本發(fā)明涉及合金的制備方法，具體涉及一種制備鋅錳中間合金的方法。

背景技術(shù)：

鋅錳中間合金可以用作熱浸鍍鋅，來調(diào)控鋅液中的錳含量，也可用于配置其它含鋅和錳元素的合金。由于金屬鋅和錳的熔沸點(diǎn)存在較大的差異，純Zn的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為419.6℃和907℃，金屬錳的熔點(diǎn)為1246℃。兩種金屬的熔點(diǎn)差別較大，并且錳的熔點(diǎn)高于鋅的沸點(diǎn)。當(dāng)制備含錳量較高的鋅合金時，需要較高的熔煉溫度，其熔煉溫度可能接近或高于鋅的沸點(diǎn)，易引起鋅的揮發(fā)以及錳的氧化。因此在熔煉時必須采取一些特殊的措施。

現(xiàn)在制備鋅錳中間合金的主要方法是在熔煉過程中，在鋅液表面覆蓋一層有氯化物組成的混合鹽。鋅液表面熔融的混合鹽，可以隔絕空氣防止鋅的氧化和揮發(fā)，但熔鹽的添加會影響熔爐的使用壽命。另外采用熔鹽覆蓋法制備時，熔煉的溫度也不能超過鋅的沸點(diǎn)，所制備的鋅錳中間合金的錳含量較低，影響其使用范圍。

根據(jù)不同壓強(qiáng)下，金屬的沸點(diǎn)不同；增加鋅液的壓強(qiáng)，可以提高鋅的沸點(diǎn)。提出一種新的鋅錳中間合金的制備方法，在制備過程中通過對鋅液施加較高的壓強(qiáng)，提高鋅的沸點(diǎn)，減少鋅的揮發(fā)，同時提高熔煉溫度，增加鋅錳中間合金中的錳含量，制備含錳量較高的鋅錳中間合金。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：提高鋅錳中間合金制備過程中鋅的沸點(diǎn)溫度，減少鋅液的揮發(fā)，制備含錳量較高的鋅錳中間合金。

本發(fā)明主要采用以下技術(shù)方案解決上述問題：

一種制備鋅錳中間合金的方法，包括以下步驟：

步驟1：將金屬鋅和錳從爐蓋(1)裝入中頻爐(6)中，其中含錳5.0～20.0wt％，其余為鋅；

步驟2：打開爐體的閥門(8)和氮?dú)夤薜臏p壓閥(3)；調(diào)節(jié)氮?dú)鈮簭?qiáng)，使氣壓表(4)顯示為0.2～0.3MPa；通過氮?dú)鈱t體進(jìn)行吹掃，排除爐體中的空氣；

步驟3：關(guān)閉爐蓋(1)、澆口(9)及閥門(8)；當(dāng)爐內(nèi)的金屬鋅熔化后，繼續(xù)升溫到650～700℃，然后調(diào)節(jié)氮?dú)夤薜臏p壓閥，使?fàn)t內(nèi)的壓強(qiáng)處于1～10MPa；

步驟4：中頻爐繼續(xù)加熱，升溫至900～1200℃，保溫1小時，確保錳完全擴(kuò)散進(jìn)鋅液中；

步驟5：中頻爐降溫至600～650℃，關(guān)閉氮?dú)夤逌p壓閥(3)，打開閥門(8)，緩慢排除爐腔內(nèi)的氮?dú)?，使?fàn)t腔內(nèi)的壓強(qiáng)降至大氣壓；

步驟6：打開爐蓋，對合金熔體進(jìn)行攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內(nèi)的鋅錳合金熔液進(jìn)行澆注。

優(yōu)選的，金屬鋅和錳的加入方式，鋅以塊體的形式加入，錳以50-200目的粉末狀形式加入。其中錳以粉末狀的形態(tài)加入，可加快錳在鋅液中的擴(kuò)散，縮短熔煉時間。

優(yōu)選的，爐內(nèi)氣壓的控制方式：升壓的過程，采用梯度形式逐步升高到目標(biāo)壓強(qiáng)，如每增加0.5～1MPa，穩(wěn)定1-2分鐘后繼續(xù)增加，直至增加至目標(biāo)壓強(qiáng)。

本發(fā)明的工作原理是：

在不同壓強(qiáng)下，金屬的沸點(diǎn)不同；增加鋅液的壓強(qiáng)，可以提高鋅的沸點(diǎn)，減少高溫下鋅液的揮發(fā)。本發(fā)明在鋅錳中間合金制備過程中通過對鋅液施加較高的壓強(qiáng)，提高鋅的熔煉溫度，增加錳在鋅中的溶解度，同時可使錳更易擴(kuò)散溶解到鋅液中，制備含錳量較高的鋅錳中間合金。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

