铝合金熔炼过程中常见夹杂及净化技术研究

铝合金熔炼过程中常见夹杂及净化技术研究

摘

要：铝合金熔炼过程中会产生夹杂，采用过滤方式进行处理可以减少杂物量。当这些杂物被带到铸锭环节，必然影响加工配料质量，产品性能也受到影响。所以，要明确产生这种现象的原因并做好净化工作，以提高铝材产品质量，本论文着重于研究铝合金熔炼过程中常见夹杂以及科学有效的净化技术。Keys：铝合金；熔炼；常见夹杂；净化技术引言

熔炼铝合金熔炼的时候，其中有空气或者夹杂是不可避免的，但是如果不采取有效措施及时解决，就会形成氧化物杂质。为了解决这方面的问题，就要采用科学有效的净化技术，以提高产品质量[1]。一、铝合金氧化夹杂类型（一）铝熔体夹渣

用锅炉对铝合金熔炼的时候，会有团簇出现，或者为灰色颗粒状，或者有聚集物且面积很大，这是由于铝熔体处于高温环境下，接触到空气环境以及水蒸气的时候发生化学反应产生晶体结构，其在超过750摄氏度的环境中，就会形成菱形六面体，呈现出黑色，形状不规则，硬度非常高，影响后续的产品加工质量，甚至使用的加工器具也会被损坏[2]。（三）表面形成氧化膜

铝合金熔炼以及浇注的过程中，在熔炼体表面会形成氧化膜，其不仅是连续性的，而且有较高致密性，促使内部熔体不能继续氧化。进入到浇筑环节，液体中有氧化膜，并且破裂，就会形成氧化膜夹渣。氧化膜的形成时间不同，其中有不同的成分，所以氧化物的色彩不同。氧化膜经过高温熔炼之后，就会呈现出黑色或者深灰色。当处于熔炼阶段，氧化膜的颜色比较浅。

各个国家的专家对此进行研究，明确因为有氧化膜的存在，导致熔体中含有大量氢元素，降低材料力学性能。对铝合金中氧化膜夹渣形成的原理明确之后，就可以在熔铸阶段对其采取有效应对措施。通常而言，容易出现氧化膜的部位是铸锭头部与尾部，继续加工中，铸锭就会被黑色的物质包着。

对于这方面的问题要有效解决，就要在熔炼阶段采用最有效除渣方法。当然也可以采用铸造方式解决，能够将夹渣有效清除。通过高温精炼方式也能够将夹渣问题解决，但是，要保证清洁环保，不能对环境造成污染。（三）铝熔体含有气体

在铝熔体会含有80%-90%的氢气，同时也会含有氮气和氧气等等。氢与固态铝之间不会产生化学反应，但是其溶解性很强，能够融入到液态铝中，而且随着温度的升高，溶解性就更好、固相线上的氢溶解度比较高，可以达到0.65ml／100g，相线下的氢溶解度比较低，为0.034ml/l00g，固体中氢溶解度与液体中氢溶解度不同，差值是比较大的，可以达到19.1倍。溶解度不同，熔体中就会有氢气溢出来，当对氢气施加压力的时候，远远超过表面张力，也超过液体静压力，就会形成气泡，铸件以及铸锭中有针孔形成。所以，对铝合金熔体进行净化的时候，需要重点解决含氢量问题[3]。二、铝合金熔炼中的净化技术（一）过滤技术

净化过程中应用过滤技术，就是使用中性材料或者活性材料将净化器具制造出来，以过滤铝溶体，将固态夹杂物从溶体中分离出来。采用这种方法去除夹杂物，如果为氢气，效果不是很好，仅仅是少量去除，所以，使用过滤技术的同时还要结合使用吹气技术。在各种过滤技术中，刚玉管以及泡沫陶瓷板的使用效果最好。其中刚玉管的过滤效率非常高，但是操作复杂且价格高。泡沫陶瓷板则操作方便且过滤效果良好，价格也更能够接受，因此超过一半的经济发达国家对铝合金熔体进行过滤过程中应用。现在，箱式泡沫陶瓷过滤板是比较常用的，其具备一个重要功能，就是对气体预热。当有铝液通过滤板的时候，机械设备就可以发挥过滤功能，将铝体夹杂物阻隔并分离出去[4]。（二）吹气技术

吹气技术也被称为气泡浮游技术，采用该工艺对铝熔体净化，能够将其中的氢气去除。具体的操作中，就是将惰性气体通入到铝熔体中，形成气泡，基于分压差对氢气产生作用，氢气逐渐扩散到气泡中，气泡上浮之后同时排除。应用气泡吸附氧化的夹杂，除杂目标得以实现。

这个设备有两个石磨的气体旋转喷嘴，转子所发挥的作用是促使气体变成分散的气泡，而且非常小，在转子的搅动下，气泡均匀分散，气体与液体接触面变大。铝液中气泡需要长距离运动和长时间停留，随着不断增加的气体体积，就会有氧化夹杂物和气体吸附出来，漂浮在溶体表面，由此去除气体以及各种杂质。（三）溶剂法

铝合金熔炼中采用溶剂法，需要将溶剂加入到熔体中，之后经过物理反应和化学反应之后，能够去除气体以及杂质。熔体氧化膜有很好的吸附功能，能够对非金属夹杂物溶解，因此具有去除杂物的能力。在溶剂与夹杂物之间会有界面张力存在，随着张力的增加，溶剂会有更强的吸附力，去除杂物的能力就会更强[5]。当前旋转喷粉工艺技术是比较先进的，与溶剂法结合使用，发挥惰性气体的作用借助，将粉末状溶剂喷入其中，就可以对铝合金净化处理。这种方法的净化效果非常好，但是不同的生产阶段需要使用相应的溶剂，成本有所增加，杂质引入几率也会相应地增加。（四）非吸附净化技术

采用非吸附净化技术，就是实施真空处理或者静置处理。实施静置处理方法，就是进行铝熔体浇铸之前静置一段时间，由于夹杂物密度比较高，已经超过铝熔体，其会沉淀，这样就可以将夹杂物分离，夹杂物颗粒不是很大的情况下就能够有效去除。采用真空处理技术，就是保温炉有一定密闭度的情况下，将熔体放入其中，此时会生成大量的气泡并上浮，并同时漂浮在表面，就能够有效去除。采用这种方法处理，能够降低铝熔体中的氢气量，但是处理的过程中需要使用真空密封设备，其价格非常高，熔体温度严重损耗，因此不能获得良好效果。结束语：

通过上面的研究可以明确，铝合金熔炼中，夹杂问题是需要重点解决的，否则容易造成铝合金基体连续性下降，缺乏塑性，包括韧性以及耐蚀性都不是很好，必然减低工艺性能，产品质量受到影响。所以，要了解铝合金熔体夹杂种类以及原因，采用有效净化技术解决。Reference：[1]陈亚仁.铝合金熔体在线净化系统关键技术创新及应用[J].福建工程学院学报，2021，019(6):41-42.[2]杨粮华，韦锦玲，滕家正，等.ADC12再生铝合金铸态组织及热处理工艺研究[J].文渊(小学版)，2020，000(6):788-789.[3]张辉，孙彦华，岳有成，等.再生铝合金熔体净化技术的发展现状[J].铸造技术，2020，