تکه های منگنز الکترولیتی چیست؟
تکه های فلزی منگنز الکترولیتی که معمولاً به EMM کوتاه می شوند، با الکترولیز محلول سولفات منگنز تولید می شوند و به صورت تکه های نازک و شکننده با محتوای منگنز 99.7 درصد یا بالاتر در درجه متالورژی تحویل داده می شوند. هنگامی که به آلومینیوم مذاب اضافه می شود، فرم پوسته به سرعت و به طور یکنواخت حل می شود، به همین دلیل است که صنعت آلومینیوم بزرگترین مصرف کننده این ماده است. درجه خلوص کمتر به فولادسازی و تولید سایر ترکیبات منگنز می رسد.
استفاده غالب از درجه خلوص بالا به عنوان یک افزودنی آلیاژی در آلیاژهای آلومینیومی فرفورژه و ریخته گری است که در آن منگنز بسته به خانواده آلیاژ در محدوده 0.5 تا 1.5 درصد وزنی اضافه می شود. ناخالصی‌های آهن و گوگرد رسانایی الکتریکی و پرداخت سطح را کاهش می‌دهند، بنابراین EMM مشخص‌شده برای آلیاژ آلومینیوم محدودیت‌های سختی برای این عناصر دارد.
چگونه منگنز آلیاژهای آلومینیوم را تغییر می دهد
منگنز پراکنده های بین فلزی ظریفی مانند Al6Mn را در داخل ماتریس آلومینیوم تشکیل می دهد. این ذرات مرزهای دانه را سنجاق می‌کنند و تبلور مجدد را به تاخیر می‌اندازند، بنابراین استحکام کششی و سختی را بدون از دست دادن شکل‌پذیری ناشی از سخت شدن بیش از حد ماتریس افزایش می‌دهند.
چهار اثر در عمل مهم است. استحکام: پراکنده ها تسلیم و استحکام کششی را افزایش می دهند در حالی که آلیاژ قابل کار می ماند. مقاومت در برابر خوردگی: منگنز اکسید سطح را تثبیت می کند و مقاومت در برابر حفره در محیط های دریایی و اسیدی ملایم را بهبود می بخشد، که برای مخازن ذخیره مواد شیمیایی و کشتی سازی بسیار مهم است. پایداری حرارتی: سنجاق مرز دانه تضعیف را در دمای بالا محدود می کند و از استفاده در مبدل های حرارتی و اجزای موتور پشتیبانی می کند. کارایی: ساختار دانه های تصفیه شده خطر ترک خوردن در هنگام نورد و اکستروژن را کاهش می دهد.
آلیاژهای کلیدی آلومینیوم با استفاده از EMM
| آلیاژ | محتوای منگنز | کاربرد معمولی |
|---|---|---|
| 3003 | حدود 1.2 درصد | قوطی های نوشیدنی، ورق سقف، پانل های HVAC |
| 3004 | حدود 1.3 درصد | بدنه قوطی، مخازن سوخت خودرو، ظروف |
| 5083 و سری 5000 دیگر | منگنز با منیزیم | بدنه کشتی، سازه های دریایی، مخازن تحت فشار جوش داده شده |
| A380 و آلیاژهای ریخته گری مرتبط | تا حدود 0.5 درصد | محفظه های دایکاست، کاهش پارگی داغ، سیالیت بهتر |
در سری 5000، منگنز با منیزیم کار می کند تا جوش پذیری و مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی را بهبود بخشد، به همین دلیل است که صفحه درجه بندی دریایی برای بدنه ها و سازه های دریایی بر این ترکیب متکی است. در آلیاژهای ریخته گری، افزودن منگنز پارگی گرم را کاهش می دهد و سیالیت را در طول ریخته گری بهبود می بخشد.
مزایا نسبت به سایر منابع منگنز
خلوص بالا. محتوای منگنز 99.7 درصد یا بیشتر، آهن، گوگرد و فسفر را در سطوح پایین نگه می دارد و از هدایت و کیفیت سطح محافظت می کند.
