К щелочным металлам в расплаве алюминия относятся, в основном, элементы Na, Li, K. Среди щелочных металлов литий может использоваться в качестве упрочняющего элемента для алюминиевых сплавов. Его роль заключается в снижении плотности алюминиевых сплавов и повышении их модуля упругости. В остальных случаях элементы щелочных металлов присутствуют в алюминии в виде примесей. Находясь в расплаве, эти примеси щелочных металлов изменяют структуру и фазовый состав материала посредством физико-химических взаимодействий с другими примесными элементами, тем самым влияя на ряд свойств, таких как механические характеристики, технологичность и возможности обработки поверхности алюминиевого сплава.
Среди щелочных металлов, входящих в состав алюминиевой плавки, наиболее вредным является натрий (Na). Вредное воздействие натрия на отливки из алюминиевых сплавов проявляется главным образом в двух аспектах:
- Повышают вязкость алюминиевого сплава во время литья, увеличивают склонность слитка к растрескиванию в процессе литья и ухудшают качество поверхности слитка.
- Это вызывает явление “натриевой хрупкости”. При наличии натрия в алюминиевом сплаве он переходит в свободное состояние и в конечном итоге адсорбируется на дендритах или границах зерен, что повышает хрупкость алюминиевого сплава, приводя к образованию трещин во время литья или растрескиванию на последующих этапах глубокой обработки, таких как горячая прокатка. Явление “натриевого охрупчивания” особенно вредно для сплавов с высоким содержанием магния. Чтобы предотвратить высвобождение натрия, в реальных производственных условиях запрещается использование флюсов, содержащих соли натрия.
Щелочные металлы в технологии удаления алюминиевого расплава
Поскольку натрий является основным опасным элементом из числа щелочных металлов, эффект удаления щелочи из алюминиевого корпуса в основном определяется изменением содержания натрия. Как правило, после очистки расплава алюминиевого сплава содержание щелочного металла натрия должно поддерживаться в пределах 5 ppm. Для сплавов Al-Mg с более высоким содержанием магния (Mg) предельное значение содержания натрия (Na) является более строгим. В сплаве 5182 натрий может вызывать трещины при горячей прокатке.
Щелочные металлы в технология удаления расплавленного алюминия Можно выделить три типа: технологии удаления щелочи перед печью, технологии удаления щелочи в печи и технологии удаления щелочи после печи. В производстве можно выбрать одну из этих технологий или их комбинацию в зависимости от производимых марок сплавов, чтобы обеспечить контроль содержания щелочных металлов в расплаве.
