一種高錳含量鋁-錳中間合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁-錳中間合金及其制備方法，是在鋁合金熔鑄過程中用來添加錳元素的鋁-錳中間合金及這種鋁-錳中間合金的制備方法。其鋁-錳中間合金的重量百分比成分為：鋁30-60%，優(yōu)選40-50%；錳元素含量為40-70%，優(yōu)選50-60%。鋁-錳中間合金具有較高的錳元素含量，采用本工藝使合金元素能夠在鋁水中迅速溶解，提高生產(chǎn)效率，從而可以降低中間合金的用量，可以降低中間合金的儲(chǔ)運(yùn)成本，提高了中間合金的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【專利說明】一種高錳含量鋁-錳中間合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁-錳中間合金及其制備方法，是在鋁合金熔鑄過程中用來添加 錳元素的鋁-錳中間合金及這種鋁-錳中間合金的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在各種合金的制備過程中，往往需要加入少量的合金元素，來達(dá)到所需要的化學(xué) 成分。例如在3000系鋁合金的生產(chǎn)過程中，需要加入錳元素。這種合金元素可以通過鋁-錳 中間合金或合金添加劑來加入。
[0003] 所謂鋁-錳中間合金就是在鋁合金熔鑄生產(chǎn)中用來調(diào)整合金成分的一種中間過 渡合金，由鋁和錳組成。在現(xiàn)有的鋁-錳中間合金中，錳元素的含量為5 - 25%。由于鋁-錳 中間合金中錳元素的含量較低，只有5-25%，合金化時(shí)，需要添加較多的中間合金才能達(dá)到 所需要的成分，使得合金化的成本較高。所以，使用合金添加劑越來越普遍。
[0004] 鋁-錳合金添加劑由錳金屬粉末、助熔劑和粘結(jié)劑組成。錳金屬粉末的含量一般 為70%至85%，助熔劑的含量為15%至30%，粘結(jié)劑只需很少量，0. 5 - 2. 0%。加工過程為將 各組分粉末均勻混合后，在高壓下壓成餅狀。餅塊的大小可以由50克到1500克不等。這 種餅塊投入到熔爐中可以迅速沉入鋁水中并逐漸熔散開來，有利于鋁水對(duì)合金元素的有效 吸收，有效避免了金屬粉末散浮在熔液表面，提高了合金元素的收得率。
[0005] 錳的熔點(diǎn)較高，接近1250度。而鋁水的溫度只有不到750度，鋁-錳合金添加 劑中的錳元素不能在鋁水中直接熔化。大量的研究表明，錳元素是通過化學(xué)反應(yīng)熔入鋁水 中。當(dāng)錳劑添加到鋁水中，錳粒子首先和鋁水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬間化合物MnA14。在 錯(cuò)水界面，猛尚子[Μη]和錯(cuò)水繼續(xù)反應(yīng)，生成MnA14;在猛私子界面，錯(cuò)尚子[A1]和猛繼 續(xù)反應(yīng)生成MnA14。金屬間化合物MnA14迅速長(zhǎng)大，包圍猛粒子。隨著MnA14迅速長(zhǎng)大， 在MnA14和Μη粒子界面將形成新的金屬間化合物MnA13。在MnA13迅速長(zhǎng)大后，在MnA13 和Μη粒子界面又將形成新的金屬間化合物MnAl。直至錳粒子全部反應(yīng)完畢，將錳完全熔 入鋁中。顯然，高熔點(diǎn)的錳元素之所以能迅速熔入鋁水中，主要是錳金屬粉末具有較大的表 面積，能和鋁水發(fā)生充分的化學(xué)反應(yīng)。
[0006] 為了提高添加劑的熔化速度，往往用氯鹽或氟鹽類熔劑來替代鋁粉作為助熔劑。 這種合金元素粉末-熔劑組成的添加劑雖然有較好的熔化速度，但這些鹽類熔劑不是合金 化過程中必須的添加物,最終變成廢渣而扒出，使合金化成本增加。鹽類熔劑往往有吸潮傾 向，也容易混雜各種雜質(zhì)。所以添加含熔劑的添加劑有將雜質(zhì)帶入熔體、增加熔體含氣量的 風(fēng)險(xiǎn)。增加了清渣量、耗費(fèi)了能源、加大了儲(chǔ)運(yùn)等管理成本。熔劑燃燒時(shí)產(chǎn)生大量煙霧，影 響環(huán)境，也影響操作工人的健康。
[0007] 比較兩種合金化方法，可以發(fā)現(xiàn)，中間合金用于鋁合金的合金化操作具有許多優(yōu) 勢(shì)。
[0008] (1)中間合金的成分均勻，在合金化操作過程中，容易調(diào)控鋁合金的成分。
[0009] (2)中間合金在鋁液中的熔化速度快，合金化操作簡(jiǎn)單，有利于提高生產(chǎn)效率。
[0010] (3)中間合金是規(guī)整的鑄錠，便于儲(chǔ)運(yùn)。
[0011] (4)中間合金不會(huì)產(chǎn)生黑煙，不會(huì)污染環(huán)境。
