[發明專利]一種用于鋁合金的錳添加劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510541611.1
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105039814B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 付黎
• 申請（專利權）人: 重慶潤際遠東新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C22/00
• 分類號: C22C22/00;C22C1/02;C22C21/00
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙)50217
• 代理人: 成艷

技術領域

本發明屬于鋁合金的添加劑領域，具體涉及一種用于鋁合金的錳添加劑及其制備方法。

背景技術

隨著鋁加工及鋁合金工業不斷發展,鋁合金的研制被列為重點發展的技術,合金化是鋁合金生產工藝流程中重要的一環，而合金添加元素在熔融鋁中的熔解是合金化的重要過程。

目前，合金添加元素通常有銅、硅、鎂、鋅、錳、鐵、鉻等。實施時，鋁合金熔鑄的溫度通常為710-750℃，對于低熔點或熔解度大的合金元素如硅鎂、銅等直接以單質金屬粉末的形式加入鋁液中即可熔解，但對于錳、鐵、鉻等高熔點或溶解度小的合金元素，由于與鋁的熔點差距較大，若將其以單質的形式加入到鋁液中熔解，則溶解爐的溫度需達到1000℃以上，而這樣又會造成鋁液的汽化，且溶解爐內的鋁液易與周圍的氧氣、氫氣、水等發生化學反應，形成難以去除的雜質，導致鋁合金性能的偏差過大，不符合鋁合金性能的要求，從而導致鋁合金的報廢，造成浪費；另外，將溶解爐升溫至1000℃以上需耗費更多的能量，且升溫時間長，從而導致成本高、效率低。

為了避免上述不足，人們采用中間合金熔解的方式來降低合金元素熔解時所需要的溫度，然而，為了保證低溫熔解，中間合金中合金元素的比例就不易過大，現有的中間合金的合金元素的含量大致占中間合金的20％左右，對于制造錳含量為1.5％的錳鋁合金時，需要向20噸的鋁液中加入大概1.62噸的中間合金。由于投入的中間合金較多，一次投入的量大，則鋁液的溫度就會降低，從而無法熔解所有的中間合金；因此需要分多次進行投放，且為了保證每次投放的中間合金均能夠完全熔解，則每次投放的質量不能過多；由于是多次投放，因此整個熔解時間就會較長，而鋁液長時間與大氣中的氧氣、氫氣、水蒸氣等其他物質發生反應生成的雜質增多，導致鋁合金的品質降低，且整個過程耗能高、效率低。

目前，為了解決上述問題，人們已經想到將金屬錳、鐵、鉻等粉碎，再于其中添加助熔劑，并將其制成固定形狀，即錳添加劑、鐵添加劑和鉻添加劑。當將錳添加劑、鐵添加劑、鉻添加劑投入到溶解爐中時，助熔劑在鋁液中迅速發生爆炸式反應，并放出大量的熱量，該大量的熱量能使錳、鐵、鉻的溫度迅速上升至其分別的熔解溫度，從而實現熔解。然而，現有的錳添加劑、鐵添加劑、鉻添加劑都需要大量的助熔劑才能實現在710-750℃下將錳、鐵、鉻熔解，使得錳添加劑、鐵添加劑和鉻添加劑中的有效元素含量較低，即將錳添加劑、鐵添加劑、鉻添加劑投入鋁液中時，引入的雜質元素較多，使得鋁合金質量差。特別地，現有錳添加劑中錳元素的含量通常只能達到85％。

其次，現有錳添加劑在制作過程中，若錳粉過細，則會因為其表面能大、吸附較多的氧而燒損，從而導致錳的回收率(即錳的熔解率)低，進而導致鋁合金中錳元素含量不準，使得鋁合金的質量差；若錳粉過粗，則會因為錳粉內部至表面的距離長、錳粉內部升溫慢而使得錳添加劑熔解溫度高、熔解速率慢，現有錳添加劑熔解于鋁液中時，其熔解溫度為710-750℃，15min時達到最高錳回收率(即錳的熔解率)80％。因此，現有錳添加劑的錳粉粒度分布需控制為60目以上的小于5％、325目以下的小于5％，其粒度分布集中。然而，粒度分布集中的錳粉生產難度大，在生產過程中需耗費較大的人力、物力來嚴格把控工藝參數，且在粉碎過篩過程中，需進行多次粉碎、多次過篩、多次分析檢測，因為過篩后的大粒徑粉末需再次粉碎、再次過篩，直至其達到相應的粒度范圍，效率低，而過篩后的小粒徑粉末則無法正常使用，只能回收、重新冶煉結晶，效率低，生產成本高，從而由錳粉及其他添加劑制成的錳添加劑的生產成本也高。

另外，為了避免添加劑產品在運輸過程中松散，通常要將添加劑產品壓制成密度較高的餅狀或球狀，現有的用于鋁合金生產的錳添加劑密度通常大于5.0g/cm³，但是對于密度較高的添加劑產品，有如下的問題：1、熔解比較緩慢，熔解時間通常為20min以上，熔解時間長；2、加入鋁熔體的添加劑容易沉底，一旦沉底，一方面會導致錳粉熔解速度減慢，另一方面會導致錳粉溶解后分散不均勻；3、較密實的添加劑產品在熔解過程中表面會形成致密的保護膜，從而導致內部無法繼續熔解，這樣就會使回收率(即錳的熔解率)較低。

綜上所述，現有錳添加劑熔解于鋁液中時，其熔解時間較長，熔解溫度較高，錳回收率較低，熔解時間、熔解溫度、錳回收率均有待進一步改善。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種錳含量高，熔解于鋁液中時熔解時間短、熔解溫度低、錳回收率高的用于鋁合金的錳添加劑。