铝合金熔体处理之精炼非吸附法综述
论述铝合金的熔体处理
论述铝合金的熔体处理1 前言铝及铝合金因其优异的性能被广泛应用于航天、航空、交通运输、建筑、包装、电子、印刷、装饰等众多国防和民用领域。
在金属材料中，铝合金的应用范围和用量仅次于铁，约占有色金属用量的1/3，随着铝及铝合金的大范围应用，对其性能要求也越来越高、越来越多样，而铝及铝合金的良好性能与其熔炼铸造是分不开的。
熔铸是铝加工的第一道工序，为后序的轧制、锻造、挤压等生产提供锭坯，铸锭质量的好坏直接与各种铝材的最终质量紧密相关，故要获得良好的构件，必须从熔体处理开始。
铝合金熔体净化处理是生产高质量的铝铸件的基本保证措施之一，也是提高铝合金综合性能的主要手段之一，对疏松、气孔、夹杂等的形成有重要影响，而且直接影响铝铸件的物理性能、机械性能以及使用性能。
2 熔体净化方法所谓净化处理就是就是采用各种措施使铝熔体中不希望存在的气体与固态物质降到所允许的范围以内，以确保材料的性能符合标准或某些特殊要求。
铝合金净化方法按其作用机理可分为吸附净化和非吸附净化两大基本类型。
2.1 吸附净化吸附净化主要是利用精炼剂的表面作用，当精炼剂（如各种气体、液体、固体精炼剂及过滤介质）在铝熔体中与氧化物夹杂或气体相接触时，杂质或气体被精炼剂吸附在其表面上，从而改变杂质的物理性质，随精炼剂一起被除去，以达到除气除杂的目的。
吸附净化的方法主要有：浮游法、熔剂法、过滤法等。
(1)浮游法浮游法也叫气体吹洗法，它是将气体通入到铝熔体内部，形成气泡，熔体中的氢在分压差的作用下扩散进这些气泡中，并随气泡的上浮而被排除，达到除气的目的。
浮游法主要包括惰性气体吹洗、活性气体吹洗混合气体吹洗以及氯盐净化等。
无毒精炼剂主要由硝酸盐等氧化剂和碳组成，在高温下反映生成氮气和二氧化碳都能起到精炼作用，由于其不产生刺激性气味的气体且精炼效果也好从而得到广泛应用。
(2)溶剂法熔剂法是在铝合金熔炼过程中，将熔剂加入到熔体内部，通过一系列物理化学作用，达到除气除杂的目的。
浅析提高铝合金熔体纯净度的方法
浅析提高铝合金熔体纯净度的方法铝及铝合金在熔炼过程中，表面极易被氧化生成Al2O3, 同时也极容易吸进气体，特别是氢气。
由于氢和氧化夹杂物的存在，会影响铸棒的纯净度，使铸棒产生气孔、夹渣等缺陷，容易造成后工序成品缺陷，特别是大铸锭铝棒，如果含氢量高或杂质含量高，极易在挤压过程中发生氢脆和膛模现象，对产品质量和生产效率有很大的危害。
因此，在实际生产中，我们需采用合理的净化方法提高铝熔体的纯净度，为后工序提供优质的铝棒。
铝熔体净化方法铝合金熔体的净化方法按其作用原理可分为吸附净化与非吸附净化两个基本类型。
吸附净化是通过铝熔体直接与吸附剂( 如各种气体、液体、固体精炼剂及过滤介质) 相接触, 使吸附剂与熔体中的气体及固体氧化夹杂物发生物理化学、物理或机械的作用, 达到除气除杂的目的。
如吹气法、过滤法、熔剂法等。
非吸附净化是指不依靠向熔体中加吸附剂, 而通过某种物理作用( 如真空、超声波、密度差等) , 改变金属与气体系统或金属与夹杂物系统的平衡状态, 从而使气体或固体夹杂物从铝熔体中分离出来。
如静置处理、真空处理、超声波处理等。
1 吹气法吹气法又称气泡浮游法, 是20世纪70 年代发展起来的铝熔体净化工艺，尤其对除氢有良好的效果。
它是将惰性气体( 如氮气、氩气等) , 通入到铝熔体内部, 形成气泡, 熔体中的氢在分压差的作用下扩散进这些气泡中, 并随气泡的上浮而被排除, 达到除气的目的。
气泡在上浮的过程中还能吸附部分氧化夹杂, 起到除杂的作用。
随着对熔体纯净度要求的提高，除氢技术也在不断的改善和发展，已从原始的单管喷吹到多孔吹头，发展到目前的旋转喷头。
20世纪80年代以来，采用旋转喷头吹气处理方法已成为国外先进的铝液净化技术的主要发展趋势，如美国联合碳化物公司研制的SNIF法，即旋转喷嘴惰性气体浮游法。
该设备设有两个石墨制的气体旋转喷嘴，气体通过喷嘴的转子形成细小分散的小气泡，同时随着转子搅动的熔体使气泡均匀的分散到整个熔体中，增加了气体与液体之间的接触面积，延长了气泡在铝液中的运动距离和停留时间，使气体体积增加，吸附熔体中的气体和氧化夹杂物浮游到熔体表面，从而达到除气、除杂的净化效果。
铝合金液熔体处理精练法(完整版)实用资料
铝合金液熔体处理精练法（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库《铝合金铸件铸造技术》课程教案铝合金液熔体处理—精炼法制作人：张保林陕西工业职业技术学院铝合金液熔体处理一、铝合金液的精炼处理概述铝合金熔体的净化是获得优质铸件的前提。
由于原材料和在熔炼、转送、浇铸过程中的吸气、氧化，铝合金液很容易受到溶解的氢、非金属夹杂物和多余的碱或碱土金属的污染，使浇注的铸件容易产生针孔、气孔、疏松、夹杂物等缺陷，并对铸件的力学性能、抗腐蚀性、气密性、阳极氧化性能及外观质量产生较大的损害。
因此，在浇铸前必须对其进行精炼净化，除气排夹杂物，以提高合金液的纯净度。
铝合金液的精炼方法很多，根据精炼机理，可分为吸附法和非吸附法两大类。
