bền hợp kim tăng lên. Tính chất cơ học
hợp kim công nghiệp hệ Mg-Al-Zn được nêu ra trong bảng 3.
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
13
Trong các hợp kim đã nêu, hợp kim MЛ5, MЛ6 có tính đúc tốt nhất. Chúng
có tính co ngót đúc nhỏ (1,1 ÷1,2%), có độ chảy loãng tốt, ít rỗ hơn so với các loại
hợp kim magiê khác. Các hợp kim này có chất lượng tốt nhất khi đúc khuôn kim
loại, áp lực thấp. Chúng thoả mãn tính bền ăn mòn và tính gia công cắt. Hợp kim
MЛ3 có độ co ngót đúc lớn (1,6%), độ chảy loãng thấp. Tuy nhiên vật đúc nhận
được đặc chặt và không rỗ, thỏa mãn bền
ăn mòn và gia công cắt. Hợp kim MЛ4
có tính đúc thoả mãn nhưng có khuynh hướng tạo thành rỗ tế vi trong vật đúc. Hợp
kim bền ăn mòn tốt và thoả mãn tính gia công cắt.
1.2.2. Nấu luyện hợp kim magiê.
Để nhận được vật đúc chất lượng cao cần thiết phải bảo đảm thành phần hóa

học hợp kim (Hợp kim ít tạp chất có hại như oxyt, nitrua, khí hòa tan và các tạp
chất kim loại khác), áp dụng hệ thố
ng nấu đúc hiện đại và hệ khuôn đúc hợp lý.
Hiện nay hợp kim magiê được nấu luyện trên các loại lò nấu luyện khác nhau.
1.2.2.1. Nấu luyện hợp kim magiê trong lò phản xạ.
Lò phản xạ được dùng khi đúc các chi tiết sản xuất hàng loạt, lượng lớn. Lò
được gia nhiệt đến 800
o
C ÷ 850
o
C, nạp trợ dung để tráng lò, sau đó nạp liệu (Trợ
dung chiếm khoảng 3 ÷ 4% trong phối liệu). Nấu luyện ở nhiệt độ 710
o
C ÷ 720
o
C,
tinh luyện, cho thêm trợ dung mới, rót hợp kim ra lò chuyển và tiến hành đúc. Sau
khi đúc làm sạch lò và nạp liệu nấu luyện mẻ mới.
Lò phản xạ có thể nấu luyện từ 7 ÷ 10 tấn hợp kim/mẻ, hiệu suất đạt 84 ÷
86%. Nhược điểm của lò phản xạ là bề mặt tiếp xúc lớn, xỉ và oxyt bám đáy lò.
1.2.2.2. Nấu luyện hợp kim magiê trong lò cảm ứng tần số công nghiệp.
Ph
ương pháp nấu luyện lò cảm ứng thuận lợi hơn lò phản xạ. Quá trình nấu
luyện nhanh hơn, bề mặt tiếp xúc nhỏ hơn, hiệu suất cao hơn, chất lượng hợp kim tốt
hơn, cải thiện điều kiện lao động và tiêu hao trợ dung ít hơn (1 ÷ 1,5% trong phối
liệu). Quá trình nấu luyện tiến hành như sau: Sử dụng lò nấu luyện dung tích 250 ÷
300 Kg. Nạp trợ dung nấu chảy ở
nhiệt độ 700
o
C ÷ 730

o
C, nạp liệu và nấu chảy phối
liệu ở nhiệt độ 760
o
C ÷ 780
o
C, cho hợp kim trung gian Al-Mn (Tính toán 0,6 ÷ 0,8%
Mn trong phối liệu). Khuấy 4 ÷ 6 phút, biến tính bằng manhêzit, sau khi tinh luyện
cho thêm trợ dung mới, hạ nhiệt độ xuống 680
o
C và tiến hành đúc.
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
14
Trong quá trình biến tính, tùy theo loại chất biến tính cần thiết nâng nhiệt độ
lên 850
o
C ÷ 870
o
C, tinh luyện, cho thêm trợ dung, hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ đúc
và tiến hành đúc. Thời gian nấu luyện trong lò dung tích 250 ÷ 300 Kg từ 120 ÷
180 phút/mẻ, trong 48 giờ có thể nấu luyện được 20 mẻ.
Nấu đúc hợp kim magiê sử dụng hồi liệu cần phải có lò nấu hồi liệu. Tỷ lệ
phối liệu là 20% hồi liệu và 80% nguyên liệu mới. Nếu sử dụng hồi liệu lớ
n khó
điều chỉnh thành phần hóa học của hợp kim.
1.2.2.3. Trợ dung.
Nấu luyện hợp kim magiê trong lò phản xạ, lò cảm ứng tần số công nghiệp
đều phải sử dụng chất che phủ vì magiê rất dễ cháy. Trợ dung thường sử dụng là

