鎂熔煉爐中鎂與氧的作用

鎂與氧的作用

鎂熔煉爐鎂與氧的親和力要比鋁與氧的親和力大，通常金屬與氧的親和力可由它們的氧化物生成熱和分解壓來判斷。氧化物的生成熱越大，分解壓越小，則與氧的親和力就越強。鎂與 1g 原子氧相比和時，放出 598J 的熱，而鋁放出 531J 的熱。

鎂和鋁的另一區別是，沒被氧化后表面形成疏松的氧化膜，其致密度系數α=0.79（Al2O3 的α =1.28），這種不致密的表面膜，不能阻礙反應物質的通過，使氧化得以不斷進行，其氧化動力學曲線呈直線式，而不是拋物線式，可見氧化速率與時間無關，氧化過程完全由反應界面所控制。鎂的氧化與溫度關系很密切，溫度較低時，鎂的氧化速率不大，溫度高于 500℃，氧化速率加快，當溫度超過熔點 650℃時，其氧化速率急劇增加，一旦遇氧就會發生激烈的氧化而燃燒，放出大量的熱。反應生成的氧化鎂絕熱性能很好，使反應界面所產生的熱不能及時的向外擴散，進而提高了界面上的溫度，這樣惡性循環必然會加速鎂的氧化，燃燒反應更加劇烈。反應界面的溫度越來越高，甚至可達 2850℃，遠高于鎂的沸點(1107℃)引起鎂熔液大量氣化，甚至導致發生爆炸。在金屬中添加微量的金屬鈹（w(Be）=0.002%~0.01%)可提高鎂熔液的抗氧化性能。由于鈹是鎂的表面活性元素，富集于鎂熔液表面，致使表面含鈹量約為合金中含鈹量的 10 倍，并優先氧化，氧化鈹的致密度系數α =1.71，故氧化鈹充填于氧化鎂膜的孔隙中，形成致密的復合氧化膜。但鈹的加入量不易過多，過多會引起晶粒粗化。降低力學性能，并加大熱裂傾向。當溫度高于 750℃時，鈹對鎂的抗氧化作用大為降低。而鎂合金的熔煉溫度一般均高于 750℃，因此用鈹防止鎂合金氧化僅是一種輔助措施。