[發明專利]錳鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010047967.0
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111235445B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 陳學敏;達克沃斯·羅納德·雷;余躍明;王慶超
• 申請（專利權）人: 深圳市新星輕合金材料股份有限公司
• 主分類號: C22C22/00
• 分類號: C22C22/00;C22C1/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

本發明公開一種錳鋁合金及其制備方法，錳鋁合金按重量百分比錳占55?90%，余量為鋁。該方法包括：將金屬鋁或者鋁液加入到容器中，其中，鋁液的溫度為700?800℃；將金屬錳原材料加入到熔融的鋁液中，加爐蓋、測壓、通氬氣使得磁感應電爐內部處于正壓狀態，用石墨攪拌頭攪拌；通電加熱升溫，使金屬鋁或鋁液升溫至1000℃以上，熔融，并保持溫度在1000~1500℃之間；合金化完成后，冷卻至850℃以下，打開爐蓋，取出錳鋁合金。相對于現有產品，本發明制得的錳鋁合金中錳與鋁充分合金化，提升了錳元素添加劑在鋁材加工熔煉過程中錳作為合金添加元素在熔融鋁液中的吸收率和吸收速度，降低了生產過程的環境污染。

技術領域

本發明涉及錳鋁合金及其制備技術領域，尤其涉及一種錳鋁合金及其制備方法。

背景技術

在鋁合金材料(例如航空用鋁板、罐料用鋁板及PS版基用鋁板等)的生產加工過程中，通常需要向熔融的鋁熔體(溫度一般控制在740-750℃之間)中加入金屬錳元素，使得金屬錳和鋁形成密集鏈接狀網狀結構的鋁錳合金金屬間化合物，以顯著提高鋁材的強度。但是，由于金屬錳的熔點為1246℃，而鋁熔體的熔煉過程溫度控制一般是740-750℃之間，為了將金屬錳快速溶入到鋁熔體中并使其和鋁形成金屬間化合物(鋁錳金屬間化合物)，目前主要有如下幾種方式：

第一種方式是向鋁熔體中加入計算量的錳添加劑，這種錳添加劑是由經過機械加工方式破碎的錳粉和經過機械加工方式破碎的氟鋁酸鉀(KAlF₄，俗稱PAF)經物理方法均勻混合后通過機械壓力(油壓、氣壓等)方式壓成餅狀物，該餅狀物的比重因大于熔融的金屬鋁液，將這些餅狀物投入到金屬鋁液中，由于PAF的助熔作用，使得金屬錳能夠快速的熔解進入到鋁液中并和鋁形成金屬間化合物(合金)，但由于PAF的主要成分含氟元素(F)，導致在生產過程中由于氟元素(F)的揮發和清理(精煉)造成環境污染。

第二種方式是將助熔劑氟鋁酸鉀(KAlF₄，俗稱PAF)替換成鋁粉，由于鋁粉在740℃時會燃燒生成氧化鋁并同步產生大量的熱能，這種鋁粉燃燒時產生的熱量能夠促使錳粉快速的熔入到鋁熔體中，并使熔入鋁熔體中的金屬錳和鋁形成合金(金屬間化合物)，但是由于在整個過程中鋁粉的燃燒放熱后完全氧化成為氧化鋁，這種氧化鋁會部分進入熔融的鋁液中，對鋁熔體的凈化構成了負面作用，同時由于鋁粉的成本較高，完全燃燒后的氧化鋁只能成為熔煉過程中的渣加以清除增加了生產成本。

為了解決這些技術問題，目前在鋁合金材料(各類型材、各類板材、各類棒材等)的加工過程中通常在740-750℃的熔融鋁液中加入計算量的錳元素添加劑，俗稱錳劑，以提高所生產鋁材的強度。目前流行使用的錳劑常用的規格有70錳劑(錳含量70％，重量比)、75錳劑(錳含量75％，重量比)、80錳劑(錳含量80％，重量比)、85錳劑(錳含量85％，重量比)等，目前通常采用以下兩種方式生產錳劑：

1、將錳片破碎成一定目數的錳粉，將錳粉和一定目數的氟鋁酸鉀(俗稱PAF)粉末均勻混合后用機械方式通過壓力和模具結合壓成餅狀，其比重應大于鋁熔體的比重，以保證該餅狀物添加過程中可以沉入鋁熔體中，盡量避免被空氣氧化。

2、將一定目數的鋁粉和一定目數的錳粉混合均勻，然后用機械方式通過壓力和模具結合壓成餅狀物，其比重應大于鋁熔體的比重，以保證該餅狀物添加過程中可以沉入鋁熔體中，盡量避免被空氣氧化，其中，錳粉按重量占比70％或者75％、80％、85％等，鋁粉按重量占比30％、25％、20％、15％。在商業上也通稱為70錳劑、75錳、80錳劑、85錳劑等。

這兩種錳劑的生產方式，其產品是錳和鋁或者錳和PAF的物理混合物，這種物理混合物作為錳元素的添加劑在加入到熔融的鋁液中時，所生產鋁材強度的增加必須經歷兩個步驟才能完全形成金屬間化合物(鋁錳合金)，第一步是元素錳在熔融鋁液中的溶解過程；第二步是溶解進入鋁液后的金屬錳和鋁合金化(形成金屬間化合物)的過程；這兩個過程的完成存在有如下缺陷：

1.過程中元素錳可能被空氣中的氧氣氧化形成氧化錳而漂浮在鋁液的表面影響金屬錳在冶煉過程中的吸收率；