các muối bậc 2: NaCl - KCl, NaCl - MgCl
2
, KCl - MgCl
2
, cacnalit - CaF
2
. Trợ
dung che phủ có thể cho thêm các muối chứa các chất biến tính như manhezit, bột
đá, florua zirconat kali.
Khi sử dụng chất biến tính yêu cầu nấu luyện ở nhiệt độ cao hơn 800
o
C ÷
850
o
C.
1.2.2.4. Nấu luyện hợp kim magiê trong lò chân không.
Magiê kim loại cháy nổ ở nhiệt độ thấp, để an toàn khi nấu luyện tiến hành
nấu luyện chân không hoặc môi trường có khí trơ bảo vệ. So với các phương pháp
nấu luyện dùng trợ dung, nấu luyện chân không tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn
680
o
C ÷ 700
o
C, cháy hao kim loại ít hơn, hiệu suất đạt 95 ÷ 97%.
Khi kết hợp nấu luyện chân không và đúc chân không liên hoàn bằng bơm
hút, khuôn đúc kim loại cho vật đúc chất lượng cao và hiệu suất thu hồi cao. Nấu
luyện và đúc chân không có ưu điểm không gây ô nhiễm môi trường vì không sử
dụng trợ dung, không khói, điều kiện lao động được cải thiện rõ rệt.
1.2.3. Các phương pháp sản xuất đúc hợp kim magiê.
Để đúc magiê và h

ợp kim của nó thường sử dụng các phương pháp sau:
• Đúc trong khuôn vỏ cứng.
• Đúc chân không.


BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
15



Bảng 3: Tính chất cơ học hợp kim magiê đúc ở nhiệt độ phòng và nhiệt đô cao.
Nhiệt độ 20
o
C Nhiệt độ 200
o
C Mác
hợp
kim
Nhiệt
luyện
E
(Kg/mm
2
)
δ
b
(Kg/mm
2

)
σ
0,2

(%)
∂
(%)
φ
(%)
α
H

(Kg.m.cm
2
)
HB
(Kg/mm
2
)
δ
b
(Kg/mm
2
)
σ
0,2

(%)
φ
(%)

Σ
100

(%)
4200 16 9,5 3 4 - - - - - -
T4 4200 25 8,5 9 15 0,5 65 15,5 5 15 5
ML5
T6 4200 25,5 12 4 4-6 0,3 75 15,5 - 15 -
4200 16 11 1,5 2-3 - 65 - - - -
T4 4200 25 10 5 12 - 15 15,5 - 15 -
ML6
T6 4200 26 14 1 3 - 75 15,5 - 15 -
ML7-1
T2 4000 18 7 6 8 0,3 35 12,5 6 9 -
ML9
T6 4300 24 14,5 3 6 - 65 21 14 5 11,5
ML10
T6 4300 24 12 5 7,5 - 65 18 11 10 11
4200 13 10 3 3,5 - 60 13 7 9 -
T1 4200 15 9 5 7 - 60 - - - 10
ML11
T6 4200 16 10,5 3 5 - 65 - - - -

BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
16
1.2.3.1. Đúc trong khuôn vỏ cứng.
Khuôn vỏ cứng được chế tạo bằng hỗn hợp cát nhựa có độ bền cao, do đó
khuôn chỉ cần dầy chừng 8 ÷ 10 mm. Khuôn nhẹ, dễ vận chuyển, tốn ít cát, dễ bảo

