CN104195359B - 一种高锰含量铝‑锰中间合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝‑锰中间合金及其制备方法，是在铝合金熔铸过程中用来添加锰元素的铝‑锰中间合金及这种铝‑锰中间合金的制备方法。其铝‑锰中间合金的重量百分比成分为：铝30‑60%，优选40‑50%；锰元素含量为40‑70%，优选50‑60%。铝‑锰中间合金具有较高的锰元素含量，采用本工艺使合金元素能够在铝水中迅速溶解，提高生产效率，从而可以降低中间合金的用量，可以降低中间合金的储运成本，提高了中间合金的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝-锰中间合金及其制备方法，是在铝合金熔铸过程中用来添加锰元素的铝-锰中间合金及这种铝-锰中间合金的制备方法。
背景技术
在各种合金的制备过程中，往往需要加入少量的合金元素，来达到所需要的化学成分。例如在3000系铝合金的生产过程中，需要加入锰元素。这种合金元素可以通过铝-锰中间合金或合金添加剂来加入。
所谓铝-锰中间合金就是在铝合金熔铸生产中用来调整合金成分的一种中间过渡合金，由铝和锰组成。在现有的铝-锰中间合金中，锰元素的含量为5—25%。由于铝-锰中间合金中锰元素的含量较低，只有5—25%，合金化时，需要添加较多的中间合金才能达到所需要的成分，使得合金化的成本较高。所以，使用合金添加剂越来越普遍。
铝-锰合金添加剂由锰金属粉末、助熔剂和粘结剂组成。锰金属粉末的含量一般为70%至85%，助熔剂的含量为15%至30%，粘结剂只需很少量，0.5—2.0%。加工过程为将各组分粉末均匀混合后，在高压下压成饼状。饼块的大小可以由50克到1500克不等。这种饼块投入到熔炉中可以迅速沉入铝水中并逐渐熔散开来，有利于铝水对合金元素的有效吸收，有效避免了金属粉末散浮在熔液表面，提高了合金元素的收得率。
锰的熔点较高，接近1250度。而铝水的温度只有不到750 度，铝-锰合金添加剂中的锰元素不能在铝水中直接熔化。大量的研究表明，锰元素是通过化学反应熔入铝水中。当锰剂添加到铝水中，锰粒子首先和铝水产生化学反应，生成金属间化合物MnAl4。在铝水界面，锰离子[Mn] 和铝水继续反应，生成MnAl4；在锰粒子界面，铝离子[Al] 和锰继续反应生成MnAl4。金属间化合物MnAl4 迅速长大，包围锰粒子。随着MnAl4 迅速长大，在MnAl4 和Mn粒子界面将形成新的金属间化合物MnAl3。在 MnAl3 迅速长大后，在MnAl3 和Mn 粒子界面又将形成新的金属间化合物MnAl。直至锰粒子全部反应完毕，将锰完全熔入铝中。显然，高熔点的锰元素之所以能迅速熔入铝水中，主要是锰金属粉末具有较大的表面积，能和铝水发生充分的化学反应。
为了提高添加剂的熔化速度，往往用氯盐或氟盐类熔剂来替代铝粉作为助熔剂。这种合金元素粉末-熔剂组成的添加剂虽然有较好的熔化速度，但这些盐类熔剂不是合金化过程中必须的添加物，最终变成废渣而扒出，使合金化成本增加。盐类熔剂往往有吸潮倾向，也容易混杂各种杂质。所以添加含熔剂的添加剂有将杂质带入熔体、增加熔体含气量的风险。增加了清渣量、耗费了能源、加大了储运等管理成本。熔剂燃烧时产生大量烟雾，影响环境，也影响操作工人的健康。
比较两种合金化方法，可以发现，中间合金用于铝合金的合金化操作具有许多优势。
（1）中间合金的成分均匀，在合金化操作过程中，容易调控铝合金的成分。
（2）中间合金在铝液中的熔化速度快，合金化操作简单，有利于提高生产效率。
（3） 中间合金是规整的铸锭，便于储运。
（4）中间合金不会产生黑烟，不会污染环境。
