Жидкие примеси в расплаве алюминиевого сплава представляют собой в основном хлоридные соли, образующиеся непосредственно в процессе плавки. Хлоридные соли могут находиться как в твёрдом, так и в расплавленном состоянии. После образования их очень сложно удалить из расплава алюминия. Хлор и алюминий могут соединяться с образованием AlCl₃ при температуре около 178 °C. Если в расплаве алюминия отсутствует магний, хлор быстро испаряется и выходит из расплава. Если содержание магния в расплаве превышает 0,2 вес. %, AlCl₃ вступает в реакцию с магнием с образованием MgCl₂. Попадание MgCl₂ в отливку является очень вредной примесью. Аналогичным образом натрий, кальций, литий и стронций, присутствующие в расплавленном алюминии, также вступают в реакцию с AlCl₃ с образованием соответствующих хлоридных солей. Чистые вещества этих хлоридных солей, как правило, находятся в твёрдом состоянии при температуре плавления и образуют жидкую смесь после образования эвтектической системы с хлоридом магния. Удаление этих смесей расплавленных хлоридных солей из расплавленного алюминия представляет собой очень сложную задачу. Ведь даже с помощью металлического фильтра эти две несмешивающиеся жидкости невозможно разделить. Из-за низкой плотности и мелкого размера частиц этой расплавленной хлоридной соли она не осаждается в расплавленном алюминии. При использовании флюса на основе хлорида натрия в процессе шлакообразования происходит сложная реакция флюса и образование жидких фрагментов, содержащих шлак. Эти вещества очень трудно соскребать. Они легко соединяются с оксидами и шлаком. Плотность образовавшегося агрегата очень близка к плотности расплавленного алюминия.
Примеси в алюминиевом сплаве и, как следствие, в литых изделиях, изготовленных методом литья под давлением, имеют множество вредных последствий:
Включения шлака затрудняют течение металла. Это может даже привести к неполному заполнению, особенно в тонких участках.
Наличие шлаковых включений отрицательно сказывается на механических свойствах, снижая предел текучести и предел прочности при растяжении, относительное удлинение и ударную вязкость.
Многие шлаковые включения имеют твердую структуру и ухудшают обрабатываемость. Наличие шлаковых включений на поверхности негативно сказывается на качестве последующей отделки, такой как гальваника, окраска, анодирование и т. д.
Шлаковые включения являются предпочтительным местом зарождения водородных пор. Водородные атомы соединяются с ними на внутренней поверхности, образуя молекулы водорода. В результате в расплавленном металле образуется твердый шлак.
Метод контроля примесей в расплаве
1) Не используйте разбиватели шлака, очищающие вещества, дегазирующие и покрывающие добавки, содержащие большое количество хлорида натрия, для предотвращения вторичного загрязнения расплавленного алюминия. Как теоретические исследования, так и практическое применение показывают, что идеальный состав вспомогательных материалов для плавки алюминия должен содержать лишь небольшое количество хлорида натрия, способствующего всплыванию и накоплению примесей, а шлаковый грабли — это сухой порошок с очень низким содержанием алюминия.
2) Следует поддерживать температуру перегрева расплавленного алюминия на как можно более низком уровне. Не допускать достижения температуры реакции расплавленного хлорида. Температура реакции расплавленного хлорида составляет 718–732 °C, что позволяет свести к минимуму его негативное воздействие.
3) Контролировать химический состав шихты. Если в шихту печи входит большое количество слитков вторичного алюминия и отходов вторичной переработки, а для очистки расплавленного алюминия используются хлорсодержащие химикаты, необходимо обеспечить, чтобы концентрация остаточного натрия, кальция, калия и лития не превышала минимально экономически оправданного уровня. Одновременно с этим следует соответствующим образом увеличить долю шлакообразующих и рафинирующих веществ.
4) Установка фильтрующего сита на мостике, перекинутом через печь, установка вращающейся форсунки в специальном технологическом блоке для вдувания порошка с целью очистки или использование сливной заглушки в нижней части для вдувания с целью очистки — все это эффективные передовые методы очистки алюминиевой воды.
