铝合金添加剂技术工艺发展分析

第一节 铝合金添加剂基本生产技术、工艺或流程

以锰铝合金添加剂的生产过程为例

高性能锰铝合金添加剂生产工艺流程图

高性能锰铝合金添加剂生产工艺是采用粒度适宜的高纯电解金属锰粉和高纯金属铝粉，添加自行研制的高效、环保助熔剂和一定量的粘结剂，密闭混合均匀，经锻压成型、成品处理，计量包装。生产工艺中选用高效环保的助熔剂和适当的粘结剂是其重要核心技术之一。锻压成型是制取锰添加剂产品的关键工序，选用先进的锻压设备也是本工艺核心竞争力的关键。产品形式按客户需求可压制成圆饼状或球形。圆饼状产品采用巴西引进的高效四柱液压锻压机生产。该设备适用于可塑性差的材料压制工艺，特别是粉末冶金成型、冷(热)压金属成型，可实现调整、手动及自动各种工作方式，机器的工作压力、压制速度、保压，均可根据工艺进行调整。锻轧设备的关键部件是压模，它的设计与质量好坏直接关系到产品成型的效果与效率。

第二节 铝合金添加剂新技术研发、应用情况

随着铝加工及铝合金工业不断发展,铝合金的研制被列为重点发展的技术,合金化是铝合金生产工艺流程中重要的一环。铝合金常用的合金元素有:硅、铁、铜、锰、镁、铬、镍、锌、钒、钛等。一些低熔点或溶解度大的合金元素如镁、铜等可以直接加入铝熔体中,而大部分熔点高的合金元素如铁、镍、锰等,需要制成Al-Fe、Al-Ni、Al-Mn等中间合金添加剂。目前,国内外普遍以金属添加剂的形式向铝液中添加合金元素,因此铝合金添加剂的研制开发也成为铝工业研究的重点。

第三节 铝合金添加剂国外技术发展现状

20世纪90是年代，随着能源短缺的加剧和环保问题的日益突出，欧美一些铝业大国对使用添加剂产品进行了技术改进，原材料由两种变为三种：（1）合金元素粉末（2）不吸湿无钠熔剂粉末；（3）纯铝粉。添加剂的配比也出现三种情况，第一种是合金元素与铝粉，不含熔剂；第二种是合金元素粉末、熔剂粉末和铝粉；第三种是合金元素粉末与熔剂。但在技术上，对于熔剂的组成 仍处于封闭状态。目前，欧洲和美洲大规模使用的添加剂由合金元素粉末、少量熔剂粉末和铝粉构成，大大降低了熔剂中有害元素的作用。全球著名的铝加工企业Novelis公司在世界各地的铝加工厂则完全使用无熔剂的添加剂，其规格为：单块直径60mm、块重200g。

在成型和包装方面，LSM公司生产的饼状添加剂使用7MN压力机压制、压制前对模具进行润滑，内包装材料采用无氯塑料袋。LSM公司的Rotherham厂采用机械包装，而Foseco的Tamworth工厂采用手工包装，包装台是一块电加热的铁板，温度可控，包装膜的一面涂有热固性胶结剂，铁板温度控制在可使胶结剂产生粘结作用即可，这种包装形式实际上使添加剂与空气隔绝。目前，欧洲和美洲使用的添加剂中压块直径为90mm，但塑料包装膜在使用过程中会产生大量烟气，目前国外的添加剂在压制过程中会产生大量的烟气，目前国外的添加剂在压制过程中减少或避免使用塑料制品、单块无包装，每摞用铝箔包装，以减少对环境的污染。

第四节 铝合金添加剂技术开发热点分析

目前，国内有多种锰添加剂，主要由金属粉末和助熔剂组成，普遍使用助熔剂为卤化物盐类的传统添加剂。大致分为以下几类：氯盐(NaCl、KCl、MgCl2等)、氟盐(NaF、KF、MgF2、Na3AlF6等)、碳酸盐(Na2CO3、K2CO3、CaCO3等)、硫酸盐(Na2SO4、K2SO4等)、硝酸盐(NaNO3、KNO3等)等[3]。它虽然解决了以铝基中间合金方式添加的问题，但含有钠、氯、氟等元素，不仅给环境带来污染，还会影响人体健康，另外还普遍存在实收率低，熔化时间长的缺点，限制了在某些铝合金中的应用。因此开发出高性能、环保的铝合金添加剂将是以后的研发热点。

第五节 铝合金添加剂国内外技术比较

国内外铝合金添加剂技术工艺产别主要体现在原料上。

国内的铝合金添加剂原料是合金元素粉末和卤化物助熔剂（如氯盐NaCl、KCl、MgCl2等、氟盐NaF、KF、MgF2、Na3AlF6等、碳酸盐Na2CO3、K2CO3、CaCO3等、硫酸盐Na2SO4、K2SO4等、硝酸盐NaNO3、KNO3等)。而国外现阶段的铝合金添加原料是合金元素粉末、不吸湿无钠熔剂粉末、纯铝粉。

在经过大致相同的混合、压制、成型、包装过程之后，生产出的铝合金添加剂的成分配比是不一样的。国内的铝合金添加剂最终是由合金元素和卤化物助熔剂构成，而国外的添加剂则由新型的非卤化物助熔剂和合金元素构成。

国外一些企业已经不再使用助熔剂，直接采用合金粉末和铝粉直接混合压制成型，这使得最后的添加剂中不再含有助熔剂成分。

第六节 铝合金添加剂未来技术发展趋势

铝合金添加剂相对于传统的铝合金中间，在使用过程中有更大的优势，近年来其应用越来越广泛。一些企业和研究机构开始着力进行铝合金添加剂的研发。未来铝合金的发展趋势体现在以下几个方面：

1、原料方面，未来铝合金添加剂的生产中会减少甚至不使用助熔剂，助熔剂中含有氯、钠等元素，不仅给环境带来污染，还严重影响人体健康。通过减少助熔剂的使用，可以生产出更加环保、健康的铝合金添加剂，从而为生产出环保健康的铝合金制品打下基础。

2、在成型包装方面，未来铝合金添加剂会减少塑料制品的使用，这样可以有效地减少或避免压制过程中有害气体的产生，从而做到绿色生产，保护工厂社区环境。

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