Cosa sono i fiocchi elettrolitici di manganese
Le scaglie metalliche di manganese elettrolitico, solitamente abbreviate in EMM, sono prodotte mediante elettrolisi della soluzione di solfato di manganese e consegnate come scaglie sottili e fragili con un contenuto di manganese pari o superiore al 99,7% nel grado metallurgico. Le scaglie si dissolvono rapidamente e in modo uniforme quando vengono aggiunte all'alluminio fuso, motivo per cui l'industria dell'alluminio è il maggiore consumatore di questo materiale. I gradi di purezza inferiori sono destinati alla produzione dell'acciaio e alla produzione di altri composti del manganese.
L'uso dominante del grado di elevata purezza è come additivo legante nelle leghe di alluminio lavorato e fuso, dove il manganese viene aggiunto in un intervallo compreso tra circa lo 0,5% e l'1,5% in peso a seconda della famiglia di leghe. Le impurità di ferro e zolfo degradano la conduttività elettrica e la finitura superficiale, pertanto l'EMM specificato per le leghe di alluminio prevede limiti severi su questi elementi.
Come il manganese cambia le leghe di alluminio
Il manganese forma fini dispersidi intermetallici come Al6Mn all'interno della matrice di alluminio. Queste particelle fissano i bordi dei grani e ritardano la ricristallizzazione, quindi aumentano la resistenza alla trazione e la durezza senza la perdita di duttilità che deriva dall'eccessivo-indurimento della matrice.
Nella pratica contano quattro effetti. Resistenza: i dispersidi aumentano lo snervamento e la resistenza alla trazione mentre la lega rimane lavorabile. Resistenza alla corrosione: il manganese stabilizza l'ossido superficiale e migliora la resistenza alla vaiolatura in ambienti marini e leggermente acidi, che è fondamentale per i serbatoi di stoccaggio chimico e la costruzione navale. Stabilità termica: il fissaggio ai bordi dei grani limita l'indebolimento alle alte temperature, supportandone l'uso negli scambiatori di calore e nei componenti del motore. Lavorabilità: la struttura a grana raffinata riduce il rischio di fessurazioni durante la laminazione e l'estrusione.
Principali leghe di alluminio che utilizzano EMM
| Lega | Contenuto di manganese | Applicazione tipica |
|---|---|---|
| 3003 | circa l'1,2%. | Lattine per bevande, lastre per coperture, pannelli HVAC |
| 3004 | circa l'1,3%. | Corpi di lattine, serbatoi di carburante per autoveicoli, contenitori |
| 5083 e altre serie 5000 | manganese con magnesio | Scafi di navi, strutture marine, recipienti a pressione saldati |
| A380 e relative leghe da fusione | fino a circa lo 0,5%. | Alloggiamenti pressofusi, ridotta lacerazione a caldo, migliore fluidità |
Nella serie 5000, il manganese collabora con il magnesio per migliorare la saldabilità e la resistenza alla tensocorrosione, motivo per cui le piastre di grado marino per scafi e strutture offshore si affidano a questa combinazione. Nelle leghe da colata l'aggiunta di manganese riduce la lacerazione a caldo e migliora la fluidità durante la pressofusione.
Vantaggi rispetto ad altre fonti di manganese
Elevata purezza. Un contenuto di manganese pari o superiore al 99,7% mantiene ferro, zolfo e fosforo a bassi livelli, proteggendo la conduttività e la qualità della superficie.
Granulometria uniforme. I fiocchi di dimensioni uniformi si dissolvono in modo coerente, quindi la composizione analizzata di ciascun calore corrisponde al target senza zone locali ricche di manganese.
Efficienza dei costi. L'aggiunta di manganese riduce la quantità di elementi leganti più costosi come rame o nichel necessari per raggiungere un determinato livello di resistenza.
Fusione pulita. Il basso contenuto di gas e scorie limita la porosità e la raccolta di inclusioni nella massa fusa.
Applicazioni nel settore degli imballaggi, dei trasporti e dell'energia
L’alleggerimento nella progettazione automobilistica è un fattore determinante, poiché l’alluminio rinforzato al manganese sostituisce i componenti in acciaio e riduce la massa del veicolo. Gli imballaggi in alluminio riciclabili, comprese le leghe per il corpo delle lattine contenenti manganese, continuano a crescere nel settore alimentare e delle bevande. Anche la tecnologia delle batterie sta aprendo una nuova domanda, con le leghe di alluminio al manganese esplorate per alloggiamenti di batterie leggeri e parti strutturali nei veicoli elettrici, dove si applicano gli stessi vantaggi di rafforzamento e stabilità termica.
Lamiere e piastre di alluminio prodotte da queste leghe sono normalmente certificate ASTM B209, che copre lamiere e piastre di alluminio e leghe di alluminio e fissa le finestre di composizione e proprietà meccaniche che un'aggiunta di manganese deve soddisfare.
Le specifiche e la gestione seguono la stessa logica. Le scaglie di manganese elettrolitico vengono fornite in sacchi o fusti sfusi con un certificato di analisi che copre manganese, ferro, zolfo, fosforo, selenio e silicio. I fiocchi sono igroscopici in aria umida, quindi la conservazione deve essere asciutta e i sacchetti devono essere richiusi dopo l'uso parziale. L'aggiunta viene normalmente effettuata alla massa fusa nel forno anziché nel forno di attesa, in modo che la dispersione e la dissoluzione siano complete prima della colata.
Domande frequenti
D: Qual è la purezza delle scaglie di manganese elettrolitiche?
L'EMM di grado metallurgico è generalmente specificato con un contenuto di manganese pari o superiore al 99,7%, con ferro, zolfo e fosforo strettamente controllati in modo che le proprietà dell'alluminio non vengano degradate.
D: Quanto manganese viene aggiunto all'alluminio?
La maggior parte delle leghe commerciali utilizza tra lo 0,5% e l'1,5% di manganese in peso, con 3003 vicino all'1,2% e 3004 vicino all'1,3%.
D: Perché utilizzare le scaglie anziché il lingotto di manganese?
Le scaglie hanno un elevato rapporto area superficiale/volume, quindi si dissolvono rapidamente e in modo uniforme nell'alluminio fuso e forniscono un'analisi più uniforme rispetto alle aggiunte di grumi grossolani.
D: Cosa fa il manganese per la resistenza alla corrosione?
Il manganese stabilizza l'ossido superficiale protettivo e, nella serie 5000 con il magnesio, migliora la resistenza alla tensocorrosione nel servizio marino.
D: Il manganese elettrolitico viene utilizzato al di fuori dell'alluminio?
SÌ. Il materiale di qualità inferiore viene utilizzato nella produzione dell'acciaio e nella produzione di sali e composti di manganese, mentre l'EMM ad elevata purezza è riservato principalmente alle leghe di alluminio.
D: Come devono essere conservati i fiocchi?
Conservare il materiale asciutto in sacchi o fusti sigillati, lontano da aria umida e umidità, e aggiungerlo al bagno del forno prima della colata in modo che la dissoluzione sia completa.
