一种建筑模板用镁合金材料及制备方法
阅读说明：本技术 一种建筑模板用镁合金材料及制备方法 (Magnesium alloy material for building template and preparation method thereof ) 是由 黄小波 崔建忠 房中学 赵宏胜 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明属于建筑模板领域,尤其是一种建筑模板用镁合金材料及制备方法,其镁合金材料包括以下质量分数的原料：0.25-0.6％Ca、0.25-0.5％Y、0.35-0.8％Sn、0.1-0.5％Sr,其余为AZ41；其制备方法包括以下步骤：S1、熔化：在干净坩埚内对镁合金进行加热熔化,制得镁液,本发明改良了在精炼过程中加入细化剂的情况,提高了精炼细化剂的效果,两次精炼过程中进行充分的捞渣,镁液更干净,减少埚底的熔剂渣,浇注后的产品更干净,不容易带入熔剂夹渣,有利于提高产品的抗腐蚀性能,制备方法工艺简单、可靠、经济、且易于推广应用。(The invention belongs to the field of building templates, and particularly relates to a magnesium alloy material for a building template and a preparation method thereof, wherein the magnesium alloy material comprises the following raw materials in percentage by mass: 0.25-0.6% of Ca, 0.25-0.5% of Y, 0.35-0.8% of Sn, 0.1-0.5% of Sr and the balance of AZ 41; the preparation method comprises the following steps: s1, melting: the invention improves the condition of adding the refiner in the refining process, improves the effect of refining the refiner, fully drags slag in the two refining processes, makes the magnesium liquid cleaner, reduces the flux slag at the crucible bottom, makes the poured product cleaner, is not easy to bring the flux to clamp slag, is beneficial to improving the corrosion resistance of the product, and has simple, reliable, economic and easy popularization and application.)
技术领域
本发明涉及建筑模板技术领域，尤其涉及一种建筑模板用镁合金材料及制备方法。
背景技术
建筑模板是混凝土结构工程施工的主要工具，通常在浇筑过程中起到支撑保护等作用，在建筑工程中消耗量巨大，模板技术直接影响建筑工程的质量和造价，因而它是推动建筑技术进步的一个重要内容。近年来，我国房地产行业发展火热，建筑模板也得到了快速发展。
目前商用建筑模板的材料主要有：木模板，重量轻，通用性好；但力学性能十分有限，在承受水泥的压力过程中极易断裂，且通常重复使用次数少，造成极大的浪费，另外，木模板消耗大量木材，不利环境保护。塑料模板，重量轻，成本相对较低，但其强度和刚度都不足，还存在冷脆问题。钢模板，虽然强度和刚度都很好，但重量过重，不利于施工，施工人员劳动强度大，且存在安全隐患。铝模板，综合使用性能较好，力学性能优且可以多次使用，但是在日益提高的建筑结构的轻量化要求下，铝合金模板还是偏重，并且目前商用铝合金模板在使用时需要在表面加涂层，以避免模板被水泥腐蚀，重复使用4-5次后需要再次喷加涂层，非常不便且增加成本。镁合金密度低，纯镁的密度只有铝的2/3，镁合金强度高，作为建筑材料，具有良好的的降排减重特征，同时镁合金还是一种易于回收利用的绿色工程材料，是新型建筑用合金型材的优良选择。目前已有商用AZ31镁合金建筑模板被推广和使用，然而作为建筑模板，AZ31镁合金的力学性能(尤其是塑性)非常有限，各项异性较差，这就导致其在受力不均时非常容易脆裂，此外，AZ31镁合金的耐腐蚀性能较差，在使用前也需要表面喷涂保护层，增加操作环节且提高了成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中建筑模板存在力学性能不稳定，挤压加工速度慢，生产成本高的缺点，而提出的一种建筑模板用镁合金材料及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种建筑模板用镁合金材料，包括以下质量分数的原料：0.25-0.6％Ca、0.25-0.5％Y、0.35-0.8％Sn、0.1-0.5％Sr，其余为AZ41。
