鎂及鎂合金熔體易與氧、氮、水氣等發(fā)生反應(yīng)，鎂與1g氧化合釋放598J熱，而鋁釋放的為531J，比鎂釋放的低11.2%。通常，氧化物生成熱越大，分解壓越低，則與氧的親和力越強(qiáng)。由氧化物生成熱和分解壓數(shù)值可知，鎂與氧的親和力比鋁與氧的大，鎂與氧的氧化膜MgO疏松，致密度系數(shù)α=0.79，比Al2O3的1∶28小得多，沒有保護(hù)作用。溫度較低時(shí)，鎂的氧化速率不大，高于500℃時(shí)顯著加快，超過700℃則急劇上升，熔體一旦遇氧就會發(fā)生急劇氧化而燃燒，放出大量的熱。反熱生成的MgO絕熱性能好，反應(yīng)界面產(chǎn)生的熱不能及時(shí)向外散發(fā)，從而提高界面溫度，造成惡性循環(huán)加速鎂的氧化，燃燒反應(yīng)更加激烈。當(dāng)界面反應(yīng)溫度高于鎂的沸點(diǎn)1107℃時(shí)，熔體大量氣化，發(fā)生爆炸。

　　無論是固態(tài)鎂還是液態(tài)鎂均能與水發(fā)生反應(yīng)，生成MgO并放出H2，H2又與O2化合生成水，水又受熱急劇汽化，會導(dǎo)致猛烈的爆炸。因此，熔煉鎂合金的爐料、工具、熔劑等均應(yīng)干燥。

　　鎂可與N2反應(yīng)生成Mg3N2，不過Mg-N2反應(yīng)比Mg-O2反應(yīng)緩慢得多。鎂與氬、氦、氖等不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可防止鎂熔體燃燒，但不能阻止鎂的蒸發(fā)。因此，在熔煉鎂合金時(shí)必須采取有效的措施防止其氧化、燃燒與爆炸，目前的措施有熔劑熔煉工藝與無熔劑熔煉工藝。然而熔劑形成的膜層隔絕空氣的效果并不十分理想。

熔劑保護(hù)熔煉

　　熔劑保護(hù)熔煉就是在鎂合金熔煉過程中，熔體表面存在一層致密的連續(xù)隔絕空氣的保護(hù)層。每種鎂合金都有各自的專用熔劑，使用前務(wù)必閱讀供應(yīng)商的說明書，嚴(yán)格按說明書使用。如果熔煉中有氯排出，必須采用有效措施收集。澆注前，應(yīng)仔細(xì)撇盡熔體表面浮渣，澆注后，在熔體表面撒一層硫粉，減輕凝固時(shí)氧化。熔劑成分及牌號見HB/Z5123。

無熔劑保護(hù)熔煉

　　壓鑄鎂合金時(shí)采用熔劑熔煉會帶來操作上的諸多困難，特別是熱室壓鑄尤為不便，同時(shí)熔劑夾雜更加突出，上世紀(jì)70年代開發(fā)的無熔劑熔煉工藝在鎂合金熔煉發(fā)展史上有著里程碑意義。大量研究表明，CO2、SO2、SF6等氣體對鎂及鎂合金熔體有良好的保護(hù)作用，特別是SF6的效果尤為卓越。

氣體保護(hù)機(jī)理

　　液態(tài)鎂在干燥純凈的CO2中氧化速度慢，高溫下可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)MgO與無定型碳，它可以填充于氧化膜間隙處，提高熔體表面氧化膜的致密性，同時(shí)還能強(qiáng)烈地抑制鎂離子擴(kuò)散到表面膜的表面，從而阻抑鎂的氧化。

　　鎂與SO2反應(yīng)生成固態(tài)MgO與MgS，在熔體表面形成一層致密的保護(hù)性強(qiáng)的MgS-MgO復(fù)合膜層。

　　SF6是一種人工制造的無毒氣體，它的密度為空氣的4倍，在室溫下很穩(wěn)定，但SF6的混合氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)可能形成有刺激性的有毒氣體。SF6與鎂反應(yīng)可生成固態(tài)MgF2與SO2F2.MgF2的致密度高，可與MgO形成連續(xù)的致密氧化膜。值得注意的是，SF6應(yīng)是干燥的，否則水分會大大加劇鎂的氧化，還會生成有毒的HF氣體。

保護(hù)氣氛

　　SF6是一種非常有效的保護(hù)氣氛，能顯著降低鎂的燒損，得到普遍采用。實(shí)驗(yàn)表明，保護(hù)氣氛中含有0.01%Vol.SF6就有高效的保護(hù)功能，但在實(shí)際操作中，為了補(bǔ)充SF6與熔體反應(yīng)和泄漏損耗，SF6的濃度應(yīng)高些。SF6保護(hù)氣氛有兩種：干燥空氣與SF6的混合物，干燥空氣、CO2、SF6的混合物。

　　保護(hù)氣氛的價(jià)格高且有潛在溫室產(chǎn)應(yīng)，就盡量控制SF6的排放量。保護(hù)氣氛中的SF6濃度不得超過2Vol.%，否則會引起坩堝損耗。SF6是影響鎂合金生命周期(LCA)的主要因素，也是制約鎂成為21世紀(jì)綠色材料的關(guān)鍵因素。2000年國際鎂業(yè)協(xié)會(LMA)呯吁行業(yè)開發(fā)新的保護(hù)氣體以取代SF6。