二、吸附精炼法吸附精炼法是依靠精炼剂产生的吸附作用达到除去氧化夹杂和气体的目的。
精炼作用仅发生在吸附界面上，不能对全部铝液发生作用，效果受到限制。
具体又分为浮游法和过滤法两种。
（1）浮游法浮游法的原理是向铝液中通入惰性气体（通常为氮、氩或加入盐类所产生的气体）产生大量的气泡，由于气泡中氢的分压为零，因此借助于铝液和气泡中氢分压之差氢便不断扩散进入气泡并上浮逸出液面。
与此同时，由于浸润性的差异，铝液中的夹杂物能被吸附在与之接触的气泡上，随之上浮而排除，从而达到除氢排夹杂的目的。
根据精炼剂的不同，浮游法分为通氮法、通氩法、通氯法和氯盐精炼法等。
①通氮精炼氮气价格便宜，常用于精炼铝合金，如图1所示。
但它存在的不足处是：为防止大量氮化物夹杂（如AlN、Mg3N2等）的形成，处理温度较低（700～730℃），从而限制了氢的扩散能力。
实验结果表明，在大气压下熔炼时氮气气泡只能吸入约为本身容0.1积氢，精炼效果受一定影响。
氮气纯度要求高，含有微量氧和水分会极大地降低精炼效果，有资料表明，含氧量为0.5%即可使除气效果降低40%。
②通氩精炼精炼温度可提高到760℃，有利于增强氢的扩散能力。
铸造铝合金的精炼处理及质量控制
目录1 绪论 (1)1.1 铸造铝合金的现状与发展趋势 (1)1.1.1 铸造合金的现状 (1)1.2 未来发展趋势 (2)2 铝及铝合金 (3)2.1 铝的概述 (3)2.1.1 铝的简介 (3)2.1.2 铝材的发展史 (3)2.2 铝材的性质 (5)3 铸造合金的熔炼 (6)3.1 铸造合金熔炼前准备 (6)3.2 铸件质量的相关因素 (6)3.3 熔炼导致的缺陷分析及防止 (8)3.4 铸造铝合金的浇铸 (9)4 铝合金精炼及变质处理 (11)4.1 精炼工艺选定及变质处理 (11)4.1.1 精炼工艺选定 (11)4.2 变质处理 (16)5 铸件质量检验 (22)5.1 铸造铝合金质量检验 (22)5.1.1 铸件检验程序及方法 (22)6 结论 (24)致谢 (25)参考文261绪论1.1 铸造铝合金的现状与发展趋势1.1.1铸造合金的现状铸造铝合金为传统的金属材料由于其密度小、比强度高等特点广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业。
随着现代工业及铸造新技术的发展对铸造铝合金需求量越来越大。
例如80年代末到90年代初在铸件总量停滞甚至下降的时候日本的铝铸件产量一直保持着年递10%左右的高增长率[1]。
又以汽车工业为例由于要降低能耗汽车需减重各国广泛地采用铝等有色铸件代替钢铁铸件。
到2001年小汽车总重将降低为800kg其中钢铁零部件为200kg铝合金零部件为275kg镁合金将增为40kg[2]。
而汽车零部件70%为铸件由此可以看出铸造铝合金的研究及应用将继续得到发展。
铸造铝合金的研究一直备受关注由于铝合金的熔点相对较低故许多学者以其为对象研究铸造过程的机理。
同时为全面发挥铝合金潜力在铝合金熔炼工艺及铸造工艺上的研究较多如:铝合金净化、变质、细化、合金化、纯化等这些先进的工艺技术研究旨在改善铸造合金的工艺性进一步提高合金的性能生产出优质铸件以满足人们对铸件的越来越高的要求。
此外许多特种铸造铝合金也相继研制出如高强度铸造铝合金ZL205A，Pb可达500MPa;耐热铸造铝合金ZL208使用温度为250～350℃[3]。
铝合金熔体净化工艺概述
陶瓷泡沫是近年来发展起来的新型陶瓷过滤材料，它是由氧 化铝和氧化铬等组成的陶瓷浆料，借助聚氨酯泡沫成型，再经干 燥、烧结而成。孔隙率高达 80%～90%。它的特点是使用方便， 过滤效果好，过滤时不需要很高的压头，价格便宜。
但陶瓷泡沫较脆，易破损，通常只能使用一次。为了增加过 滤效果，可采用双级过滤法，如DFU法等。
3、熔剂法
熔剂法是将熔剂加入到熔体内部，通过一系列物理化学作用，达到除气 除杂的目的。
熔剂的除杂能力是由熔剂对熔体中氧化夹杂物的吸附作用和溶解作用以 及熔剂与熔体之间的化学作用所决定的。因为氧化夹杂物是不被铝液润湿的， 二者之间的界面张力很小。
熔剂吸附熔体中的氧化夹杂后，能使系统的表面自由能降低，因此，熔 剂具有自动吸附氧化夹杂的能力，这种吸附作用是熔剂除杂的主要原因。熔 剂和夹杂物之间的界面张力愈小，而溶剂和金属的界面张力及铝液和夹杂物 之间的界面张力愈大，则熔剂的吸附性愈好，除杂作用愈强。
5、提高铝熔体净化效果的主要途径
避免片面追求低氢含量的倾向，才有利于开发研制更为有效的铝液净化新 技术。
在以除杂为主的净化方法中，过滤法一般是在除气后浇注前进行的（如 过滤网安放在浇口或流槽等处），其除杂机理主要是机械的和物理的作用， 对悬浮在熔体中微细夹杂的排除作用并不显著，并且该法难以实现先排杂后 除气的原则；
熔剂对氧化物的溶解作用是由熔剂的本性所决定的，通常，当熔剂的分 子结构与某些氧化物的分子结构相近或化学性质相近时，在一定温度下可以 产生互溶。
熔剂的除气作用主要表现在三个方面： 1）随络合物的除去而除去被氧化夹杂所吸收的部分络合氢； 2）熔剂产生分解或与熔体相互作用时形成气态产物，进行扩