本发明还提出了一种建筑模板用镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔化：在干净坩埚内对镁合金进行加热熔化，制得镁液；
S2、合金化：加入铝锭和锌锭合金元素，升温至730-740℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化；
S3、精炼：第一次精炼，使用搅拌机或氩气边搅拌边撒精炼剂，撒已准备完成的精炼剂75％的量；
S4、捞渣和第二次精炼：使用预热的渣勺开始捞渣，捞渣完成后再次进行精炼，重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼；
S5、精炼结束后，分别加入镁钇中间合金、锡锭和镁钙中间合金，进行均匀化搅拌，之后在740-745℃进行高温静置45分钟，然后进行低温(635-650℃)除铁，升温到浇注温度710-720℃；
S6、浇注过程中，用送丝机，将作为晶粒细化剂的纯金属锶条通过移液管上的小口送入移液管中，锶条可充分熔解到液体内，提高了细化剂的细化效果，因为如果直接加工到坩埚中的镁液中，随着浇注时间的延长，细化效果逐渐减弱；
S7、浇注完成后，对棒材进行均质化处理。
优选的，所述S1中，在干净坩埚底部均匀放入15-20kg的2#熔剂，通电加热或送气加热，熔炉配电柜设置温度950℃，熔化后镁液温度660℃-680℃。
优选的，所述S2中，待炉内料完全熔化后使用搅拌机或氩气搅拌均匀后取样使用光谱仪分析成分，根据分析结果计算各合金的用量后按照计算结果在规定温度下加入铝锭和锌锭合金元素，升温至730-740℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化。
优选的，所述S4中，达到规定的精炼时间后使用预热的渣勺开始捞渣，将渣勺伸入锅底捞出沉降杂质后倒入盛渣的铁槽内，直至渣勺内液体轻微发黑为止，捞渣过程中发现燃烧和氧化现象则用2#熔剂进行表面覆盖和保护，整个捞渣过程15-20分钟，捞渣完成后再次进行精炼，在规定的温度和时间内重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼。
优选的，所述S7中，均质化参数：280℃*1h、300℃*3h、350℃*1h、320℃*1h、空冷备用或直接挤压，有硫化亚铁保护。
优选的，所述S1中，在干净坩埚的底部设有金属网，镁合金放置在金属网上，加热完成后，将金属网吊起，使金属网脱离镁液，5-10min后对金属网的重量数据进行获取，将获取的重量数据与金属网初始数据进行对比，判断金属网上是否有未熔化的镁合金。
优选的，所述金属网通过吊杆吊起，吊杆上设有重量传感器，通过重量传感器对所吊金属网的重量进行监测，将监测的数据通过无线传输的方式传回控制中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
两次精炼过程中进行充分的捞渣，镁液更干净，减少埚底的熔剂渣，浇注后的产品更干净，不容易带入熔剂夹渣，有利于提高产品的抗腐蚀性能。
用送丝机将作为晶粒细化剂的纯金属锶条通过移液管上的小口送入移液管中，锶条可充分熔解到液体内，提高了细化剂的细化效果，因为如果直接加工到坩埚中的镁液中，随着浇注时间的延长，细化效果逐渐减弱。
镁合金建筑模板是在建筑行业轻量化的具体应用，减少了工人的劳动强度，该材料的研究开发和推广，是在现有变形镁合金材料的基础上进行的变革性改进，而成为一种全新的镁合金材料。
除用于镁合金模板外，还可以用于其他挤压型材或轧制板材的加工生产，实用性显而易见。
本发明改良了在精炼过程中加入细化剂的情况，提高了精炼细化剂的效果，两次精炼过程中进行充分的捞渣，镁液更干净，减少埚底的熔剂渣，浇注后的产品更干净，不容易带入熔剂夹渣，有利于提高产品的抗腐蚀性能，制备方法工艺简单、可靠、经济、且易于推广应用。
附图说明
图1为本发明提出的一种建筑模板用镁合金材料及制备方法的双流铸造图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1，一种建筑模板用镁合金材料，包括以下质量分数的原料：0.25％Ca、0.25％Y、0.35％Sn、0.1％Sr，其余为AZ41。
本实施例还提出了一种建筑模板用镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔化：在干净坩埚内对镁合金进行加热熔化，制得镁液；
S2、合金化：加入铝锭和锌锭合金元素，升温至730℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化；
