Существует два распространенных метода защиты расплава алюминия: один заключается в покрытии поверхности расплава покрывающим флюсом для образования сплошного слоя; другой — в защите сплава, то есть добавлении в состав сплава окисляемого элемента, что приводит к образованию плотной защитной оксидной пленки на поверхности расплава.
Основой этих двух методов защиты алюминиевого расплава является создание инертной поверхности, благодаря чему газ и расплав не вступают во взаимодействие или активность химической реакции значительно снижается, что позволяет достичь цели защиты.
Метод защиты расплава алюминия с помощью покрывающего флюса применим ко всем алюминиевым сплавам. Он не только предотвращает окисление расплава и поглощение им водорода, но и способствует выделению водорода. Это объясняется тем, что температура плавления покрывающий поток обычно ниже температуры расплава, плотность меньше, чем у расплава, и он также обладает хорошими смачивающими свойствами. На поверхности расплава может образовываться сплошная жидкая покрывающая пленка, которая способна отделять расплав от печного газа. В нормальных условиях кислород и водяной пар не могут или редко проникают через покрывающий слой и вступают в реакцию с расплавом. Атомы водорода, растворенные в расплаве, благодаря своему малому радиусу могут проникать через покрывающий слой и улетучиваться.
Установлено, что для алюминиевых сплавов с содержанием магния более 1% оксидная пленка на поверхности расплава состоит из рыхлого оксида магния, который не способен предотвратить реакцию металла с газом. Поэтому при плавке этих сплавов следует использовать первый метод. В дополнение к защите применяется метод защитного легирования, при котором в сплав добавляют (5–50) × 10⁻⁴ бериллия для предотвращения окисления сплава во время отстоя, литья, а также последующей термической обработки и горячей обработки.
В расплаве алюминия бериллий является поверхностно-активным веществом: его сродство к кислороду выше, чем у алюминия, а ионный радиус меньше, чем у алюминия и магния. Он преимущественно диффундирует к поверхности расплава или заполняет трещины в пленке оксида магния. Осуществляет окисление. Образовавшийся оксид бериллия также обладает такими характеристиками, как высокое сопротивление, низкое давление разложения и хорошая термическая стабильность. Вместе с оксидом магния он образует плотную структуру пленки оксида бериллия и магния спинельного типа. Таким образом, повышается стойкость сплава к окислению, и он обладает эффективным защитным действием. В алюминиевых сплавах с высоким содержанием магния, если не добавлять бериллий, трудно контролировать содержание магния в квазисплаве в процессе плавки и литья.