散除氢，如产生AlCl3、N2、CO2和SiF4等； 3）由于熔体表面氧化膜被溶解而使得溶解的原子氢向大气扩
铝合金熔体的熔剂精炼
铝合金熔体的熔剂精炼 Revised as of 23 November 2020铝合金熔体的熔剂精炼本文介绍了熔剂精炼在铝合金熔体净化过程中的作用，熔剂的分类和要求，常用熔剂的组成，适用范围及使用方法等。
在铝及铝合金熔炼过程中，氢及氧化夹杂是污染铝熔体的主要物质。
铝极易与氧生成A1202或次氧化铝(Al2O及A10)．同时也极易吸收气体（H）其含量占铝熔体中气体总量的70—90％，而铸造铝合金中的主要缺陷——气孔和夹渣，就是由于残留在合金中的气体和氧化物等固体颗粒造成的。
因此，要获得高质量的熔体，不仅要选择正确合理的熔炼工艺，而且熔体的精炼净化处理也是很重要的。
铝及铝合金熔体的精炼净化方法较多，主要有浮游法、熔剂精炼法、熔体过滤法、真空法和联合法。
本文介绍熔剂精炼法在铝合金熔炼中的应用。
1熔剂的作用熔盐熔剂广泛地用于原铝和再生铝的生产，以提高熔体质量和金属铝的回收率[]。
熔剂的作用有四个：其一，改变铝熔体对氧化物(氧化铝)的润湿性，使铝熔体易于与氧化物(氧化铝)分离，从而使氧化物(氧化铝)大部分进入熔剂中而减少了熔体中的氧化物的含量。
其二，熔剂能改变熔体表面氧化膜的状态。
这是因为它能使熔体表面上那层坚固致密的氧化膜破碎成为细小颗粒，因而有利于熔体中的氢从氧化膜层的颗粒空隙中透过逸出，进入大气中。
其三，熔剂层的存在，能隔绝大气中水蒸气与铝熔体的接触，使氢难以进入铝熔体中，同时能防止熔体氧化烧损。
其四，熔剂能吸附铝熔体中的氧化物，使熔体得以净化。
总之，熔剂精炼的除去夹杂物作用主要是通过与熔体中的氧化膜及非金属夹杂物发生吸附，溶解和化学作用来实现的。
2熔剂的分类和选择2．1熔剂的分类和要求铝合金熔炼中使用的熔剂种类很多，可分为覆盖剂(防止熔体氧化烧损及吸气的熔剂)和精炼剂(除气、除夹杂物的熔剂)两大类，不同的铝合金所用的覆盖剂和精炼剂不同。
但是，铝合金熔炼过程中使用的任何熔剂，必须符合下列条件[]。
铝合金熔体净化工艺
铝合金熔体净化工艺3Ξ上海交通大学 蒋海燕ΞΞ 孙宝德 倪红军 丁文江摘 要 分析总结了各种铝合金熔体净化方法的技术特点,并简要介绍了最新发展的新工艺。
在旋转喷吹除氢的基础上,提出了一种脉冲进气法,可使喷吹出的气泡尺寸减小至μm 级,大大提高了气泡在熔体中的比表面积,与传统的恒压进气方式相比较,脉冲进气法可增加进气压力,减小转子转速,使熔体液面平稳并可削弱合泡现象。
关键词:铝合金 净化 工艺中图分类号:TF111.18 文献标识码:A 文章编号:1001-2449(2001)02-0048-02图1 连续净化装置示意图1 熔体净化方法铝合金净化方法按其作用原理可分为吸附净化和非吸附净化两个基本类型。
吸附净化是指通过铝熔体直接与吸附剂(如各种气体、液体、固体精炼剂及过滤介质)相接触,使吸附剂与熔体中的气体和固态氧化夹杂物发生物理化学的、物理的或机械的作用,达到除气、除杂的目的。
属于吸附净化的方法有:吹气法、过滤法、熔剂法等等。
非吸附净化是指不依靠向熔体中加吸附剂,而通过某种物理作用(如真空、超声波、密度差等),改变金属2气体系统或金属2夹杂物系统的平衡状态,从而使气体和固体夹杂物从铝熔体中分离出来的方法。
属于非吸附净化方法的有:静置处理、真空处理、超声波处理等。
1.1 吹气法吹气法又称气泡浮游法,它是将惰性气体(如氮气、氩气等),通入到铝熔体内部,形成气泡,熔体中的氢在分压差的作用下扩散进这些气泡中,并随气泡的上浮而被排除,达到除气的目的。
气泡在上浮的过程中还能吸附部分氧化夹杂,起到除杂的作用[1,2]。
吹气法是20世纪70年代发展起来的铝熔体净化工艺[3],主要用于除氢,按其气体导入方式,可分为单管吹气法、多孔喷头吹气法、固定喷吹法、旋转喷吹法。
吹气法的效果一方面取决于惰性气体的性质和纯度,更主要的取决于气泡的大小和气泡在熔体中的分散程度,如果吹入的气泡直径越小,分布越均匀弥散,则气泡比表面积越大、熔体中的氢扩散进气泡的路程越短、气泡上浮越慢、除气率越高,另外,还取决于吹气时间、吹气压力、吹气温度等工艺参数[4,5]。
铝及铝合金熔体净化方法研究
铝及铝合金熔体净化方法研究摘要：论述了国内外铝合金熔体净化工艺和净化剂的研究现状，并简要介绍了我国铝合金净化的行业现状，提出了铝熔体提高净化效果的主要途径及发展方向。
本文同时介绍了铝及铝合金熔炼过程中铝熔体中存在的可溶的和不溶的杂质氢及氧化物夹杂及其所造成的冶金缺陷，论述了铝熔体净化处理的重要性，分析了传统的铝熔体炉内分批净化处理所存在的不足，说明了先进的净化处理工艺产生的背景，从理论上阐明了铝熔体净化的机理，详细地分析了这些先进的净化处理工艺与设备的特点、处理效果及所存在的问题，指出了铝熔体净化处理工艺的发展方向。
关键词：熔体净化铝合金1 引言在航空航天等国防技术领域，大型铝合金构件的应用越来越多，对构件的要求越来越高，除了要保证其化学成分、力学性能和尺寸精度外，还不允许铸件有缩孔、气孔、渗漏、夹渣等缺陷。
