Очистка расплавленного алюминия

10 сентября Очистка расплавленного алюминия

Posted at 07:58h in SEO by AdTech 0 Comments

0 Likes

Очистка расплавленного алюминия

Пленка из оксида алюминия обладает низкой проницаемостью для атомов водорода, что замедляет реакцию взаимодействия расплава с атмосферной влагой.
При толщине пленки 1–10 микрон газообмен между металлом и окружающей средой практически прекращается.
На состав сплава в значительной степени влияет состав пленки.
Все элементы, ускоряющие окисление алюминия (магний, литий, натрий, стронций, кальций), повышают проницаемость оксидной пленки для водорода.
Легирующие элементы (медь, цинк, кремний) практически не влияют на газообмен.
Они в некоторой степени разрыхляют оксидную пленку и, таким образом, способствуют более быстрому насыщению сплавов водородом.

На водородную проницаемость оксидной пленки существенное влияние оказывает состав атмосферы над расплавом.
Проницаемость пленки значительно возрастает при наличии в газовой среде Cl₂, C₂Cl₆, BF₄, SiF₄, фреонов и других галогенов. Хлориды, обладающие высокой аффинностью к алюминию, адсорбируются, проникают под оксидную пленку и разрушают её в результате образования газообразного хлорида алюминия.
Фториды вступают в менее активное взаимодействие с алюминием. Взаимодействуя с оксидной пленкой, они способствуют дегидратации её поверхности и десорбции молекул и атомов кислорода.
Обладая высокой адсорбционной способностью, фториды занимают высвободившиеся активные центры на пленке и образуют оксифторидные комплексы типа Al₂O₂F₂, которые препятствуют проникновению кислорода и водяного пара в расплав, а также делают пленку тонкой и проницаемой для водорода.
Жидкие флюсы, содержащие фториды, также разрушают оксидную пленку и способствуют дегазированию расплавов.

Компания «Adtech China» поставляет алюминий установка для дегазации и очищающий флюс для очистки расплавленного алюминия. (sales@adtechamm.com)

При очистке расплавленного алюминия растворенный водород, выделяющийся в процессе кристаллизации расплава, приводит к образованию газовой и газоусадочной пористости в отливках.
С увеличением концентрации водорода пористость отливок увеличивается.
Склонность алюминиевых сплавов к газовой пористости определяется степенью перенасыщения твёрдого раствора водородом, которая выражается отношением η – (Cg – Stv) / Stv, где Cg и Stv — концентрации водорода в жидкой и твёрдой фазах сплава, см³/100 г. Газовая пористость не образуется, когда Cn = sr.
Степень пересыщения твердого раствора увеличивается с ростом скорости охлаждения.

Для каждого сплава существуют предельные концентрации водорода, при концентрациях ниже которых при заданных скоростях охлаждения в отливках не образуются газовые поры.
Так, например, для предотвращения образования газовых пор при закалке толстостенных отливок из сплава Al-7% Si содержание водорода в расплаве не должно превышать 0,15 см³ на 100 г. Максимальное содержание водорода в дюралюмине составляет 0,12–0,18 см³ на 100 г в зависимости от интенсивности охлаждения во время кристаллизации.

Защита расплавов алюминия от окисления и поглощения водорода обеспечивается путем плавки под флюсами в слабоокисляющей атмосфере.
В качестве флюса для покрытия при плавке большинства сплавов, содержащих не более 2% Mg, используется смесь хлоридов натрия и калия (45% NaCl и 55% KCl) в количестве 1–2% от массы заряда.
Состав флюса соответствует твердому раствору с минимальной температурой плавления 660 °C.
Для этой цели также рекомендуется использовать более сложный поток (табл. 12).

В качестве флюса для нанесения покрытий на алюминиево-магниевые сплавы используются карналлит (MgCl₂·KCl) и смеси карналлита с 40–50% хлорида бария или 10–15% фторида кальция.
Если использование флюса невозможно, защита от окисления осуществляется путем добавления бериллия (0,03–0,05%).
Защитные флюсы широко используются при плавке сплавов в отражательных печах.
Для предотвращения взаимодействия с влагой принимаются меры по её удалению с внутренней поверхности плавильных печей и литейного оборудования, из рафинирующих и модифицирующих флюсов; инструменты для плавки и литья подвергаются прокаливанию и окраске, а шихтовые материалы — нагреву, очистке и сушке.
Однако, как бы тщательно ни защищали расплав, при плавке на воздухе он всегда оказывается загрязнённым оксидами, нитридами, карбидами, включениями шлака и флюса, а также водородом, поэтому перед разливкой в формы его необходимо очистить.

Для очистки алюминиевых сплавов от взвешенных неметаллических включений и растворенного водорода применяются седиментация, продувка инертными и активными газами, обработка хлоридными солями и флюсами, вакуумирование, фильтрация через сетчатые и гранулярные фильтры, а также электрофлюсовая рафинация.
В качестве самостоятельного процесса седиментация может применяться в тех случаях, когда разница в плотности достаточно велика, а размер частиц не слишком мал. Однако в таких случаях процесс протекает медленно, требует более высокого расхода топлива и оказывается неэффективным.
Очистка расплавов путем продувки инертными или активными газами основана на двух процессах: диффузии растворенного газа в пузырьки, а также на действии пузырьков, вытесняющих и выталкивающих включения и мелкие пузырьки газа. Чем меньше размер пузырьков продувочного газа и чем более равномерно они распределены по объему расплава, тем успешнее проводится рафинирование. В связи с этим особого внимания заслуживает метод обработки.