鋁合金熔煉過程中常見夾雜及凈化技術(shù)研究

鋁合金熔煉過程中常見夾雜及凈化技術(shù)研究

摘

要：鋁合金熔煉過程中會產(chǎn)生夾雜，采用過濾方式進(jìn)行處理可以減少雜物量。當(dāng)這些雜物被帶到鑄錠環(huán)節(jié)，必然影響加工配料質(zhì)量，產(chǎn)品性能也受到影響。所以，要明確產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因并做好凈化工作，以提高鋁材產(chǎn)品質(zhì)量，本論文著重于研究鋁合金熔煉過程中常見夾雜以及科學(xué)有效的凈化技術(shù)。Keys：鋁合金；熔煉；常見夾雜；凈化技術(shù)引言

熔煉鋁合金熔煉的時候，其中有空氣或者夾雜是不可避免的，但是如果不采取有效措施及時解決，就會形成氧化物雜質(zhì)。為了解決這方面的問題，就要采用科學(xué)有效的凈化技術(shù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量[1]。一、鋁合金氧化夾雜類型（一）鋁熔體夾渣

用鍋爐對鋁合金熔煉的時候，會有團(tuán)簇出現(xiàn)，或者為灰色顆粒狀，或者有聚集物且面積很大，這是由于鋁熔體處于高溫環(huán)境下，接觸到空氣環(huán)境以及水蒸氣的時候發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)，其在超過750攝氏度的環(huán)境中，就會形成菱形六面體，呈現(xiàn)出黑色，形狀不規(guī)則，硬度非常高，影響后續(xù)的產(chǎn)品加工質(zhì)量，甚至使用的加工器具也會被損壞[2]。（三）表面形成氧化膜

鋁合金熔煉以及澆注的過程中，在熔煉體表面會形成氧化膜，其不僅是連續(xù)性的，而且有較高致密性，促使內(nèi)部熔體不能繼續(xù)氧化。進(jìn)入到澆筑環(huán)節(jié)，液體中有氧化膜，并且破裂，就會形成氧化膜夾渣。氧化膜的形成時間不同，其中有不同的成分，所以氧化物的色彩不同。氧化膜經(jīng)過高溫熔煉之后，就會呈現(xiàn)出黑色或者深灰色。當(dāng)處于熔煉階段，氧化膜的顏色比較淺。

各個國家的專家對此進(jìn)行研究，明確因為有氧化膜的存在，導(dǎo)致熔體中含有大量氫元素，降低材料力學(xué)性能。對鋁合金中氧化膜夾渣形成的原理明確之后，就可以在熔鑄階段對其采取有效應(yīng)對措施。通常而言，容易出現(xiàn)氧化膜的部位是鑄錠頭部與尾部，繼續(xù)加工中，鑄錠就會被黑色的物質(zhì)包著。

對于這方面的問題要有效解決，就要在熔煉階段采用最有效除渣方法。當(dāng)然也可以采用鑄造方式解決，能夠?qū)A渣有效清除。通過高溫精煉方式也能夠?qū)A渣問題解決，但是，要保證清潔環(huán)保，不能對環(huán)境造成污染。（三）鋁熔體含有氣體

在鋁熔體會含有80%-90%的氫氣，同時也會含有氮氣和氧氣等等。氫與固態(tài)鋁之間不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，但是其溶解性很強，能夠融入到液態(tài)鋁中，而且隨著溫度的升高，溶解性就更好、固相線上的氫溶解度比較高，可以達(dá)到0.65ml／100g，相線下的氫溶解度比較低，為0.034ml/l00g，固體中氫溶解度與液體中氫溶解度不同，差值是比較大的，可以達(dá)到19.1倍。溶解度不同，熔體中就會有氫氣溢出來，當(dāng)對氫氣施加壓力的時候，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過表面張力，也超過液體靜壓力，就會形成氣泡，鑄件以及鑄錠中有針孔形成。所以，對鋁合金熔體進(jìn)行凈化的時候，需要重點解決含氫量問題[3]。二、鋁合金熔煉中的凈化技術(shù)（一）過濾技術(shù)