铝合金熔体净化处理是生产高质量的铝铸件的基本保证措施之一，也是提高铝合金综合性能的主要手段。
铝合金熔体精炼效果对疏松、气孔、夹杂等的形成有重要影响，且直接影响铝铸件的物理性能、力学性能以及使用性能。
没有高质量的铝合金熔液，即使以后的变质、晶粒细化处理再有效，加工成形控制再先进，采取合理的铸造工艺以及热处理工艺，缺陷一旦从开始就产生，仍然会顽固地存在、难以弥补，高质量的铸件也是很难想象的。
因此，人们非常重视铸造铝合金熔体中的气体和夹杂物，并采取各种铝合金熔体净化措施排除气体和夹杂物[1-3]。
目前，铝合金熔体纯净化和均质细晶化的综合处理，被认为是获得优质铝合金必须解决的共性技术基础问题。
有许多相关的研究如：各种铝熔体除气去渣的净化方法（物理的和化学的），各种电、磁场对熔体的处理方法，研究合金熔体的结构及熔体的热历史对凝固组织的影响，快速凝固粉末冶金铝合金的研究等等。
铝合金熔体净化处理按处理所处的生产环节的不同，可将其分为炉内处理和炉外处理两大类。
铝合金熔体炉内净化技术按照净化作用的机理又可以分为吸附净化处理技术和非吸附净化处理技术。
铝合金的精炼
铝合金的精炼精炼：从熔体中除去气体、非金属夹杂物和有害元素，以获得优良金属液的工艺方法和操作过程。
精炼的目的：通过加入熔剂或气泡等介质的吸附作用去除杂质。
当金属熔化成分调整完毕后，接下来就是铝液的精炼工序。
铝合金精炼的目的是经过采取除气、除杂措施后获得高清洁度的、低含气量的合金液。
一气体及夹杂来源铝液中气体及氧化夹杂的主要来源是H2O，而H2O则是从搅入铝液的表面氧化膜上、炉料表面（特别是受潮气腐蚀的炉料）、熔化浇注工具以及精炼剂、变质剂、炉衬烘干及烧结不良等带入铝液。
而搅入铝液的氧化膜以及夹杂物较多的低品级炉料（如溅渣、碎块重熔锭）将在铝液中形成氧化物夹杂物。
为此，应从熔炼浇注过程中注意下列各点:①熔炼工具使用前应仔细地除去粘附在表面的铁锈、氧化渣、旧涂料层等脏物，然后涂上新涂料，预热烘干后方可使用。
熔化浇注工具和转运铝液的坩锅在使用前均应充分预热（包括大炉）。
②炉料炉料在使用前应保存在干燥处，如炉料已经受潮气腐蚀则在配料前进行吹砂以除去表面腐蚀层。
回炉料表面常常粘附砂子（SiO2）（主要是重力铸造和部分低压铸造使用砂芯），部分SiO2和铝液会发生下列反应：4 Al ＋ 3 SiO2→ 2 Al2O3＋ 3 Si所生成的Al2O3及剩余SiO2均在铝液中形成氧化夹杂，故在加这类料前也应经吹砂后使用。
由切屑、渣包等重熔铸成锭的三级回炉料中常含有较多氧化夹杂物及气体，故其使用量应受到严格的限制，一般不超过炉料总量的15%，对重要铸件则应完全不用。
炉料表面也不应有油污、切削冷却液等物，因为各种油脂都是具有复杂结构的碳氢化合物，油脂受热而带入氢。
炉料在加入铝液时必须预热至150～180℃以上，预热的目的一方面时是为了安全，防止铝液与凝结在冷炉料表面上的水分相遇而发生爆炸事故；另一方面是为防止将气体和夹杂物带入铝液。
③炼剂、变质剂因其中有些组元很易吸收大气中的水分而潮解，有些则本身含有结晶水。
因此，在使用前应经充分烘干，某些物质如ZnCl2则需经重熔去水份后方能使用。
铝合金熔体净化工艺概述
现代铝熔体熔剂净化机制认为: 只有首先着眼于铝液中氧化 夹杂物Al2O3为主的净化, 有效地降低夹杂含量, 尤其是悬浮在铝 液中的弥散状的夹杂物数量, 才能防止铝液增氢, 消除去氢障碍, 从而获得纯净的铝液, 浇出健全的铸件。
铝液表面氧化－吸氢现象和炉气中的PH2O及液面扰动程度有 关, 当净化温度不变, 表面Al2O3膜破裂时, 产生水气和铝液的反 应:
2Al+3H2O → Al2O3 +3H2 生成新的氧化膜, 氢溶入铝液中, 这一过程周而复始地循环 着，液面不断被更新, 污染。更新频率越高, 吸氢、造渣就越严 重。这就是单管或多孔吹头的缺点。
二、铝合金净化原理 1、去氢动力学条件
可归根为两条： 铝液中的空隙率； 气-液两相接触面积。
空隙率和气-液两相接触面积越大, 去氢动力学条件越好。 2、污染－净化动态平衡
去氢净化过程实际上由铝液内部去氢净化过程和铝液表面氧 化－吸氢过程即污染过程所组成, 净化效果由这两个方向相反的 过程的动态平衡所决定，人们往往只注意去氢净化过程而忘记表 面氧化－吸氢过程，因而得不到理想的效果。
4、铝合金精炼应遵循的原则：
消除气孔和氧化夹杂的工艺原则，可以概括为： “防”、“排”、“溶”三个字。 “防”就是严防水气及各种脏物进入熔池中。 “排”就是排除铝液中的氧化夹杂和氢气。 “溶”就是使铝液中的氢在凝固时能部分地甚至全部地固溶在合金
组织中, 不致在铸件中生成气孔。 安排和选择“防”、“排”、“溶”三套工艺措施在熔炼工艺上必
吸附净化方法有：吹气法、过滤法、熔剂法等。
铝合金熔体净化方法众多，按作用机理特征，可归纳如下：
铝合金精炼
