镁合金压铸危险源辨识

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种类 合金系
Mg-Mn
变形 镁合金
Mg-Al-Zn
Mg-Zn-Zr
铸造 镁合金
Mg-Zn-Zr Mg-RE-Zr
Mg-Al-Zn
压铸
Mg-Al-Zn
表3 国产镁合金的牌号及主要化学成分
主要化其他
Mg
MB1 MB8 MB2 MB3 MB5 MB6 MB7 MB15 ZM1
当加入镁粉后，镁与溶液中的氢离子反应，放出氢气，同时放出大量的热。铵根离子的水解产物-氨水，受热之后，则发生分解，故此反应可以得到两种气体。
总反应方程式： Mg+2NH4Cl==== MgCl2+2NH3 ↗ +H2 ↗ 上式可拆分为：
NH4++H2O= NH3·H2O+H+ Mg+2H+= Mg2++H2 ↗+Q
依据《战略性新兴产业分类（2018）》（国家统计局令第23号），铝 合金压力成形零件制造属于高品质铝铸件制造（3.2.1.2）。铝合金压 力成型零件制造为国家认定的新兴产业。
依据2016年02月04日国家科技部、财政部、国家税务总局（国科发火 [2016]32号）关于修订印发《高新技术企业认定管理办法》，附件： 国家重点支持的高新技术领域，第四条新材料，（一）金属材料，2、 铝、铜、镁、钛合金清洁生产与深加工技术，明确将熔体净化、高效熔 炼先进铸锻、半固态成型、连续近终成形，高纯、高性能、环保的合金 材料与合金材料的制备及加工技术列为高新技术产业。
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铝镁合金压力成形工艺技术的特点
铝合金、镁合金压力成形工艺技术先进，产品轻量化，高 强度，少无切削加工，节能环保，产品广泛应用于航空航天、 汽车、轨道交通、能源等领域，符合《产业结构调整指导目录 （2019年本）》、《战略性新兴产业分类（2018）》和《高 新技术企业认定管理办法》产业/产品指导目录，市场前景广 阔，企业与社会效益良好。
主要特点是高速、高压和反重力充填，从液态到零件一次成形只需要几秒到几 十秒时间，生产效率高，完全不同于传统铸造工艺。
压铸除了生产率高之外，还具有可实现自动化、数字化、网络化和智能化组织 生产，并具有可生产形状复杂、薄壁零件，尺寸精度高，表面质量高，是现代制造 业的一种最高效的少无切屑、近净形金属零部件制造工艺。
Mg（液）+H2O（液）= H2O（气）+Mg（微小颗粒） 镁在潮湿状态下：和水反应/氢气爆炸
Mg+ H2O（热）=Mg+ H2 / 2 H2+ O2=2 H2O(气)+Q
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1.5 镁合金压铸环境中的特殊安全问题 3、镁合金粉尘爆炸
3.1 镁粉发生爆炸需要满足以下条件： 干的镁粉满足爆炸五要素：【可燃物、助燃剂、粉尘云、点火源、受限空间】便为发生爆炸。
(Mg2++2Cl- = MgCl2)
加热
NH3·H2O = NH3 ↗ +H2O
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1.4 镁的化学性质 6、镁和碱金属氢氧化物反应：
通常认为，镁不会和碱金属的氢氧化物（如KOH）反应，应为镁是碱金属而不是两性金属。 但是，在高温下，镁可以参与氧化还原反应，如和NaOH反应，产生MgO、Na和H2。
固体。在食醋中的变化为快速冒出气泡，浮在醋液面上，逐渐消失。
一些烟花和照明弹里都含有镁粉，就是利用了镁在空气中燃烧能发出耀眼的白光的性质。
镁元素在化学反应中的化合价通常为+2价
1、 与非金属单质的反应：
点燃
2Mg+O2=====2MgO 点燃
2、与水的反应：
3Mg+N2=====2Mg3N2 Mg+Cl2 ==== MgCl2
如AZ91E是表示上述合金系列的第五位。 表2 常见压铸镁合金化学成分
合金
Al(%)
Zn(%)
Mn(%)
Si(%)
其它(%)
AZ91
9
0.7
0.15
AM20
2
0.4
AM50
5
0.2
AM60
6
0.2
AS21
2
0.2
1.0
AS41
4
0.2
1.0
AS42
4
0.2
2.0~3.0
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1.3 镁的合金化
