Плавка и рафинирование алюминия: В процессе плавки алюминиевых сплавов в печь добавляется рафинирующий агент для дальнейшей обработки, поэтому этот процесс называется “рафинированием”. В расплавах алюминия и алюминиевых сплавов рафинирующие добавки могут удалять из расплава металлические примеси, оксиды и другие оксидные включения посредством физических, химических или физико-химических взаимодействий. Это определяется адсорбцией и растворением рафинирующей добавки на оксидных включениях в расплаве, а также химическим взаимодействием между рафинирующей добавкой и примесями в расплаве.
Чем меньше межфазное натяжение между очищающий агент и чем меньше включений, тем лучше адсорбция рафинирующего агента. Некоторые металлические примеси в расплаве алюминия трудно удалить в процессе плавки. Содержание таких примесей, как кремний, железо и другие, можно ограничить лишь на этапе подготовки сырья. Другие металлические примеси, такие как кальций, цинк и другие металлы, негативно влияют на свойства алюминиевых сплавов. Эти вредные примеси следует удалять до начала плавки или литья.
Выплавка и рафинирование алюминия
В процессе рафинирования и транспортировки расплава в него легко попадают посторонние вещества, такие как оксидная окалина, интерметаллические соединения и фрагменты топочного кипеля, образуя неметаллические включения. Эти неметаллические включения в основном представляют собой оксидные включения. В зависимости от периода образования в процессе плавки и литья их можно разделить на первичные оксидные включения и вторичные оксидные включения.
Первичные оксидные включения — это, в основном, все оксидные включения, образовавшиеся до разливки расплавленного алюминия. Вторичные оксидные включения можно разделить на две категории в зависимости от их формы: одна — это крупные включения с неравномерным распределением в макроструктуре, а другая — включения, которые делают структуру сплава несплошной и снижают герметичность заготовки, что становится источником коррозии. Снижение прочности и пластичности алюминиевых сплавов часто становится причиной появления трещин в деталях. Ко второму типу оксидных включений относятся мелкие, рассеянные включения, которые невозможно полностью удалить даже после тщательной очистки. Они повышают вязкость расплава, снижают способность расплавленного алюминия к заполнению форм во время затвердевания и легко приводят к усадке отливки.
Вторичные оксидные включения, также известные как эндогенные включения, образуются в основном в процессе литья. Эндогенные включения, как правило, распределены более равномерно, а их частицы имеют меньший размер. Разбрызгивание расплавленного алюминия в процессе разливки и турбулентность приводят к тому, что оксид алюминия в песчаной форме вступает во взаимодействие с водой в формовочном песке, в результате чего вода разлагается на кислород и водород. Кислород вступает в реакцию с алюминием с образованием оксидных включений, а водород разлагает расплавленный алюминий.
Метод удаления примесей
Вакуумная обработка заключается в использовании в вакуумных условиях примесных элементов, температура кипения которых ниже, чем у алюминия (температура кипения алюминия составляет 1800 °C), а также основных компонентов алюминиевого сплава, с целью их удаления путем испарения.
Вредные примеси могут вступать в химическую реакцию с рафинирующим агентом с образованием соединений, которые можно отделить от алюминия; эти соединения попадают в рафинирующий шлак и удаляются посредством адсорбции рафинирующего агента.