精炼：从熔体中除去气体（对于铝熔体主要是氢气，占70-90%，主要来源见《铝合金熔铸生产技术问答》-p77）、夹杂物和有害元素，以获得优良金属液对的工艺方法和操作过程称为精炼，也称为净化。
按作用原理可分为：吸附精炼和非吸附精炼。
按精炼部位可分为炉内精炼、浇包精炼和在线式精炼（或炉外连续精炼）。
铝合金精炼剂从熔体中除去气体、夹杂物和有害元素的物质称为精炼剂。
按常温物态分：固态精炼剂（块状和粉末、液态精炼剂和气态精炼剂。
按作用分：覆盖剂、除气剂、精炼剂（又称复合净化剂）、打渣剂（又称渣铝分离剂）、清炉剂、除镁剂、除钠剂、除钙剂等。
气体精炼剂◎惰性气体：不与铝熔体反应且在熔体中不溶解或溶解极微的气体，如氩气、氮气等◎活性气体（能与熔体产生化学反应但不对铝熔体造成污染的气体，如氯气、氟利昂、六氟化硫等）◎混合气，如氮-氩、氩-氯、氮-氟利昂、氩-六氟化硫、氮-氯-一氧化氮等。
基本要求：保证达到预期精炼效果所必需的气体纯度。
固态和液态精炼剂（1）按组分：◎单组分溶剂：主要指氯盐精炼剂。
氯盐精炼剂通常具有挥发性大、沸点较低、精炼处理时反应比较激烈的特点；但氯盐一般都有吸湿性，反应最终产物氯化铝有一定毒性，污染环境。
对于某些氯盐还会增加金属杂质含量，其使用受到限制。
◎复合溶剂：指有两种或两种以上的单盐经混合或融合而成的盐类混合物。
只是铝材行业目前使用最广泛的一类精炼剂。
复合溶剂的基本要求：在加工温度范围内不产生有害于铝液的化学反应；有良好的精炼性，或覆盖性，或打渣性，或要求的去除金属杂质的性能；熔点应低于熔炼温度，并在液态下保持良好的流动性，不论哪种复合溶剂，都应便于铝液分离，且不黏附于炉壁和工具；密度应小于工作温度下铝液的密度；彻底干燥；来源充足，供应方便，价格便宜。
复合溶剂的配方原理：（1）表面张力与溶剂成分的关系；（2）熔点与溶剂成分的关系；（3）各成分的作用（2）按使用目的：◎防止氧化和吸气用的覆盖剂（要求小的表面张力和低的熔点）◎除氢脱气的除气剂◎除去氧化物夹杂用的净化剂◎除去钠、镁、钾、钙等杂质元素的元素清除剂◎清炉分离铝液用的除渣剂（对铝液有大的表面张力而对氧化渣要有较小的表面张力）◎细化变质用的变质剂铝及其合金中气体的来源氢在液态铝合金和固态铝合金的饱和溶解度相差近17倍，因此即使合金液含氢量很低,凝固时也会有大量的氢析出,在铸件中形成针孔和夹杂等缺陷。
浅谈铝及铝合金熔体中的熔体净化方法
浅谈铝及铝合金熔体中的熔体净化方法来源：艾特贸易网熔体净化就是利用物理化学的方法和相应的工艺措施，除掉液态金属中各种杂质以获得成分符合要求的金属熔体的工艺方法。
随着铝合金应用领域越来越广泛以及高性能铝合金的研制与问世，对铝合金熔体的净化技术提出了越来越高的要求。
铝熔体净化的方法很多，不同的方法有各自的优缺点，实际生产中应根据原料所含杂质情况及对产品的质量要求进行合理选择。
如果按净化工序所在位置，铝熔体净化方法可分为炉内精炼和炉外净化过程。
炉外净化过程也称在线精炼，就是从熔炼炉流放出的金属熔体在铸造成形之前进行的连续净化处理。
因为铝合金熔体炉内处理，在熔体转注过程中又有二次污染的可能，为了提高净化处理的效果和保证熔体成形前的质量稳定可靠，炉外连续净化处理得到了迅速发展。
根据对铸锭质量的要求，炉外在线精炼可选择采用以脱气为主、以除去非金属夹杂为主或同时兼顾脱气和除渣等不同工艺。
目前方法主要有：玻璃丝布过滤法、泡沫陶瓷过滤法、无烟连续脱气和净化法、旋转喷嘴惰性气体浮选法。
如果按净化处理的主要杂质种类，铝熔体净化方法可分为除渣精炼和脱气精炼。
(1)铝熔体的除渣精炼。
铝合金中的非金属夹杂主要是氧化物、氯化物、氮化物、硫化物以及硅酸盐等，它们大都以颗粒或薄膜状的独立相存在，对铝合金及制品性质产生很大的影响。
目前，普遍采用的除渣精炼方法主要有静置澄清法、浮选法、过滤法和熔剂法。
前三者分别利用密度差、吸附作用以及机械过滤作用的原理进行除渣。
而熔剂净化法则是在熔体中加入适当的熔剂，与熔体中的杂质发生物理化学反应，生成轻质固相组分进入渣中，在除渣操作中予以排除，使熔体得以净化。
(2)铝熔体的脱气精炼。
铝合金熔体中的气体主要是氢、氧、氮三种气体，而氢占80%~85%，因此，脱气精炼主要是指从熔体中去除氢气。
在熔炼过程中，必须尽可能地降低熔体中的氢含量，否则在铝合金制品中会出现气孔、缩孔、疏松等缺陷，影响制品的使用性能。
铝合金的精炼与净化技术
晶粒细化技术
铝合金的晶粒大小对其力学性能和加工性能有重要影响。通 过晶粒细化技术可以减小铝合金的晶粒尺寸，提高其力学性 能和加工性能。常用的晶粒细化剂包括铝钛硼、铝钛碳等。
细化原理：晶粒细化剂在铝合金熔体中形成大量弥散的质点 ，这些质点可作为非自发形核的基底，促使熔体形核，从而 细化晶粒。
微量元素控制技术
铝合金的精炼与净化 技术
汇报人：可编辑 2024-01-06
• 铝合金精炼与净化的重要性 • 铝合金的精炼技术 • 铝合金的净化技术 • 铝合金精炼与净化的未来发展 • 铝合金精炼与净化的实际应用案
例
目录
01
铝合金精炼与净化的重要性
铝合金的应用领域
航空航天
铝合金因其轻质、高强 度特性广泛应用于航空