1.3.1 镁合金的分类 *中国是按成形工艺来划分和标记镁合金的 *标记方法，用两个汉语拼音字母和其后的合金顺序号（阿拉伯数字）组成。根据 前两个汉语拼音字母将镁合金分成四类：变形镁合金（MB）、铸造镁合金 （ZM）、压铸镁合金(YM)和航空镁合金。 *合金的顺序是表示合金之间的化学成分差异。用于航空的铸造镁合金与其他铸造 镁合金在牌号上略有区别，即在ZM两个字母与代号的连接加一个横杠。 *例如：1号铸造镁合金用ZM1表示，2号变形镁合金用MB2表示，5号压铸镁合金 用YM5表示，5号航空铸造镁合金用ZM-5表示。
但是，在压铸环境中，也会发生以下类型的爆炸： 1、镁在液态下与氧气、氮气、二氧化碳等可以发生强烈反应；因此，高温镁合金液即使在非受
限空间环境中，也会发生爆炸！【镁的助燃物较多】 2、液态高温金属遇水，一方面会产生大量高温水蒸气，而发生爆炸---受限空间条件；另一方面，
镁与高温水蒸气反应产生氢气而会发生剧烈爆炸----非受限空间！【高温液态金属遇水爆炸】 3、 镁在高温下与水（汽）反应产生氢气，氢气积聚并在受限空间发生自燃/爆炸。【镁液怕水】 如：比表面积大的镁合金碎料、粉屑等----不会产生粉尘云，只要遇水（潮湿、高温下）也会发生
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1.3 镁的合金化 1.3.1 镁合金的分类
*国际上倾向于采用美国试验材料协会(ASTM)使用的方法来标记镁合金。
*ASTM标准的标记规则，化学元素用1~2个字母标记；其后的数字表示该元素在合金中的名义成
分，，用质量分数表示，四舍五入到最接近的整数，字母顺序按在实际合金中含量的多少顺序排列。
*例如，AZ91表示合金Mg-9Al-1Zn。后缀字母A、B、C、D等是指成分和特定范围浓度的变化。
随着新材料与合金熔炼技术的进步，局部加压、高正空压铸等新技 术的运用，压铸件的性能和可靠性也在大幅提高，压铸技术在大量的新 材料领域，具备逐步取代钢铁等材料的趋势。
依据2017年国民经济行业分类，铝合金压力成型零件制造属于： 金属制品业（33）。
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铝镁合金压力成形工艺技术的特点
依据《产业结构调整指导目录（2019年本）》，十四、机械，铝合金 压力成型零件制造属于国家鼓励类产业。
/ / /
/
/
/
0.15-0.5 0.1-0.5 0.15-0.5
/ / 0.20-0.8 0.8-1.4 0.50-1.5 2.0-3.0 0.2-0.8 5/0-6.0 3.5-5.5 3.5-5.5
7.5-9.0
0.2-0.7
0.2-0.7
0.2-0.8 0.6-1.2 0.2-0.8
/ Ce:0.15-0.35
尤其是镁，是地球上最轻的常见金属之一，我国是镁合金和稀土资 源大国，镁合金压铸在我国具有十分重要的战略意义
十九、二十世纪是钢铁为主的实际，二十一世纪是铝、镁为主的世 纪。今天，压铸所面临的问题是发展中的问题，是过去我们不了解、不 熟悉或者没有充分发展、了解和掌握科学规律而产生的问题。
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• 1.1镁的基本特征
因此在实际中要避免熔化镁合金和含氧物质接触。---通常是用SF6/Ar2;SF6/N2保护气体。 1.2 应特别注意避免潮湿的物质和熔化金属相接触。
2、 当面积/体积比较大时，例如压铸的产生的飞边、毛刺、金属粉尘，机械加工的碎屑等，镁合 金也会和水或氧气发生反应。
和氧及氧化物反应(燃烧/氧化)
2Mg+O2=2MgO+Q 液体镁合金中的水份迅速气化
Mg+2H2O(热水)====Mg(OH)2+H2 ↗
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1.4 镁的化学性质 3、与酸的反应：
4、与氧化物的反应
Mg+2HCl====MgCl2+H2 ↗ Mg+2H2SO4====MgSO4+H2 ↗
点燃
5、与氯化氨反应
2Mg+CO2 ===== 2MgO+C
镁与氯化铵的反应，本质上式镁与酸的反应，氯化铵溶液中，铵根离子水解，溶液显酸性。
热导率
比热容
/[W/(m·℃) /[J/(kg·℃)]
弹性模 量
]
/GPa
1.74
651
520~600
26.1
145
101.7
44.6
* 镁的密度小，比热容和膨胀系数较大，弹性模量在常用航空合金中最低。 • 1.2 镁合金的特点 1）比强度、比刚度均很高。比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当；远远高于工程塑料。 2）弹性模量较低。当受到外力时，应力分布将更均匀，可以避免过高的应力集中。在强烈范围内承受冲击载荷时，所吸收 的能量比铝高50%左右。所以，镁合金适应于制造承受猛烈冲击的零件。 此外，镁合金受到冲击或者摩擦时，表面不会产生火花。 3）良好的减振性。在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300~500倍。 4）切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他合金。 5）镁合金的铸造性能良好，几乎所有的铸造工艺都可铸造成形。
