Очистка расплава слитков алюминиевых сплавов в основном включает удаление водорода из расплава и удаление оксидных включений. В процессе плавки алюминия и алюминиевых сплавов водород очень легко растворяется в жидком алюминии. В диапазоне температур плавки растворимость газа увеличивается с ростом температуры, особенно во время фазового перехода из твердого состояния в жидкое, когда растворимость газа резко возрастает.
При литье крупногабаритных слитков из сплава А-Мг, поскольку жидкий металл содержит магний — поверхностно-активный элемент, — оксидная пленка становится рыхлой, что способствует поглощению водорода жидким алюминием. Элемент магния в сплаве Al-Mg обладает большей сродством к кислороду, чем алюминий, и в результате окисления образуется MgO, который не является плотным и может разрушить плотную пленку оксида алюминия. В то же время MgO легко вступает в реакцию с водой с образованием MgOH и водорода. Увеличение содержания магния приводит к росту содержания водорода главным образом потому, что добавление магния изменяет свойства оксидной пленки, что приводит к трансформации кристаллической решетки: из плотной, труднопоглощающей водород пленки γ-Al₂O₃ она превращается в рыхлую, легко поглощающую водород пленку α-Al₂O₃. Если содержание Mg в расплавленном алюминии превышает 1%, поверхностная оксидная пленка будет полностью состоять из MgO. Давление паров MgO выше, а структура более рыхлая, что не оказывает защитного действия на расплавленный алюминий. Следовательно, по мере увеличения содержания Mg поглощение водорода расплавленным алюминием имеет тенденцию к увеличению.
Процесс удаления водорода представляет собой, в основном, процесс адсорбционной очистки, основанный на адсорбционном эффекте инертного газа для достижения цели удаления водорода и окисленных включений. Под инертным газом понимается газ, который не вступает в химическую реакцию с расплавленным алюминием и растворенным водородом, а также не растворяется в расплавленном алюминии. Обычно в расплавленный алюминий просто вдувают инертный газ (Ar, N₂), при этом парциальное давление водорода в пузырьках инертного газа равно нулю. На границе раздела между пузырьком инертного газа и расплавленным алюминием существует перепад парциального давления водорода, в результате чего водород из расплава непрерывно диффундирует в пузырьки под действием этого перепада давления. Чем больше удельная поверхность пузырька, тем короче расстояние, которое должен преодолеть водород из расплава для диффузии в пузырьки, тем медленнее происходит подъем пузырьков и тем выше эффективность удаления водорода. Кроме того, эффективность удаления водорода также зависит от таких технологических параметров, как время рафинирования с целью удаления водорода, давление рафинированного газа и температура рафинированного газа. После того как пузырьки инертного газа поднимаются на поверхность, водород, содержащийся в пузырьках, выделяется. Ротационная дегазация Этот метод является наиболее эффективным среди методов вдувания. Он основан на использовании ротора, вращающегося с соответствующей высокой скоростью, что позволяет регулировать размер и распределение пузырьков.
В зависимости от различных процессов очистки расплава в разных странах были разработаны различные методы очистки алюминия, в том числе система дегазации SNIF, оборудование для онлайн-дегазации ALPUR, AdTech онлайн установка дегазации, а также методы очистки расплава алюминия с помощью распыления порошка.