但是，，在铝-锰中间合金中，锰元素的含量不能太高，否则，中间合金在铝水中的熔化速度很慢，影响生产效率。所以，现有的铝-锰中间合金中，合金元素的含量比较低，一般都在25%以下。这势必增加铝合金的生产成本，使得中间合金在生产成本上逐渐失去竞争力。所以开发高合金元素含量的中间合金，可以大大减少中间合金用量，降低生产成本，具有广阔的生产前景。
发明内容
鉴于上述技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是，提出一种铝-锰中间合金及其制备方法，该中间合金具有较高的合金元素含量，该中间合金加入到铝水中后能迅速熔解，不会影响生产效率，弥补了现有技术存在的缺陷，克服了现有技术存在的不足。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种高锰含量铝-锰中间合金及其制备方法，其特征在于其铝-锰中间合金的重量百分比成分为：铝30-60%，优选40-50%；锰元素含量为40-70%，优选50-60%。
为了使高锰含量的中间合金能够在铝水中迅速溶解，提高生产效率，将中间合金做成薄片状，这种中间合金具有较大的表面积，加入到铝水中后，增大了中间合金与铝水的反应面积，中间合金从而具有较快的熔化速度。这种高锰含量铝-锰中间合金的制备方法，其特征在于在中间合金生产过程中，将中间合金做成薄片状；具体生产过程为：首先按成分要求进行配料，即称取一定量的金属铝和金属锰备用；然后将锰加热到1250oC以上，使金属锰完全熔化，再将金属铝加入到熔化的金属锰中；待金属铝完全熔化后，搅拌均匀，形成铝-锰熔液；将铝-锰熔液铸造成薄板；最后将铸成的薄板通过机械破碎的方法破碎成小薄片。
本发明的有益效果是：铝-锰中间合金具有较高的锰元素含量，采用本工艺使合金元素能够在铝水中迅速溶解，提高生产效率，从而可以降低中间合金的用量，可以降低中间合金的储运成本，提高了中间合金的市场竞争力。
具体实施方式
实施例l：称取40公斤A00铝锭，60公斤电解锰片；使用中频炉将电解锰片加热至1300-1400oC使之完全熔化；然后将铝锭加入到锰熔液中，待铝锭完全熔化后，搅拌均匀，形成均匀的铝-锰熔液；然后使用单辊铸造机铸成1mm厚的板，再机械破碎成薄片，这就生产出了约100公斤Al-60Mn中间合金。
实施例2：称取50公斤A00铝锭，50公斤电解锰片；使用中频炉将电解锰片加热至1300-1400oC使之完全熔化；然后将铝锭加入到锰熔液中，待铝锭完全熔化后，搅拌均匀，形成均匀的铝-锰熔液；然后使用双辊铸造机铸成1mm厚的板，再机械破碎成薄片，这就生产出了约100公斤Al-50Mn中间合金。
Claims (2)
1.一种高锰含量铝-锰中间合金，其特征在于：其铝-锰中间合金的重量百分比成分为：铝30-60%；锰元素含量为40-70%；所述高锰含量铝-锰中间合金的制备方法，在中间合金生产过程中，将中间合金做成薄片状；具体生产过程为：首先按成分要求进行配料，即称取一定量的金属铝和金属锰备用；然后将锰加热到1250℃以上，使金属锰完全熔化，再将金属铝加入到熔化的金属锰中；待金属铝完全熔化后，搅拌均匀，形成铝-锰熔液；将铝-锰熔液铸造成薄板；最后将铸成的薄板通过机械破碎的方法破碎成小薄片；所述高锰含量铝-锰中间合金用于铝合金熔铸过程中，其熔于铝水。
2.根据权利要求1所述的一种高锰含量铝-锰中间合金，其特征在于其铝-锰中间合金的重量百分比成分还可以为：铝40-50%；锰元素含量为：50-60%。
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