本發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：
鋅錳中間合金可以用作熱浸鍍鋅，來調控鋅液中的錳含量，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存在較大的差異，純Zn的熔點和沸點分別為419.6℃和907℃，金屬錳的熔點為1246℃。兩種金屬的熔點差別較大，并且錳的熔點高于鋅的沸點。當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，易引起鋅的揮發以及錳的氧化。因此在熔煉時必須采取一些特殊的措施。
現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，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，所制備的鋅錳中間合金的錳含量較低，影響其使用范圍。
根據不同壓強下，金屬的沸點不同；增加鋅液的壓強，可以提高鋅的沸點。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，提高鋅的沸點，減少鋅的揮發，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。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題：提高鋅錳中間合金制備過程中鋅的沸點溫度，減少鋅液的揮發，制備含錳量較高的鋅錳中間合金。
本發明主要采用以下技術方案解決上述問題：
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)和氮氣罐的減壓閥(3)；調節氮氣壓強，使氣壓表(4)顯示為0.2～0.3MPa；通過氮氣對爐體進行吹掃，排除爐體中的空氣；
步驟3：關閉爐蓋(1)、澆口(9)及閥門(8)；當爐內的金屬鋅熔化后，繼續升溫到650～700℃，然后調節氮氣罐的減壓閥，使爐內的壓強處于1～10MPa；
步驟4：中頻爐繼續加熱，升溫至900～1200℃，保溫1小時，確保錳完全擴散進鋅液中；
步驟5：中頻爐降溫至600～650℃，關閉氮氣罐減壓閥(3)，打開閥門(8)，緩慢排除爐腔內的氮氣，使爐腔內的壓強降至大氣壓；
步驟6：打開爐蓋，對合金熔體進行攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內的鋅錳合金熔液進行澆注。
優選的，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加入，可加快錳在鋅液中的擴散，縮短熔煉時間。
優選的，爐內氣壓的控制方式：升壓的過程，采用梯度形式逐步升高到目標壓強，如每增加0.5～1MPa，穩定1-2分鐘后繼續增加，直至增加至目標壓強。
本發明的工作原理是：
在不同壓強下，金屬的沸點不同；增加鋅液的壓強，可以提高鋅的沸點，減少高溫下鋅液的揮發。本發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，提高鋅的熔煉溫度，增加錳在鋅中的溶解度，同時可使錳更易擴散溶解到鋅液中，制備含錳量較高的鋅錳中間合金。
本發明的技術效果：
采用增壓的方法可以提高鋅液的沸點和熔煉溫度，抑制鋅液的揮發。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5.0～20.0wt％的鋅錳中間合金。
附圖說明
圖1為本發明的一種制備鋅錳中間合金的方法裝置的結構示意圖。
圖中，1為爐蓋；2為高壓氮氣罐；3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
下面結合附圖1及具體的實施例，對本發明進行進一步說明。
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)；然后打開氮氣的減壓閥(3)，氮氣的壓強控制為0.2MPa，對爐體中的空氣進行吹掃，排除干凈爐體中的空氣；接著關閉爐蓋(1)、閥門(8)和澆口(9)；當爐內升溫到700℃時，調節氮氣罐的減壓閥，使爐內處于2MPa左右的高壓；然后繼續升溫至800℃，保溫1小時后，確保錳都擴散進鋅液中。然后降低熔體溫度至500℃，關閉氮氣減壓閥(3)，打開閥門(8)，以0.2MPa的壓強緩慢排除爐內的氮氣，降低爐腔內的壓強至大氣壓；最后打開爐蓋(1)，對熔體進行輕微的攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內的鋅錳合金熔液進行澆注。所得鋅錳中間合金經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)；然后打開氮氣的減壓閥(3)，氮氣的壓強控制為0.2～0.3MPa，對爐體中的空氣進行吹掃，排除干凈爐體中的空氣；接著關閉爐蓋(1)、閥門(8)和澆口(9)；當爐內升溫到700℃時，調節氮氣罐的減壓閥，使爐內處于5MPa左右的高壓；然后繼續升溫至900℃，保溫1小時后，確保錳都擴散進鋅液中。然后降低熔體溫度至600℃，關閉氮氣減壓閥(3)，打開閥門(8)，以0.2～0.3MPa的壓強緩慢排除爐內的氮氣，降低爐腔內的壓強至大氣壓；最后打開爐蓋(1)，對熔體進行輕微的攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內的鋅錳合金熔液進行澆注。所得鋅錳中間合金經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)；然后打開氮氣的減壓閥(3)，氮氣的壓強控制為0.2～0.3MPa，對爐體中的空氣進行吹掃，排除干凈爐體中的空氣；接著關閉爐蓋(1)、閥門(8)和澆口(9)；當爐內升溫到700℃時，調節氮氣罐的減壓閥，使爐內處于10MPa左右的高壓；然后繼續升溫至1000℃，保溫1小時后，確保錳都擴散進鋅液中。然后降低熔體溫度至650℃，關閉氮氣減壓閥(3)，打開閥門(8)，以0.2～0.3MPa的壓強緩慢排除爐內的氮氣，降低爐腔內的壓強至大氣壓；最后打開爐蓋(1)，對熔體進行輕微的攪拌，撇除表面的浮渣，最后打開澆道口(9)，對爐內的鋅錳合金熔液進行澆注。所得鋅錳中間合金經ICP分析其含錳量為19.5wt％。
雖然，上文中已經用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。