[0012] 但是，，在鋁-錳中間合金中，錳元素的含量不能太高，否則，中間合金在鋁水中的 熔化速度很慢，影響生產(chǎn)效率。所以，現(xiàn)有的鋁-錳中間合金中，合金元素的含量比較低，一 般都在25%以下。這勢(shì)必增加鋁合金的生產(chǎn)成本，使得中間合金在生產(chǎn)成本上逐漸失去競(jìng) 爭(zhēng)力。所以開發(fā)高合金元素含量的中間合金，可以大大減少中間合金用量，降低生產(chǎn)成本， 具有廣闊的生產(chǎn)前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 鑒于上述技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種鋁-錳中間合 金及其制備方法，該中間合金具有較高的合金元素含量，該中間合金加入到鋁水中后能迅 速熔解，不會(huì)影響生產(chǎn)效率，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
[0014] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種高錳含量鋁-錳中間合 金及其制備方法，其特征在于其鋁-錳中間合金的重量百分比成分為：鋁30-60%，優(yōu)選 40-50% ;錳元素含量為40-70%，優(yōu)選50-60%。
[0015] 為了使高錳含量的中間合金能夠在鋁水中迅速溶解，提高生產(chǎn)效率，將中間合金 做成薄片狀，這種中間合金具有較大的表面積，加入到鋁水中后，增大了中間合金與鋁水的 反應(yīng)面積，中間合金從而具有較快的熔化速度。這種高錳含量鋁-錳中間合金的制備方法， 其特征在于在中間合金生產(chǎn)過程中，將中間合金做成薄片狀；具體生產(chǎn)過程為：首先按成 分要求進(jìn)行配料，即稱取一定量的金屬鋁和金屬錳備用；然后將錳加熱到1250°c以上，使金 屬錳完全熔化，再將金屬鋁加入到熔化的金屬錳中；待金屬鋁完全熔化后，攪拌均勻，形成 鋁-錳熔液；將鋁-錳熔液鑄造成薄板；最后將鑄成的薄板通過機(jī)械破碎的方法破碎成小 薄片。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：鋁-錳中間合金具有較高的錳元素含量，采用本工藝使合 金元素能夠在鋁水中迅速溶解，提高生產(chǎn)效率，從而可以降低中間合金的用量，可以降低中 間合金的儲(chǔ)運(yùn)成本，提高了中間合金的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 :稱取40公斤A00鋁錠，60公斤電解錳片；使用中頻爐將電解錳片加熱至 1300-1400°C使之完全熔化；然后將鋁錠加入到錳熔液中，待鋁錠完全熔化后，攪拌均勻，形 成均勻的鋁-錳熔液；然后使用單輥鑄造機(jī)鑄成1mm厚的板，再機(jī)械破碎成薄片，這就生產(chǎn) 出了約100公斤Al-60Mn中間合金。
[0018] 實(shí)施例2 :稱取50公斤A00鋁錠，50公斤電解錳片；使用中頻爐將電解錳片加熱至 1300-1400°C使之完全熔化；然后將鋁錠加入到錳熔液中，待鋁錠完全熔化后，攪拌均勻，形 成均勻的鋁-錳熔液；然后使用雙輥鑄造機(jī)鑄成1mm厚的板，再機(jī)械破碎成薄片，這就生產(chǎn) 出了約100公斤Al-50Mn中間合金。
【權(quán)利要求】
1. 一種高錳含量鋁-錳中間合金，其特征在于其鋁-錳中間合金的重量百分比成分為： 鋁30-60% ;錳元素含量為40-70%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高錳含量鋁-錳中間合金，其特征在于其鋁-錳中間合 金的重量百分比成分為：鋁40-50% ;錳元素含量為：50-60%。
3. -種高猛含量錯(cuò)-猛中間合金的制備方法，其特征在于在中間合金生產(chǎn)過程中，將 中間合金做成薄片狀；具體生產(chǎn)過程為：首先按成分要求進(jìn)行配料，即稱取一定量的金屬 鋁和金屬錳備用；然后將錳加熱到1250°C以上，使金屬錳完全熔化，再將金屬鋁加入到熔化 的金屬錳中；待金屬鋁完全熔化后，攪拌均勻，形成鋁-錳熔液；將鋁-錳熔液鑄造成薄板； 最后將鑄成的薄板通過機(jī)械破碎的方法破碎成小薄片。
【文檔編號(hào)】C22C1/03GK104195359SQ201410338330
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】劉玉林, 趙玉華, 張利, 張波, 王繼杰, 劉春忠 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)航空航天大學(xué)