凈化過程中應(yīng)用過濾技術(shù)，就是使用中性材料或者活性材料將凈化器具制造出來，以過濾鋁溶體，將固態(tài)夾雜物從溶體中分離出來。采用這種方法去除夾雜物，如果為氫氣，效果不是很好，僅僅是少量去除，所以，使用過濾技術(shù)的同時還要結(jié)合使用吹氣技術(shù)。在各種過濾技術(shù)中，剛玉管以及泡沫陶瓷板的使用效果最好。其中剛玉管的過濾效率非常高，但是操作復(fù)雜且價格高。泡沫陶瓷板則操作方便且過濾效果良好，價格也更能夠接受，因此超過一半的經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家對鋁合金熔體進(jìn)行過濾過程中應(yīng)用。現(xiàn)在，箱式泡沫陶瓷過濾板是比較常用的，其具備一個重要功能，就是對氣體預(yù)熱。當(dāng)有鋁液通過濾板的時候，機械設(shè)備就可以發(fā)揮過濾功能，將鋁體夾雜物阻隔并分離出去[4]。（二）吹氣技術(shù)

吹氣技術(shù)也被稱為氣泡浮游技術(shù)，采用該工藝對鋁熔體凈化，能夠?qū)⑵渲械臍錃馊コ?。具體的操作中，就是將惰性氣體通入到鋁熔體中，形成氣泡，基于分壓差對氫氣產(chǎn)生作用，氫氣逐漸擴散到氣泡中，氣泡上浮之后同時排除。應(yīng)用氣泡吸附氧化的夾雜，除雜目標(biāo)得以實現(xiàn)。

這個設(shè)備有兩個石磨的氣體旋轉(zhuǎn)噴嘴，轉(zhuǎn)子所發(fā)揮的作用是促使氣體變成分散的氣泡，而且非常小，在轉(zhuǎn)子的攪動下，氣泡均勻分散，氣體與液體接觸面變大。鋁液中氣泡需要長距離運動和長時間停留，隨著不斷增加的氣體體積，就會有氧化夾雜物和氣體吸附出來，漂浮在溶體表面，由此去除氣體以及各種雜質(zhì)。（三）溶劑法

鋁合金熔煉中采用溶劑法，需要將溶劑加入到熔體中，之后經(jīng)過物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)之后，能夠去除氣體以及雜質(zhì)。熔體氧化膜有很好的吸附功能，能夠?qū)Ψ墙饘賷A雜物溶解，因此具有去除雜物的能力。在溶劑與夾雜物之間會有界面張力存在，隨著張力的增加，溶劑會有更強的吸附力，去除雜物的能力就會更強[5]。當(dāng)前旋轉(zhuǎn)噴粉工藝技術(shù)是比較先進(jìn)的，與溶劑法結(jié)合使用，發(fā)揮惰性氣體的作用借助，將粉末狀溶劑噴入其中，就可以對鋁合金凈化處理。這種方法的凈化效果非常好，但是不同的生產(chǎn)階段需要使用相應(yīng)的溶劑，成本有所增加，雜質(zhì)引入幾率也會相應(yīng)地增加。（四）非吸附凈化技術(shù)

采用非吸附凈化技術(shù)，就是實施真空處理或者靜置處理。實施靜置處理方法，就是進(jìn)行鋁熔體澆鑄之前靜置一段時間，由于夾雜物密度比較高，已經(jīng)超過鋁熔體，其會沉淀，這樣就可以將夾雜物分離，夾雜物顆粒不是很大的情況下就能夠有效去除。采用真空處理技術(shù)，就是保溫爐有一定密閉度的情況下，將熔體放入其中，此時會生成大量的氣泡并上浮，并同時漂浮在表面，就能夠有效去除。采用這種方法處理，能夠降低鋁熔體中的氫氣量，但是處理的過程中需要使用真空密封設(shè)備，其價格非常高，熔體溫度嚴(yán)重?fù)p耗，因此不能獲得良好效果。結(jié)束語：

通過上面的研究可以明確，鋁合金熔煉中，夾雜問題是需要重點解決的，否則容易造成鋁合金基體連續(xù)性下降，缺乏塑性，包括韌性以及耐蝕性都不是很好，必然減低工藝性能，產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。所以，要了解鋁合金熔體夾雜種類以及原因，采用有效凈化技術(shù)解決。Reference：[1]陳亞仁.鋁合金熔體在線凈化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用[J].福建工程學(xué)院學(xué)報，2021，019(6):41-42.[2]楊糧華，韋錦玲，滕家正，等.ADC12再生鋁合金鑄態(tài)組織及熱處理工藝研究[J].文淵(小學(xué)版)，2020，000(6):788-789.[3]張輝，孫彥華，岳有成，等.再生鋁合金熔體凈化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].鑄造技術(shù)，2020，