quản. Có hai phương pháp chế tạo loại khuôn này:
- Phương pháp Croning (Phương pháp C): Mẫu và hệ thống rót bằng gang hoặc
kim loại màu được gắn lên một tấm kim loại phẳng có kèm theo bộ chốt đẩ
y vỏ.
Toàn thể tấm mẫu được nung nóng tới 180 ÷ 200
o
C.Mặt mẫu được bôi dung dịch
silicon để tránh dính. Hỗn hợp cát dùng gồm: Cát sạch khô, mịn và 2 ÷ 7% nhựa
nhiệt rắn dùng làm chất kết dính.
- Phương pháp Dietert (Phương pháp D): Khác với phương pháp C, phương pháp
này là hai mặt của khuôn vỏ đều được tạo hình nhờ mẫu. Chất kết dính thường
dùng là dầu hoặc nhựa đóng rắn nhanh và phải dùng biện pháp thổi bằng khí nén
để đưa hỗn hợp cát vào hộp ruột hoặc hộ
p mẫu có trang bị nhiều lỗ thổi, thoát.
Có thể dùng hộp đã nung nóng hoặc hộp ruột nguội. Phương pháp này cho
năng suất làm khuôn cao hơn và khả năng chế tạo khuôn ruột đúc vật đúc cỡ lớn
hơn so với phương pháp C. Phương pháp này có thể dùng hỗn hợp cát - thuỷ tinh
lỏng rồi thổi khí CO
2
, dùng thêm xương sắt hoặc hòm ngoài có tiết diện gần sát với
bề mặt mẫu. Khuôn kim loại áo vỏ có lớp vỏ bằng hỗn hợp cát nhựa cũng được chế
tạo theo phương pháp này.
1.2.3.2. Đúc chân không.
Đúc chân không khi đúc hợp kim magiê có nhiều ưu điểm, kim loại dâng lên
êm, khí hoà tan dễ thoát ra ngoài tránh rỗ, bảo vệ kim loại khỏi bị oxy hoá, tổ chức
kim loại nhỏ mịn. Cũng có thể dùng phương pháp này
để đúc những vật đúc rất
mỏng, phức tạp bằng khuôn có dùng ruột cát. Phương pháp này áp dụng cho đúc
hợp kim magiê rất tốt do chống được oxy hoá và cháy hao magiê.
Nguyên lý đúc chân không được mô tả như hình 8. Thứ tự tiến hành như

sau: Nhúng khuôn 2 vào nồi kim loại lỏng. Mở van 4 cho thông với bình chân
không 5 nối với bơm chân không 6. Tuỳ độ chân không tính toán kim loại lỏng sẽ
dâng lên trong khuôn ở mức H. Chờ cho kim loại đông đặc đạt chiề
u dày yêu cầu,
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
17
ta thả chân không, kim loại lỏng thừa trong khuôn sẽ chảy xuống. Bằng cách này
có thể đúc thanh đặc hoặc ống.










Hình 5: Sơ đồ đúc hút chân không.
1.2.4. Nhiệt luyện hợp kim magiê.
Nhiệt luyện chi tiết đúc bằng hợp kim magiê, hóa già nhân tạo (T
1
), tôi (T
4
),
tôi và hóa già (T
6
, T

61
) là nhằm nâng cao tính chất cơ học của chúng. Hợp kim có
hàm lượng nhôm cao như hợp kim Mg-Al-Zn có thời gian ủ lâu. Hợp kim Mg-Zn-
Zr yêu cầu thời gian ủ ngắn hơn.
Trong tất cả các trường hợp khi nâng cao nhiệt độ nhiệt luyện, giảm thời
gian ủ. Một số hợp kim yêu cầu nhiệt luyện 2 giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất chuyển
các thành phần dễ chảy về dung dịch rắn. Các hợ
p kim nhiệt luyện hai giai đoạn
thuộc họ MЛ12. Chế độ nhiệt luyện hai giai đoạn cũng có thể áp dụng cho các hợp
kim MЛ5, MЛ6. Khi nhiệt luyện theo chế độ đó tính chất cơ học có thể đạt được
cực đại. Lò nhiệt luyện cũng có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ nhiệt luyện
hợp kim magiê.
Do quá trình khuếch tán xảy ra chậm nên thường nhiệt luyện bằ
ng cách để
nguội trong không khí. Một số trường hợp tôi trong nước nóng. Hợp kim MЛ6 tôi
trong nước lượng dung dịch rắn không lớn bằng làm nguội trong không khí. Khi
hóa già hợp kim tôi trong nước (T
61
) nâng cao được tính chất đàn hồi khi so sánh
với hợp kim nhiệt luyện theo T
6
.
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
18
Các dạng nhiệt luyện vật đúc hợp kim magiê nêu ra trong bảng 4.
Bảng 4: Dạng nhiệt luyện, mục tiêu áp dụng hợp kim magiê.
Dạng nhiệt luyện Mục tiêu
Hóa già trạng thái

đúc (T
1
)
Nâng cao tính chất cơ học hợp kim, áp dụng đối với vật
đúc hợp kim MЛ12, MЛ14, MЛ15.

Ủ (T
2
)
Giảm ứng suất, áp dụng cho vật đúc từ hợp kim MЛ2,
MЛ3, MЛ7 cả với MЛ4, MЛ5, MЛ6 nếu độ bền của
chúng không thỏa mãn.

