[发明专利]一种铝镁合金用锰元素添加剂及其生产方法

说明书

本发明涉及一种铝镁合金用锰元素添加剂，其组分及质量百分含量为：锰粉60～90％，粒度：20‑325目，纯度≥99.5％；助熔剂4.4～38.9％；成型润滑剂0.1～0.6％、发热剂1～5％。本发明的锰元素添加剂在700～740℃条件下，铝镁合金液中初始Mg含量在1.8～4.0％，添加Mn含量在0.1～1.0％时，5～20分钟可以达到95％以上的实收率，熔化速度快，实收率高。

技术领域

本发明属于铝合金领域，涉及添加剂，尤其是一种铝镁合金用锰元素添加剂及其生产方法。

背景技术

工业纯铝密度小，具有良好的导电、导热、抗腐蚀、塑性加工等性能，可加工成板、带、箔和挤压制品等，但是力学性能较低，通过向铝中加入合金元素制成铝合金，可显著提高抗拉强度、硬度等力学性能。

铝镁合金(5XXX系合金)是常见的变形铝合金之一，具有比重轻、强度中等，良好的耐蚀性、焊接性能等优点，广泛应用于结构材料、建筑装饰、船舶钣金件、海洋设施管道、焊接结构、压力容器等。

镁元素(Mg)是铝镁合金的主要合金化元素，它在在铝中的最大固溶度可达到17.4％，在工业上常用的铝镁合金，Mg的含量一般不超过5.5％，Mg能显著提高铝的强度但是又不会使其塑性过分降低。

锰元素(Mn)是铝镁合金的主要合金化元素之一，Mn在铝合金中除少量固溶外，大部分形成MnAl₆。Mn可使镁相沉淀均匀，提高合金的抗蚀性，特别是抗应力腐蚀开裂的能力，还可提高合金的再结晶温度，抑制晶粒长大。

Mn的熔点为1244℃，比铝的熔点660℃高584℃，密度为7.44克/立方厘米，比铝的密度2.7克/立方厘米高4.74克/立方厘米，如以纯金属直接加入到铝熔体中需要提高熔炼温度，延长熔炼时间，还易造成成分偏析，因此一般以中间合金或添加剂的形式加入。锰元素添加剂(简称锰剂)与中间合金相比，Mn含量在60％及以上，有效含量高，而Al-Mn中间合金Mn含量一般在10～20％，达到同样的元素含量用量仅是中间合金的约1/8到1/3，具有运输、仓储、使用成本低等优势。

铝镁合金的Mg含量较高，一般在1.1～5.5％，随着Mg含量的增加，铝液的粘度增加，流动性变差，因此铝镁合金生产和后续加工过程中产生的废料偏多。为提高铝镁合金废料的利用率，降低生产成本，一般生产企业会使用铝镁合金废料作为重熔料使用，一般加入比例在30～50％，高的会达到约70～80％，此时铝液中的初始的Mg含量会达到约1.8～3.5％(以5083合金为例)。常规的锰剂加入初始Mg含量高的铝液中，受铝液粘度大的抑制作用，熔解速度慢，有时还会直接烧结成硬块，造成锰剂的熔化速度慢，实收率低，后续缓慢释放出来的Mn元素还会影响合金产品质量的稳定性。

目前，公开的锰元素添加剂一般由锰粉和助熔剂组成。如中国发明专利CN104451229A公布了一种用于铝镁合金熔铸的锰添加剂及其制备方法，其由锰粉、六氟铝酸钾组成，适用于高镁铝合金熔铸的锰元素添加；中国发明专利CN102400003A公布了一种枕式铝合金锰添加剂，其主要是将锰添加剂做成枕式，提高熔化速度；中国发明专利CN105087974A公布了一种铝合金锰添加剂及其制备方法，其由锰粉、铝粉、铁粉、助熔剂组成，助熔剂可以是六氟铝酸钠、氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟化钾、硫酸钠、碳酸钠等，具有熔解温度低、熔解时间短、回收率高的特点。