S3、精炼：第一次精炼，使用搅拌机或氩气边搅拌边撒精炼剂，撒已准备完成的精炼剂75％的量；
S4、捞渣和第二次精炼：使用预热的渣勺开始捞渣，捞渣完成后再次进行精炼，重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼；
S5、精炼结束后，分别加入镁钇中间合金、锡锭和镁钙中间合金，进行均匀化搅拌，之后在740-745℃进行高温静置45分钟，然后进行低温635℃除铁，升温到浇注温度710℃；
S6、浇注过程中，用送丝机，将作为晶粒细化剂的纯金属锶条通过移液管上的小口送入移液管中，锶条可充分熔解到液体内，提高了细化剂的细化效果，因为如果直接加工到坩埚中的镁液中，随着浇注时间的延长，细化效果逐渐减弱；
S7、浇注完成后，对棒材进行均质化处理。
本实施例中，S1中，在干净坩埚底部均匀放入15kg的2#熔剂，通电加热或送气加热，熔炉配电柜设置温度950℃，熔化后镁液温度660℃。
本实施例中，S2中，待炉内料完全熔化后使用搅拌机或氩气搅拌均匀后取样使用光谱仪分析成分，根据分析结果计算各合金的用量后按照计算结果在规定温度下加入铝锭和锌锭合金元素，升温至730℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化。
本实施例中，S4中，达到规定的精炼时间后使用预热的渣勺开始捞渣，将渣勺伸入锅底捞出沉降杂质后倒入盛渣的铁槽内，直至渣勺内液体轻微发黑为止，捞渣过程中发现燃烧和氧化现象则用2#熔剂进行表面覆盖和保护，整个捞渣过程15分钟，捞渣完成后再次进行精炼，在规定的温度和时间内重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼。
本实施例中，S7中，均质化参数：280℃*1h、300℃*3h、350℃*1h、320℃*1h、空冷备用或直接挤压，有硫化亚铁保护。
本实施例中，S1中，在干净坩埚的底部设有金属网，镁合金放置在金属网上，加热完成后，将金属网吊起，使金属网脱离镁液，5min后对金属网的重量数据进行获取，将获取的重量数据与金属网初始数据进行对比，判断金属网上是否有未熔化的镁合金。
本实施例中，金属网通过吊杆吊起，吊杆上设有重量传感器，通过重量传感器对所吊金属网的重量进行监测，将监测的数据通过无线传输的方式传回控制中心。
实施例二
参照图1，一种建筑模板用镁合金材料，包括以下质量分数的原料：0.5％Ca、0.4％Y、0.6％Sn、0.3％Sr，其余为AZ41。
本实施例还提出了一种建筑模板用镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔化：在干净坩埚内对镁合金进行加热熔化，制得镁液；
S2、合金化：加入铝锭和锌锭合金元素，升温至735℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化；
S3、精炼：第一次精炼，使用搅拌机或氩气边搅拌边撒精炼剂，撒已准备完成的精炼剂75％的量；
S4、捞渣和第二次精炼：使用预热的渣勺开始捞渣，捞渣完成后再次进行精炼，重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼；
S5、精炼结束后，分别加入镁钇中间合金、锡锭和镁钙中间合金，进行均匀化搅拌，之后在742℃进行高温静置45分钟，然后进行低温640℃除铁，升温到浇注温度715℃；
S6、浇注过程中，用送丝机，将作为晶粒细化剂的纯金属锶条通过移液管上的小口送入移液管中，锶条可充分熔解到液体内，提高了细化剂的细化效果，因为如果直接加工到坩埚中的镁液中，随着浇注时间的延长，细化效果逐渐减弱；
S7、浇注完成后，对棒材进行均质化处理。
本实施例中，S1中，在干净坩埚底部均匀放入17kg的2#熔剂，通电加热或送气加热，熔炉配电柜设置温度950℃，熔化后镁液温度670℃。
本实施例中，S2中，待炉内料完全熔化后使用搅拌机或氩气搅拌均匀后取样使用光谱仪分析成分，根据分析结果计算各合金的用量后按照计算结果在规定温度下加入铝锭和锌锭合金元素，升温至735℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化。
本实施例中，S4中，达到规定的精炼时间后使用预热的渣勺开始捞渣，将渣勺伸入锅底捞出沉降杂质后倒入盛渣的铁槽内，直至渣勺内液体轻微发黑为止，捞渣过程中发现燃烧和氧化现象则用2#熔剂进行表面覆盖和保护，整个捞渣过程17分钟，捞渣完成后再次进行精炼，在规定的温度和时间内重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼。
本实施例中，S7中，均质化参数：280℃*1h、300℃*3h、350℃*1h、320℃*1h、空冷备用或直接挤压，有硫化亚铁保护。
本实施例中，S1中，在干净坩埚的底部设有金属网，镁合金放置在金属网上，加热完成后，将金属网吊起，使金属网脱离镁液，7min后对金属网的重量数据进行获取，将获取的重量数据与金属网初始数据进行对比，判断金属网上是否有未熔化的镁合金。