Tôi (T
4
)
Nâng cao tính chất cơ học vật đúc (δ
b
), ở dạng nhiệt luyện
độ dẻo tăng lên (δ, α
H
), áp dụng cho vật đúc từ hợp kim
MЛ4, MЛ5, MЛ6, MЛ11. Do tốc độ khuếch tán chậm,
làm nguội trong môi trường không khí. Đối với hợp kim
MЛ6 để nâng cao tính chất đàn hồi có thể tôi trong nước.
Tôi, hóa già nhân tạo
(T
6
)
Nâng cao độ cứng, tính chất đàn hồi, giới hạn chảy, tăng

độ bền áp dụng cho hợp kim MЛ4, MЛ5, Л6, MЛ10,
MЛ11, MЛ12 và BMЛ1.

Chế độ nhiệt luyện hợp kim magiê dẫn ra ở bảng 5.

Nhận xét: Qua phân tích tổng quan tài liệu, đề tài chọn hướng nghiên cứu
nấu luyện và đúc chân không, nhiệt luyện hợp kim magiê.
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
19
Bảng 5: Chế độ nhiệt luyện vật đúc từ hợp kim magiê trong môi trường không khí.
Tôi (Nung nóng hai giai đoạn Ủ Hóa già
Giai đoạn 1 Giai đoạn 2
Hợp
kim
Phương
pháp
đúc
Chế độ
nhiệt
luyện
Nhiệt độ
(T
o
C)
Thời gian
(Giờ)
Nhiệt độ
(T

o
C)
Thời gian
(Giờ)
Môi trường
làm nguội
Nhiệt độ
(T
o
C)
Thời
gian
(Giờ)
Nhiệt độ
(T
o
C)
Thời
gian
(Giờ)
MЛ2
MЛ3
MЛ4
K,đất
K,đất
K.đất
T
2

T

2

T
4

T
6

-
-
380
380


8 – 11
8 – 16
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
K.khí
K.khí
350
350

-
-
2 – 3
2 – 3
-
-
-
-
-
175
-
-
-
16
MЛ5
MЛ5PR
K.đất,KL
K.đất
T
2
T
4

-
360

3
-
420
-

21 – 24
-
K.khí
350
-
2 – 3
-
-
-
-
-
MЛ6

K.đất,
KL

T
4

T
6

T
61

360
360
360
3
3

3
410
410
410
21 – 29
21 – 29
21 – 29
K.khí
K.khí
Nước 90
o
C
-
-
-
-
-
-
-
190
190
-
8
8
MЛ7 -1
MЛ10
MЛ11
K.đất
K.đất,KL

K.đất
T
2

T
6


T
2

-
540

-
-
8 – 12

-
-
-

-
-
-

-
-
K.khí

-
325
-

325
4 – 5
-

3 – 5
-
200

-
-
12 – 18

-
MЛ12

K.đất,KL

T
1

T
6

-
400
-

2
-
490
-
3
-
K.khí
-
-
-
-
300
160
4 – 6
24
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
20
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG TÁC CHUẨN BỊ
2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Từ thông tin thu thập được, nghiên cứu tổng quan lý thuyết về hợp kim
magiê, các phương pháp nấu luyện, đúc, nhiệt luyện, cấu trúc chi tiết sản phẩm
điện cực bình nóng lạnh, xác định các bước công nghệ.
Nghiên cứu thực nghiệm nấu luyện hợp kim magiê có thành phần theo
nghiên cứu lý thuyết lựa chọn.
Nghiên cứu thiết kế khuôn đ
úc, chế tạo khuôn kim loại.
Nghiên cứu chọn phương pháp đúc hợp lý để đúc hợp kim magiê.
2.2. THIẾT BỊ VÀ VẬT TƯ NGHIÊN CỨU.

2.2.1. Thiết bị nghiên cứu.
- Lò nấu luyện điện trở có nhiệt độ đến T
o
C = 900
o
C.
- Hệ thống đúc chân không 5.10
-2
mm Hg.
- Lò cảm ứng chân không 1 Kg/mẻ, độ chân không 1.10
-2
mm Hg.