精炼与净化有助于降低铝合金的 夹杂物含量，提高其加工性能和 表面质量。
02
铝合金的精炼技术
熔剂精炼
总结词
熔剂精炼是一种通过在铝液中加入一定量的熔剂，以去除杂质和气体的方法。
详细描述
熔剂精炼的原理是利用熔剂与铝液中的杂质发生化学反应，生成不溶于铝液的 化合物，从而将杂质从铝液中分离出来。常用的熔剂包括氯化物、氟化物和硫 化物等。
建筑行业的应用
铝合金在建筑行业中被广泛用于门窗、幕墙、支架等。铝合金的精炼与净化技术可以提高其抗风压、 抗水压和耐久性，确保建筑的安全性和美观性。
例如，某建筑公司采用铝合金精炼与净化技术，成功建造了一座高层写字楼。该建筑的外墙采用高强 度铝合金材料，不仅美观耐用，而且提高了建筑物的抗震性能和节能性能。
微量元素对铝合金的性能具有重要影 响，如铁、硅、铜等元素会影响铝合 金的强度、塑性和耐腐蚀性等。通过 微量元素控制技术可以精确调控这些 元素的含量，提高铝合金的性能。
铝合金熔体处理之精炼吸附法PPT幻灯片课件
过滤法
过滤法的具体过程
可用非活性过滤物（石墨 粉、镁硅碎屑、玻璃丝网等 ）和活性过滤物（NaF、 CaF、Na3A1F6等）
铝铝合合金铸金件铸铸件造铸技15造术技课术程
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铝合金的过滤装置示意图
1—反射炉；2—出铝槽；3—铝液；4—铝矾土； 5—铝矾土球； 6-坩埚; 7-过滤容器; 8-浇注器
24
32
0.3
4
24
26
0.3
20
10
30
0.3
铝铝合合金铸金件铸铸件造铸技13造术技课术程
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单管喷吹式喷粉精炼
铝铝合合金铸金件铸铸件造铸技14造术技课术程
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过滤法的原理
通过由各种材料制成的 过滤器（网）对铝液的净 化作用。
小结：
这节课学习了铝合金 熔体处理——吸附精 炼法！
思考题：
1、铝合金精炼方法有哪几种？它们分别有哪些具体的方法？ 2、吸附精炼法中的浮游法应用原理是什么？
铝铝合合金铸金件铸铸件造铸技19造术技课术程
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THANKS
20
果出色。
1－旋转叶轮；2－气泡；3－金属流动；
4－Al液；5－旋转轴；6－气体
铝铝合合金铸金件铸铸件造铸技10造术技课术程
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通氯精炼
吹Cl2精炼示意图
铝铝合合金铸金件铸铸件造铸技11造术技课术程
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氯盐精炼
将某些氯盐压入铝液，使其与铝发生置换反应， 生成呈气态的AlCl3、HCl等起除氢去夹渣的作用。
铝合金熔体的熔剂精炼
铝合金熔体的熔剂精炼本文介绍了熔剂精炼在铝合金熔体净化过程中的作用，熔剂的分类和要求，常用熔剂的组成，适用范围及使用方法等。
?在铝及铝合金熔炼过程中，氢及氧化夹杂是污染铝熔体的主要物质。
铝极易与氧生成A1202或次氧化铝(Al2O及A10)．同时也极易吸收气体（H）其含量占铝熔体中气体总量的70—90％，而铸造铝合金中的主要缺陷——气孔和夹渣，就是由于残留在合金中的气体和氧化物等固体颗粒造成的。
因此，要获得高质量的熔体，不仅要选择正确合理的熔炼工艺，而且熔体的精炼净化处理也是很重要的。
?铝及铝合金熔体的精炼净化方法较多，主要有浮游法、熔剂精炼法、熔体过滤法、真空法和联合法。
本文介绍熔剂精炼法在铝合金熔炼中的应用。
?1?熔剂的作用?熔盐熔剂广泛地用于原铝和再生铝的生产，以提高熔体质量和金属铝的回收率[1.2]。
熔剂的作用有四个：其一，改变铝熔体对氧化物(氧化铝)的润湿性，使铝熔体易于与氧化物(氧化铝)分离，从而使氧化物(氧化铝)大部分进入熔剂中而减少了熔体中的氧化物的含量。
其二，熔剂能改变熔体表面氧化膜的状态。
这是因为它能使熔体表面上那层坚固致密的氧化膜破碎成为细小颗粒，因而有利于熔体中的氢从氧化膜层的颗粒空隙中透过逸出，进入大气中。
其三，熔剂层的存在，能隔绝大气中水蒸气与铝熔体的接触，使氢难以进入铝熔体中，同时能防止熔体氧化烧损。
其四，熔剂能吸附铝熔体中的氧化物，使熔体得以净化。
总之，熔剂精炼的除去夹杂物作用主要是通过与熔体中的氧化膜及非金属夹杂物发生吸附，溶解和化学作用来实现的。
?2?熔剂的分类和选择?2．1熔剂的分类和要求?铝合金熔炼中使用的熔剂种类很多，可分为覆盖剂(防止熔体氧化烧损及吸气的熔剂)和精炼剂(除气、除夹杂物的熔剂)两大类，不同的铝合金所用的覆盖剂和精炼剂不同。
但是，铝合金熔炼过程中使用的任何熔剂，必须符合下列条件[3.8]。
?①熔点应低于铝合金的熔化温度。
?②比重应小于铝合金的比重。
铝合金的精炼处理
铝合金的精炼处理