本实施例中，金属网通过吊杆吊起，吊杆上设有重量传感器，通过重量传感器对所吊金属网的重量进行监测，将监测的数据通过无线传输的方式传回控制中心。
实施例三
参照图1，一种建筑模板用镁合金材料，包括以下质量分数的原料：0.6％Ca、0.5％Y、0.8％Sn、0.5％Sr，其余为AZ41。
本实施例还提出了一种建筑模板用镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔化：在干净坩埚内对镁合金进行加热熔化，制得镁液；
S2、合金化：加入铝锭和锌锭合金元素，升温至740℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化；
S3、精炼：第一次精炼，使用搅拌机或氩气边搅拌边撒精炼剂，撒已准备完成的精炼剂75％的量；
S4、捞渣和第二次精炼：使用预热的渣勺开始捞渣，捞渣完成后再次进行精炼，重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼；
S5、精炼结束后，分别加入镁钇中间合金、锡锭和镁钙中间合金，进行均匀化搅拌，之后在745℃进行高温静置45分钟，然后进行低温650℃除铁，升温到浇注温度720℃；
S6、浇注过程中，用送丝机，将作为晶粒细化剂的纯金属锶条通过移液管上的小口送入移液管中，锶条可充分熔解到液体内，提高了细化剂的细化效果，因为如果直接加工到坩埚中的镁液中，随着浇注时间的延长，细化效果逐渐减弱；
S7、浇注完成后，对棒材进行均质化处理。
本实施例中，S1中，在干净坩埚底部均匀放入20kg的2#熔剂，通电加热或送气加热，熔炉配电柜设置温度950℃，熔化后镁液温度680℃。
本实施例中，S2中，待炉内料完全熔化后使用搅拌机或氩气搅拌均匀后取样使用光谱仪分析成分，根据分析结果计算各合金的用量后按照计算结果在规定温度下加入铝锭和锌锭合金元素，升温至740℃，同时在液面上均匀撒上无水氯化锰，待无水氯化锰形成硬壳后，然后使用搅拌机或氩气搅拌，使之全部熔化。
本实施例中，S4中，达到规定的精炼时间后使用预热的渣勺开始捞渣，将渣勺伸入锅底捞出沉降杂质后倒入盛渣的铁槽内，直至渣勺内液体轻微发黑为止，捞渣过程中发现燃烧和氧化现象则用2#熔剂进行表面覆盖和保护，整个捞渣过程20分钟，捞渣完成后再次进行精炼，在规定的温度和时间内重复之前精炼过程，并将剩余精炼剂均匀撒入镁液内完成二次精炼。
本实施例中，S7中，均质化参数：280℃*1h、300℃*3h、350℃*1h、320℃*1h、空冷备用或直接挤压，有硫化亚铁保护。
本实施例中，S1中，在干净坩埚的底部设有金属网，镁合金放置在金属网上，加热完成后，将金属网吊起，使金属网脱离镁液，10min后对金属网的重量数据进行获取，将获取的重量数据与金属网初始数据进行对比，判断金属网上是否有未熔化的镁合金。
本实施例中，金属网通过吊杆吊起，吊杆上设有重量传感器，通过重量传感器对所吊金属网的重量进行监测，将监测的数据通过无线传输的方式传回控制中心。
镁模板体系相比传统模板工艺，至少有以下几个好处：
1、施工周期短：镁模板系统为快拆模系统，一套模板正常施工可达到四天一层，而且可以较好的展开流水线施工，大大提高施工进度，节约管理成本。
2、重复使用次数多，平均使用成本低：镁模板系统采用整体挤压形成的镁合金型材做原材，一套模板规范施工可翻转使用300次以上。一套模板的采购价格均摊下来比传统模板节省很大的成本。
3、施工方便、效率高：镁模板系统组装简单、方便，平均重量在16kg左右，完全由人工搬运和拼装，不需要任何机械设备的协助，而且系统设计简单，工人上手速度和模板翻转速度很快。熟练的安装工人每人每天可安装20-30平方米，大大节约人工成本。
4、稳定性好、承载力高：多数镁模板体系承载力可达到每平方米60KN，足够满足多数住宅楼群的支模承载力要求。
5、应用范围广：镁模板适合墙体、水平楼板、柱子、梁、楼梯、窗台、飘板等位置的使用，对圈梁、构造柱、反坎等二次结构支模照样有用。
6、拼缝少，精度高，拆模后混凝土表面效果好：镁建筑模板拆模后，混凝土表面质量平整光洁，基本上可达到饰面及清水混凝土的要求，无需进行批荡，可节省批荡费用。
7、现场施工垃圾少，支撑体系简洁：镁模板系统全部配件均可重复使用，施工拆模后，现场无任何垃圾，支撑体系构造简单，拆除方便，所以整个施工环境安全、干净、整洁。
8、标准、通用性强：镁模板规格多，可根据项目采用不同规格板材拼装；使用过的模板改建新的建筑物时，只需更换20左右的非标准板，可降低费用。
9、回收价值高：镁模板报废后，当废料处理残值高，均摊成本优势明显。
10、低碳减排：镁模板系统所有材料均为可再生材料，符合国家对建筑项目节能、环保、低碳、减排的规定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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