Hình 6: Thiết bị lò điện trở và lò cảm ứng chân không.
- Khuôn kim loại.
- Nồi nấu luyện.
2.2.2. Nguyên liệu và hoá chất.
- Magiê kim loại mác MГ90 99,9% Mg.
- Kẽm kim loại 99,99%.
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim

21
- Nhôm kim loại A7. 99,7%.
- Các loại trợ dung (NaCl-KCl, cacnalit, CaF
2
)
- Các khí bảo vệ (Argon).
2.2.3. Công tác phân tích.
Phân tích thành phần hoá học các đối tượng nghiên cứu, các sản phẩm
nghiên cứu: Al, Mg, Zn, Mn, Fe, Si, Cu…. và phân tích cấu trúc hợp kim magiê
nghiên cứu với khoảng 100 chỉ tiêu tại trung tâm phân tích của Viện KH&CN Mỏ-
Luyện kim và cơ quan ngoài.
2.2.4. Sơ đồ công nghệ.
Sơ đồ công nghệ dự kiến đưa ra ở hình 7.

Hình 7: Sơ đồ công nghệ dự kiến.

Zn Al
Phối liệu
Đúc chân không
Tháo khuôn xử lý cơ khí
Sản phẩm điện cực

Mn
Mg
Chế tạo khuôn
Lắp ráp khuôn
Nấu luyện
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
22
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
3.1. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN HỢP KIM MAGIÊ.
Qua nghiên cứu tổng quan và phân tích mẫu hợp kim bình nóng lạnh trên thị
trường (Mg 91,14%, Al 7,30%, Zn 0,68%) chọn mác hợp kim nấu luyện MЛ5 (Al

7,50 ÷ 9,00%, Zn 0,20 ÷ 0,80%, Mn 0,15 ÷ 0,50%, còn lại là Mg) hoặc MЛ6
(ΓOCT 2856-68) tương đương mác AZ81 (Al 7,00 ÷ 8,00%, Zn 0,40 ÷ 1,00%, Mn
0,13 ÷ 0,15%, còn lại là Mg) JIS-MC1.
Dự kiến hợp kim nghiên cứu có thành phần như sau: Al 7,00 ÷ 8,00%, Zn
0,40 ÷ 0,80%, Mn 0,5%, Mg 90,00 ÷ 93,00%.
Do magiê là nguyên tố có ái lực lớn với oxy, ở khoảng 500
o
C tự bốc cháy,
nên chọn phương pháp nấu luyện và đúc chân không.
Phối liệu được lấy: 92,85%Mg, 6,00%Al, 1,00%Zn, 0,15%Mn.
3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến sự cháy hao magiê.
Điều kiện thí nghiệm: Nấu luyện trong lò cảm ứng chân không với các thông
số như sau:
+ Chân không đạt 10
-2
mm Hg

.
+ U = 10 ÷ 100 V.
+ I = 100 A.
+ P = 2 Kw.
Khối lượng mẻ nấu hơn 200 g với phối liệu gồm 186 g Mg, 14 g Al, 2 g Zn,
0,3 g Mn, thời gian nấu luyện 20 phút. Khảo sát nhiệt độ nấu luyện từ 700
o
C đến
900
o
C. Các kết quả thí nghiệm được đưa ra ở bảng 6 và hình 8.
Bảng 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến sự cháy hao magiê
TT

Nhiệt độ
(T
o
C)
Hàm lượng
Mg (%)
Hiệu suất thu
hồi Mg (%)
1 700 92,60 94,59
2 750 92,14 93,92
3 800 91,34 92,81
4 850 90,58 91,55
5 900 89,03 89,26
BCTK: Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nước nóng lạnh.

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim
23
Hình 8: Ảnh hưởn
g
của nhiệt độ nấu
luyện đến hiệu suất thu hồi magiê.
85
87
89
91
93
95
97
650 750 850 950
Nhiệt độ (T

o
C).
Hiệu suất (%)
.











Bảng 7: Thành phần hóa học hợp kim nghiên cứu
Thành phần (%)
TT
Mg Al Zn Mn
1 92,60 6,23 0,90 0,13
2 92,14 6,75 0,83 -
3 91,34 7,26 0,75 -
4 90,58 7,38 0,64 -
5 89,03 7,80 0,55 -

Từ các kết quả thí nghiệm chọn được nhiệt độ nấu hợp lý 750
o
C.
3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nấu luyện đến sự cháy hao magiê.
Điều kiện thí nghiệm: Nấu luyện trong lò cảm ứng chân không với các thông

số như sau:
+ Chân không đạt 10
-2
mm Hg

.
+ U = 10 ÷ 100 V.
+ I = 100 A, P = 2 Kw.
+ Nhiệt độ nấu luyện là 750
o
C.
+ Khảo sát thời gian nấu luyện thay đổi từ 16 phút đến 24 phút.
Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 8 và hình 9.