昨天在资料上看到一个内容，想分享给大家，就是关于铝合金精炼处理的方法。
实际上现在大多地方采用精炼剂加氩气精炼，相对以往来说，精炼效果有所提升。
一般是检验铝试样的密度进而确定精炼处理效果。
但这个资料介绍是先用六氯乙烷处理，再用氩气精炼，确保合金液的纯净度（包括氢气含量以及夹杂）。
另外，还提到了浇注过程的5重过滤，我觉得值得一试，当然对方介绍的是大型桶类件。
我以为，铸造是一个精密的过程，是一个一加一加一，十个工序满分才能等于一个合格品的过程，而绝不是一加一加一加零最后等于一的过程。
只有用心将每个制程做到最好，最后才能做一个精品或者良品。
我们会经常用到合料，就是将新料与回炉料重熔，上述方法我觉得值得使用。
理想最遥远，但万一实现了呢！。
Al-Si-Mg合金深度净化工艺
1 引言铝及铝合金具有密度小，耐蚀性和成型性好等一系列优点。
在航天、航空、船舶、核工业及兵器工业等有着广泛的应用前景及不可替代的地位。
因而铝和铝合金的研制技术被列为国防科技关键技术及重点发展的基础技术[1]。
随着国民经济的发展，对铝及其合金的需求量也越来越大。
由于铝及其合金具有良好的工艺性能，生产工艺较为简便，成本较低，因此它在现代工业中得到了很广泛的应用，不但大量用于军事工业、农业、轻工业、重工业和交通运输事业，也广泛用作建筑结构材料、家庭生活用具和体育用品等[2]。
随着科学技术和工业生产的发展，特别是宇航、导弹、航空和电子工业技术等的飞速发展，社会对铝及其合金的质量要求日益严格。
但是铝及其合金在熔炼浇铸过程中极易形成气体和夹杂物，造成了铸件中的缺陷，降低了材料的使用性能。
因此，研究铝及其合金中气体和夹杂物的行为，弄清气体和夹杂物的产生机理，降低熔体中的含气量和非金属夹杂物含量，对提高铝合金材料的性能是非常重要的[1]。
目前，铝合金研究的重点之一是研究和采用各种先进的熔体净化与变质处理方法，去除铝液中的气体和夹杂物，降低杂质含量，提高铝熔体的纯度，从而改善铝合金的性能[2]。
这是本次课题所研究的内容，这也是可持续发展战略中废铝回收中期待解决的技术难题。
1.1 铝合金的特点与应用1.1.1铝及铝合金的特点铝的密度小、熔点低、导电性、导热性好、磁化率低。
铝合金的密度也很小，熔点更低，但导电、导热性不如纯铝。
铝及铝合金的磁化率极低，属于非铁磁材料。
同时铝合金抗大气腐蚀性能和加工性能也很好，比强度高，具有良好的低温性能。
铝合金除有适宜的机械性能之外，还具有优良的耐腐蚀，导热导电及拋光性能，铝合金通过冷成型和热处理，其抗拉强度可达500～600Mpa，相当于低合金钢的强度，比强度高，成为飞机的主要结构材料[3]。
如果在铝中加入适量的某些合金元素，再经过冷加工或者热处理，可以大幅度的改善某些特性，铝中最常用的合金元素为铜、镁、硅、锰、锌，这些元素有时单独加入，有时配合加入，除了上述元素外，有时还加入微量的钛、硼、铬等。
铝及铝合金熔体原位还原精炼方法[发明专利]
![铝及铝合金熔体原位还原精炼方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c976afd9e109581b6bd97f19227916888486b934.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101643855A [43]公开日2010年2月10日[21]申请号200910089178.7[22]申请日2009.08.07[21]申请号200910089178.7[71]申请人中国船舶重工集团公司第十二研究所地址713102陕西省兴平市西城区板桥44号信箱共同申请人清华大学[72]发明人李建国 马敏团 黄引平 [74]专利代理机构北京鸿元知识产权代理有限公司代理人陈英俊[51]Int.CI.C22B 9/10 (2006.01)C22B 21/06 (2006.01)C22C 1/06 (2006.01)C22C 21/00 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 11 页[54]发明名称铝及铝合金熔体原位还原精炼方法[57]摘要本发明公开了一种铝及铝合金熔体原位还原精炼方法，包括如下步骤：用适量氮气或氩气并通过炉内或在线喷吹装置向铝及铝合金熔体中添加0.05～1wt％的氮化物的粉状还原精炼剂；对加入了上述还原精炼剂的熔体进行搅拌；进行原位还原精炼，在熔体表面形成氧化物的反应渣，另外生成氮气以及铝；静置规定的时间；除去形成于熔体表面的上述氧化物的反应渣。
根据该方法，能够取得比以往技术更好的精炼效果，同时大大减少精炼时铝的烧损。
200910089178.7权 利 要 求 书第1/2页 1.一种铝及铝合金熔体原位还原精炼方法，其特征在于，包括如下步骤： 用适量氮气或氩气并通过炉内或在线喷吹装置向铝及铝合金熔体中添加占铝熔体质量0.05～1wt％的氮化物的粉状还原精炼剂；将加入了上述还原精炼剂的熔体进一步通过上述喷吹装置进行搅拌； 进行原位还原精炼，在熔体表面形成氧化物的反应渣，另外生成氮气以及铝；静置规定的时间；除去形成于铝熔体表面的上述氧化物的反应渣。
