鋁與鋁合金凈化

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1、....頁眉鋁及鋁合金液的凈化1鋁合金液凈化的目的：排除鋁或鋁合金液中的氣體或是夾雜物；探討鋁合金液體中氣體和夾雜物的來源及其相互關系。2鋁液中氣體和夾雜物的來源：經(jīng)研究分析，鋁液中的氣體成分主要是氫氣（約占80%-90%），其余是氮氣，氧氣，一氧化碳等。氫氣主要來源于鋁液與水蒸氣的反應。生產(chǎn)中的使用的任何工具，溶劑等，即使烘干，但相對于鋁液來說仍然是潮濕的，還會使其吸氫。氫在鋁液中以兩種形式存在：（1）約占90%的氫分解為原子狀態(tài)溶解在鋁液中，稱溶解氫；（2）約占10%的氫以分子狀態(tài)吸附于夾雜物的表面或是縫隙中，稱吸附型。鋁液中的夾雜物除來自爐料外，還來自融化澆注過程中鋁與氧

2、反應所形成的氧化物。鋁液表面有1層氧化膜，接近熔點時，不僅厚度增加，而且結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化；面向鋁液的一側(cè)是致密的，對鋁液有保護作用，但背向鋁液的一側(cè)則是疏松的，內(nèi)部形成大量微小的氣孔，并被鋁液中，氫，氧，水汽所充滿。如果將液膜攪入鋁液中，不僅增加鋁液夾雜物，同時也增加氣體。3鋁液凈化的原則和方法：通過對鋁合金溶液中氣體，夾雜物來源及相互關系分析，以尋求最佳的凈化方法，同時還必須要有合理的鑄造工藝相配合，才能防止在鑄件中才生氣空和夾雜物，以獲得優(yōu)質(zhì)健全的鑄件。消除鋁鑄件中的氣孔和夾雜物的工藝原則，有人概括為“防，排，溶”?！胺馈薄?...頁腳.....頁眉要精選熔化使用的爐料，

3、嚴防水汽及各種臟物進入熔爐中?！芭拧薄捎镁珶拕﹥艋X液，排除鋁液中的氫氣和氧化夾雜物?！叭堋薄褪鞘逛X液中的氫在凝固時，能夠部分地甚至全部地固溶在合金組織內(nèi)，不致以氣孔的形式存在于鑄件中。當采用金屬型鑄造、壓鑄、低壓鑄造、反壓鑄造、擠壓鑄造等工藝時，即使品質(zhì)較差的鋁液，也能獲得無氣孔的合格鑄件。鋁合金凈化方法按其作用原理可分為吸附凈化和非吸附凈化2個基本類型。1　吸附凈化法吸附凈化是指通過鋁熔體直接與吸附劑(如各種氣體、液體、固體精煉劑及過濾介質(zhì))相接觸,使吸附劑與熔體中的氣體和固態(tài)氧化夾雜物發(fā)生物理化學或機械作用,達到除氣、除雜的目的。屬于吸附凈化的方法有吹氣法、過

4、濾法和熔劑法等。吹氣法又稱氣泡浮游法,它是將惰性氣體(如氮氣、氬氣等)通入到鋁熔體內(nèi)部,形成氣泡,熔體中的氫在分壓差的作用下擴散進這些氣泡中,并隨氣泡的上浮而被排除,達到除氣的目的。氣泡在上浮的過程中還能吸附部分氧化夾雜,起到除雜的作用。過濾法是讓鋁熔體通過中性或活性材料制造的過濾器,以分離懸浮在熔體中的固態(tài)夾雜物的凈化方法。過濾材質(zhì)一般使用玻璃布、剛玉球以及泡沫陶瓷。過濾法主要是去除熔體中的夾雜物,除氫效果甚微,所以在實際應用中,過濾法往往與吹氣法相結(jié)合。....頁腳.....頁眉熔劑法是在鋁合金熔煉過程中,將熔劑加入到熔體內(nèi)部,通過一系列物理化學作用,達到除氣除雜的目的。除

5、了以除氣除雜為主要目的的熔劑外,還有一些其他的熔劑,如覆蓋劑、清渣劑等2　非吸附凈化法非吸附凈化是指不依靠向熔體中加吸附劑,而通過某種物理作用(如真空、超聲波、密度差等)改變金屬氣體系統(tǒng)或金屬夾雜物系統(tǒng)的平衡狀態(tài),從而使氣體和固體夾雜物從鋁熔體中分離出來的方法。屬于非吸附凈化的方法有靜置處理、真空處理和超聲波處理等。靜置處理是指將鋁熔體在澆注前靜置一段時間,由于夾雜物的密度比鋁熔體的大,所以夾雜物會自發(fā)下沉,從而達到從熔體中分離的目的,小顆粒的夾雜很難用該方法除去。真空處理是將熔體置于有一定真空度的密閉保溫爐內(nèi),利用氫在熔體中和氣氛中的分壓差,使熔體中的氫不斷生成氣泡,并上浮逸

6、出液面而被除去的方法。超聲波處理是利用超聲波在熔體中的空化作用,使液相連續(xù)性破壞成孔穴,該孔穴使溶解在鋁液中的氣體聚集在一起,超聲波彈性振蕩促使氣泡的結(jié)晶核心形成,并促使氣泡聚集到一定尺寸,從而保證氣體的析出。由于超聲波發(fā)生器的局限性,該方法很難處理大批量的鋁熔體,限制了其工業(yè)應用。4國內(nèi)外常用鋁熔體凈化處理工藝：1真空處理在熔煉溫度范圍內(nèi),鋁液表面有致密的γ....頁腳.....頁眉-Al2O3膜存在,阻礙氫的析出,因此,必須清除表層氧化膜的阻礙作用才能獲得好的除氣效果。真空處理是物理凈化的一種方法。包括靜態(tài)真空除氣和動態(tài)真空除氣。靜態(tài)真空除氣是在真空處理的同時,在熔體表面撒

7、上一層溶劑,以便使氫氣通過氧化膜除氣,除氣效果并不是很好。相對于靜態(tài)真空除氣而言,這是一種以除氣為主的凈化處理方法。其工藝過程是先將真空爐抽成10mmHg的真空,然后打開進料口密封蓋,把從保溫爐來的鋁熔體借真空抽力噴入真空室內(nèi),噴入真空室內(nèi)的熔體,呈細小彌散的液滴,因而,溶解在鋁液中的氫能快速擴散出去,鈉被蒸發(fā)燃燒掉。經(jīng)動態(tài)真空處理后的鋁熔體氫溶解度低于0.12mL/(100gAl)。動態(tài)真空除氣工藝的優(yōu)點是：除氣效果好、無公害、處理過程造渣少;缺點是:除其它有害雜質(zhì)的效果差,不能實現(xiàn)連續(xù)處