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。从而严重影响铝合金的力学性能。熔入铝熔体中气体氢占85%以上,因而铝熔体中的“含气”可以近似地视为“含氢量”。在熔体中铝与水汽发生下列反应:

可见,在一般熔体温度下,炉料、工具、熔剂、炉墙、炉底、和大气中的水汽都足于和铝熔体产生反应而形成氢因此。在铝熔体中曾、是含有一定数量的氢。

铝及其合金熔体中非金属夹杂物的来源

铝熔体中的非金属夹杂物(主要为氧化夹杂物),绝大多数来源于熔炼和浇铸,按照化学反应原理,铝与炉气中的O2与、N2、H2O (汽)、CO2、CO、C n、H n、H2等反应最终都生成Al2O3与夹杂物,特别是铝熔体与水汽反应既生成氢又生成Al2O3,反应生成物都是对产品有害的物质。

铝及其合金熔体中气体和非金属夹杂物的相互作用

r−Al2O3与铝熔体接触的一面是致密的,与空气接触的一面是疏松的,吸附有水汽和氢,当r−Al2O3被卷入铝熔体时,所吸附的水汽和氢一起进入铝熔体,产生化学反应生成氢和氧化杂物。因此.铝熔体中氧化夹杂物愈多,则铝熔体中的含氢量也愈高,溶解及吸附的氢也愈多。同时,氧化夹杂物的存在,阻碍铝熔体脱氢,要脱氢必须同时除去氧化夹杂物。清除夹杂物是除氢的基础。