采用增壓的方法可以提高鋅液的沸點(diǎn)和熔煉溫度，抑制鋅液的揮發(fā)。熔煉溫度的提高，可以增加金屬錳在鋅液中的溶解度，可精確制備含錳量達(dá)5.0～20.0wt％的鋅錳中間合金。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種制備鋅錳中間合金的方法裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1為爐蓋；2為高壓氮?dú)夤蓿?為減壓閥；4為氣壓表；5為氣壓表；6為中頻爐；7為合金熔體；8為閥門；9為澆注口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1及具體的實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。

實施例1：制備含5wt％錳的鋅錳中間合金，其制備步驟為：首先將按目標(biāo)比例配置的金屬塊狀鋅和100目的粉末錳通過爐蓋(1)裝入中頻爐(6)中，打開爐體的閥門(8)、澆口(9)；然后打開氮?dú)獾臏p壓閥(3)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)控制為0.2MPa，對爐體中的空氣進(jìn)行吹掃，排除干凈爐體中的空氣；接著關(guān)閉爐蓋(1)、閥門(8)和澆口(9)；當(dāng)爐內(nèi)升溫到700℃時，調(diào)節(jié)氮?dú)夤薜臏p壓閥，使?fàn)t內(nèi)處于2MPa左右的高壓；然后繼續(xù)升溫至800℃，保溫1小時后，確保錳都擴(kuò)散進(jìn)鋅液中。然后降低熔體溫度至500℃，關(guān)閉氮?dú)鉁p壓閥(3)，打開閥門(8)，以0.2MPa的壓強(qiáng)緩慢排除爐內(nèi)的氮?dú)?，降低爐腔內(nèi)的壓強(qiáng)至大氣壓；最后打開爐蓋(1)，對熔體進(jìn)行輕微的攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內(nèi)的鋅錳合金熔液進(jìn)行澆注。所得鋅錳中間合金經(jīng)ICP分析其含錳量為4.8wt％。

實施例2：制備含10wt％錳的鋅錳中間合金，其制備步驟為：首先將按目標(biāo)比例配置的金屬塊狀鋅和100目的粉末錳通過爐蓋(1)裝入中頻爐(6)中，打開爐體的閥門(8)、澆口(9)；然后打開氮?dú)獾臏p壓閥(3)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)控制為0.2～0.3MPa，對爐體中的空氣進(jìn)行吹掃，排除干凈爐體中的空氣；接著關(guān)閉爐蓋(1)、閥門(8)和澆口(9)；當(dāng)爐內(nèi)升溫到700℃時，調(diào)節(jié)氮?dú)夤薜臏p壓閥，使?fàn)t內(nèi)處于5MPa左右的高壓；然后繼續(xù)升溫至900℃，保溫1小時后，確保錳都擴(kuò)散進(jìn)鋅液中。然后降低熔體溫度至600℃，關(guān)閉氮?dú)鉁p壓閥(3)，打開閥門(8)，以0.2～0.3MPa的壓強(qiáng)緩慢排除爐內(nèi)的氮?dú)?，降低爐腔內(nèi)的壓強(qiáng)至大氣壓；最后打開爐蓋(1)，對熔體進(jìn)行輕微的攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內(nèi)的鋅錳合金熔液進(jìn)行澆注。所得鋅錳中間合金經(jīng)ICP分析其含錳量為9.5wt％。

實施例3：制備含20wt％錳的鋅錳中間合金，其制備步驟為：首先將按目標(biāo)比例配置的金屬塊狀鋅和100目的粉末錳通過爐蓋(1)裝入中頻爐(6)中，打開爐體的閥門(8)、澆口(9)；然后打開氮?dú)獾臏p壓閥(3)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)控制為0.2～0.3MPa，對爐體中的空氣進(jìn)行吹掃，排除干凈爐體中的空氣；接著關(guān)閉爐蓋(1)、閥門(8)和澆口(9)；當(dāng)爐內(nèi)升溫到700℃時，調(diào)節(jié)氮?dú)夤薜臏p壓閥，使?fàn)t內(nèi)處于10MPa左右的高壓；然后繼續(xù)升溫至1000℃，保溫1小時后，確保錳都擴(kuò)散進(jìn)鋅液中。然后降低熔體溫度至650℃，關(guān)閉氮?dú)鉁p壓閥(3)，打開閥門(8)，以0.2～0.3MPa的壓強(qiáng)緩慢排除爐內(nèi)的氮?dú)?，降低爐腔內(nèi)的壓強(qiáng)至大氣壓；最后打開爐蓋(1)，對熔體進(jìn)行輕微的攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內(nèi)的鋅錳合金熔液進(jìn)行澆注。所得鋅錳中間合金經(jīng)ICP分析其含錳量為19.5wt％。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。