余量
余量
余量
余量 余量 余量
杂质总量≤
0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
0.3
0.3
0.3
05 0.5 0.5
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1.4 镁的化学性质
* 镁具有比较强的还原性，能与沸水反应放出氢气，燃烧时会产生眩目的白光，
* 镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易溶解于有机和无机酸中，
发热反应，产生氢气，而引起爆炸；【镁合金碎屑料怕受潮】 4、镁合金容易在氧气、氮气、二氧化碳发生燃烧反应，并引起剧烈爆炸。其主要原因是镁与氧
发生反应所产生的氧化镁不能在镁的表面形成致密的氧化层，以阻挡镁与氧气、氮气等继续反应。 【镁合金燃烧后很难扑救】
ZM2
ZM7
ZM3
ZM6
ZM5 ZM10 YM5
/ / 3.0-4.0 3.7-4.7 5.5-7.0 5.0-7.0 7.8-9.2 / / /
/
/
/
7.5-9.0 9.0-10.2 7.5-9.0
1.3-2.5 1.3-2.2 0.15-0.50 0.30-0.60 0.15-0.50 0.20-0.50 0.15-0.50
镁能直接与氮、硫和卤素等化合，包括烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品
与镁仅仅轻微地或者根本不起作用。
* 镁和卤化烃在无水的条件下反应却较为剧烈（生成格氏试剂）镁能和二氧化碳发生燃烧反应，
因此镁燃烧不能用二氧化碳灭火器灭火。
* 镁由于能和N₂和O₂反应，所以镁在空气中燃烧时，剧烈燃烧发出耀眼白光，放热，生成白色
• 镁具有很高的化学活泼性
------ 在潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起强烈的腐蚀
但镁在干燥的大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水的润滑油中却很稳定。
密度 （g/cm3）
熔点 /℃
表1 镁的主要物理性能
燃点
膨胀系数
/℃
/（x10-6/℃）
高温
2Mg + 2NaOH === 2MgO + 2Na + H2 ↗ 1.5 镁合金压铸环境中的特殊安全问题 1、处理灼热的液体金属所涉及到的安全问题
1.1 熔化状态的镁合金如不加溶剂覆盖或者保护气体隔绝氧气，镁液和含氧的物质会发生剧烈 反应。这些反应会生成热，有时会生成气体，从而导致火灾，金属飞溅和爆炸。
/ / / / / Zr:0.30-0.9 Zr:0.5-1.0 Zr:0.5-1.0 RE:0.75-1.75 Zr:0.5-1.0 Ag:0.6-1.2 Zr:0.4-1.0 RE:2.5-4.0 Zr:0.4-1.0 RE:2.0-2.8 / / /
余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
镁合金压铸危险源辨识
• 概述 • 镁及镁合金基础 • 镁合金压铸危险源辨识
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铝镁合金压力成形工艺技术的特点
铝、镁、锌、铜等合金压力成形工艺技术（简称：压铸）是一种先进的有色 合金精密零部件成形技术，是将熔融合金液直接注入压铸机的压室内，并将液态金 属以高速充填入钢制的模具型腔内，并使合金液在高压下凝固而形成零件的方法。
目前，压铸主要使用铝合金、镁合金均是轻金属，是现代汽车、交通、通讯、 电力、医疗、五金工具等行业节能、环保的主要基材之一，并具有可回收、重复使 用的优点。
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铝镁合金压力成形工艺技术的特点
压铸工艺节材、节能明显，生产过程环境污染小、产品具有可回收 性，适应现代制造业产品复杂化、精密化、轻量化、节能化和绿色环保 化的要求，此工艺生产的铝合金成型零件广泛应用于航空航天、汽车、 轨道交通、通讯、电子、能源、机械工程、五金等领域，在我国金属制 品业和机械制造业中具有不可替代的重要地位。