[发明专利]镁锰中间合金的制造方法

说明书

本发明属于中间合金的制造工艺，尤其与镁锰中间合金的制造工艺有关。

镁锰中间合金主要用于生产含锰的镁合金。目前，工厂中常用的生产镁锰中间合金的工艺方法主要有两种，一种是把两种金属直接熔化，即用电解锰直接加至800℃左右的高温镁隔体中。这种工艺方法能制得一定锰含量的镁锰中间合金，但由于锰在镁中的溶解度很小，即使在500℃时也只有0.8%。电解锰的熔点又很高，在800℃左右加入镁熔体中不会熔化，只是在与镁熔融液体的接触面积上扩散溶解，由于固-液接触面积有限，因此制成的中间合金中锰只有很少一部分与镁形成固溶体，大部分锰与镁成机械混合状态。用这种中间合金生产含锰的镁合金时，锰沉积成渣，锰的实收率很低，同时产生大量的锰偏析，将影响产品质量。另一种工艺是将块状氯化锰按一定比例加入800℃左右镁融体中，经搅拌铸成中间合金锭，这种方法一方面成本较高，镁实收低，，更主要的是中间合金锭中夹杂着熔剂和熔渣，这些将成为生产含锰的镁合金的污染源。

本发明的目的是要提出一种镁锰中间合金的制造方法，用这种方法制得的中间合金锭的实收率高，成份均匀，无夹杂。用这种中间合金锭生产含锰的镁合金时，合金的锰偏析明显减少。

本发明提出的镁锰中间合金的制作方法包括：对含结晶水的氯化锰脱水处理。无水氯化锰研磨成粉状，镁锭加热熔化，边搅拌边将粉状无水氯化锰加入熔化的镁融体中，铸造成锭。

含结晶水氯化锰（MnCl₂·4H₂O）常用在280-320℃温度下烘烤的方法脱水，使其变成无水氯化锰（MnCl₂）。烘烤后的氯化锰一般为块状。为了增大氯化锰与液气金属镁的接触面积以加速其化学反应，应将氯化锰研磨成一定粒度的粉末，但粒度过细，加入镁融体中时粉末会随烟气跑掉，造成无益损失并降低锰的实收率，如粒度过粗，则反应接触面积减少，反应不完全，既影响锰的实收率，也会使中间合金锭中留有部分夹渣。一般情况下，无水氯化锰粉末的粒度应在2-10毫米。粉末状的无水氯化锰应放置在干燥器中以备用。在坩埚中，将镁锭升温熔化，并使融体温度达到700-900℃之间，此时可将粉末状的无水氯化锰加入融体中，使之发生下列化学反应。

镁融体温度过低，反应不完全，造成锰损失，降低锰的实收率;如融体温度太高，则反应进行过分激烈，会造成火花四溅，既造成金属烧损，又恶化了工作条件，增加了不安全因素。在向镁融体加入氯化锰时，为使反应完全，应边加入边进行搅拌。待全部氯化锰加完后，停止搅拌，稍静止后即可铸造成锭。铸造可采用现有的各种铸造方式。

为了减少合金锭的氧化，减少铸锭夹渣，可采用低压铸造。低压铸造是采用低压的保护性气体例如二氧化硫、氩气、氮气及氮气和微量氟化硫（SF₆）混合气体等。将熔融合金熔液压出，在铸铁模内冷却成铸块，混合气体的压力一般在0.3大气压左右。

使用本发明提出的镁锰中间合金的制作方法所生产的镁锰中间合金，其中，锰与镁基本上都是呈固溶状态，锰的实收率高，一般可达87%左右，在合适条件下最高可达98%以上。铸锭成分均匀，无夹杂，用这种中间合金生产的含锰的镁合金时，合金的锰偏析可明显减少，镁的烧损量也明显减小。

下面以非限定性实施例将进一步描述本发明的实施方式及其效果。

〔1〕    使用电解锰及金属镁锭为原料制作中间合金。按2%Mn-Mg（重量百分数）的成分分别配料。先将金属镁锭加热熔化，并升温到800℃，然后，在搅拌的条件下将电解锰逐渐加入融体中，在800℃下保持约10分钟后，将熔融液体铸造成锭。铸锭宏观分析表明，中间合金中的锰大部分与镁为机械混合状态。用这种中间合金配制生产含锰的镁合金时，锰的实收率较低，仅为30%。同时镁合金锭中，有明显的锰偏析和夹渣现象，合金锭中间比边缘，上层较底层的锰含量分别低0.5-1%。这种明显的锰偏析势必影响合金的性能。

将镁锭加热熔化，升温到850℃的情况下得到的中间合金锭，其中镁锰的固溶部分有所增加，但仍有相当大量的机械混合物，所以在用其制造含锰的镁合金时，仍出现明显的锰偏析。

〔2〕    使用含结晶水氯化锰，镁锭为原料制作中间合金。