اندازه ذرات یکنواخت حتی تکه های اندازه به طور مداوم حل می شوند، بنابراین ترکیب تجزیه و تحلیل شده هر گرما با هدف بدون مناطق غنی از منگنز محلی مطابقت دارد.
کارایی هزینه. افزودن منگنز مقدار عناصر آلیاژی گران‌تری مانند مس یا نیکل را که برای رسیدن به یک سطح استحکام مورد نیاز است، کاهش می‌دهد.
ذوب تمیز. گاز کم و محتوای کم سرباره تخلخل و جذب در مذاب را محدود می کند.
کاربرد در بسته بندی، حمل و نقل و انرژی
سبک وزن در طراحی خودرو یک محرک قوی است، زیرا آلومینیوم تقویت شده با منگنز جایگزین اجزای فولادی شده و جرم خودرو را کاهش می دهد. بسته بندی آلومینیومی قابل بازیافت، از جمله آلیاژهای بدنه قوطی منگنز، همچنان در بخش غذا و نوشیدنی به رشد خود ادامه می دهد. فن‌آوری باتری نیز تقاضای جدیدی را ایجاد می‌کند، با آلیاژهای آلومینیوم منگنز که برای بدنه‌های سبک وزن باتری و قطعات ساختاری در خودروهای الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته‌اند، جایی که همان مزایای تقویت و پایداری حرارتی اعمال می‌شود.
ورق و صفحه آلومینیوم تولید شده از این آلیاژها معمولاً دارای گواهی ASTM B209 است که ورق و صفحه آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم را می پوشاند و ترکیب و ویژگی های مکانیکی پنجره ها را که افزودنی منگنز باید برآورده کند، ثابت می کند.
مشخصات و مدیریت از همین منطق پیروی می کنند. تکه های منگنز الکترولیتی در کیسه های فله یا درام هایی با گواهی آنالیز شامل منگنز، آهن، گوگرد، فسفر، سلنیوم و سیلیکون عرضه می شوند. پوسته ها در هوای مرطوب مرطوب هستند، بنابراین ذخیره سازی باید خشک باشد و کیسه ها باید پس از استفاده جزئی دوباره بسته شوند. به طور معمول به مذاب در کوره اضافه می شود تا در کوره نگهدارنده، به طوری که پراکندگی و انحلال قبل از ریخته گری کامل می شود.
سوالات متداول
س: خلوص تکه های منگنز الکترولیتی چیست؟
EMM گرید متالورژی معمولاً در 99.7 درصد منگنز یا بالاتر با آهن، گوگرد و فسفر کاملاً کنترل شده مشخص می شود تا خواص آلومینیوم تخریب نشود.
س: چه مقدار منگنز به آلومینیوم اضافه می شود؟
بیشتر آلیاژهای تجاری از وزنی بین 0.5 تا 1.5 درصد منگنز استفاده می کنند که 3003 نزدیک به 1.2 درصد و 3004 نزدیک به 1.3 درصد است.
س: چرا به جای شمش منگنز از پولک استفاده می شود؟
پولک ها نسبت سطح به حجم بالایی دارند، بنابراین به سرعت و به طور یکنواخت در آلومینیوم مذاب حل می شوند و تجزیه و تحلیل یکنواخت تری نسبت به مواد افزودنی درشت به دست می دهند.
س: منگنز برای مقاومت در برابر خوردگی چه می کند؟
منگنز اکسید سطح محافظ را تثبیت می کند و در سری 5000 با منیزیم، مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی را در خدمات دریایی بهبود می بخشد.
س: آیا منگنز الکترولیتی در خارج از آلومینیوم استفاده می شود؟
بله مواد درجه پایین در فولادسازی و در تولید نمک ها و ترکیبات منگنز استفاده می شود، در حالی که EMM با خلوص بالا عمدتاً برای آلیاژ آلومینیوم محفوظ است.
س: پولک ها چگونه باید ذخیره شوند؟
مواد را در کیسه ها یا درام های دربسته و دور از هوای مرطوب و رطوبت خشک نگه دارید و قبل از ریخته گری به حمام کوره اضافه کنید تا انحلال کامل شود.