2.如权利要求1所述的铝及铝合金熔体原位还原精炼方法，其特征在于，上述还原精炼剂是化学式为M3N2的氮化物，其中，M代表满足该化学式的某一化学元素，N表示氮。
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铝合金熔体处理之非吸附精炼法
制作人：张保林 陕西工业职业技术学院
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铝合金未精炼前组织
铝合金精炼后组织
如何提高 铝合金的 力学性能 呢？
可以看出，铝合金的精炼处理明显减小了缺陷大小，改善了组
织，从而提高了铝合金的质量。
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THANKS
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浮游法
Байду номын сангаас超声波处理
吸附精炼法
过滤法
非吸附精炼法
直流电精炼
真空精炼
联合精炼法
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超声波处理
原理：向铝液通入弹性波时，弹性振荡经过液体介质（熔液) 传播产生空穴现象，使液相连续性破坏，在铝液内部产生了 无数显微“空穴”，溶入铝中的氢逸入这些空穴中，成为气 泡核心，继续长大成为气泡，逸出铝液，达到精炼目的。 效果：枝晶振碎，成为结晶核心，因而能够细化晶粒。
精炼处理的方法
铝合金液
精炼处理
根据精炼机理，可分为吸 附法和非吸附法两大类。
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非吸附法
依靠其他物理作用达到精炼目的的精炼方法， 统称非吸附精炼法。它对全部铝液有精炼作用，因 此效果比较好。
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种以上的精炼工艺。
联合精炼法的使用
联合
精炼法
为了进一步提高铝液质量。 或者某些牌号铝合金要求严格
控制含气量及夹杂物时 。
主要方法：通惰性气体一熔剂联合精炼 ；过滤一通情性气体 ；氯盐 一过滤；吹氮＋CCl4精炼；六氯乙烷一高冰晶石粉熔剂；电渣精炼。
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真空精炼
缺点：除夹杂效果不理想，并且需一套真空设备，熔炼、浇 铸、维修技术要求高，工艺流程较复杂，因此只适于同一牌 号的重要铝铸件批量生产，而对批量小，合金牌号多的小铸 件生产不宜采用。
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铝 合 金 精 炼 的 设 备 与 装 置
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小结：
这节课学习了铝合金 熔体处理——非吸附 精炼法！
思考题：
1、非吸附精炼法中的超声波处理原理是什么？ 2、非吸附精炼法中的真空精炼应用了什么原理？它有何优缺点？
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直流电精炼
1－自耦变压器；2－整流器；3－换向开关；4－电压表；5－安培表；6－电极
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直流电处理装置
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真空精炼
原理：将待精炼的铝液置于真空室内，在一定温度下静置一 段时间，由于液面上氢的分压大大降低，导致溶入铝液中的 氢强烈的呈气泡析出并带走氧化夹杂，达到净化铝液的目的。 优点：针孔等级和合金力学性能明显提高；变质处理和真空 精炼可同时进行，这样可避免变质处理时的二次吸气，且提 高了生产率。
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联合精炼
在N2-Cl2混合气体中加入CO，能使精炼效果进 一步提高，这种精炼方法称为三气联合精炼法。混 合气体采用Cl2︰CO︰N2＝1︰1︰8。
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联合精炼法的原理
就是同时采用两种或两
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铝合金熔体处理之精炼法
01 精 炼 法 概 述
非
铸铝车间
吸
附
法 02
03 小 结 与 思 考 题
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精炼处理的目的
除气排夹杂物，以提高
合金液的纯净度。