Метод очистки расплавленного алюминия заключается в использовании адсорбции, обеспечиваемой рафинирующим агентом, для удаления окисленных включений и газов.
Метод очистки расплавленного алюминия
Продувка инертным газом. Под инертным газом понимается газ, который не вступает в химическую реакцию с расплавленным алюминием и растворённым водородом, а также не растворяется в алюминии. Дегазация азотом обычно используется. Включения в расплавленном алюминии могут автоматически адсорбироваться на пузырьках азота и выводиться с поверхности расплава. Принцип азотной дегазации заключается в том, что начальное давление в пузырьке азота равно нулю, и на границе раздела между пузырьком и расплавленным алюминием существует перепад давлений, в результате чего водород, растворённый в расплавленном металле, непрерывно всасывается в пузырьки до тех пор, пока парциальное давление водорода в пузырьке и парциальное давление водорода в расплавленном алюминии не сравняются; после этого процесс останавливается, пузырьки поднимаются к поверхности, и водород из пузырьков выходит в атмосферу. Таким образом, во время подъёма пузырьков удаляются как окислительные включения, так и водород. Температуру пропускаемого азота лучше всего поддерживать на уровне 710–720 °C, чтобы предотвратить реакцию азота с расплавленным алюминием с образованием нитрида алюминия. Магний и азот легко образуют нитрид магния. Поэтому алюминиево-магниевые сплавы не подходят для рафинирования азотом.
Активная продувка газом. В случае алюминия основным активным газом является хлор; сам по себе хлор не растворяется в алюминии, однако он быстро вступает в реакцию с алюминием и водородом, растворённым в расплавленном алюминии. Продукты реакции — HCl и AlCl₃ (температура кипения 183 °C) находятся в газообразном состоянии, нерастворимы в расплавленном алюминии и могут выполнять очищающую функцию вместе с хлором, не участвовавшим в реакции, поэтому эффект очистки значительно лучше, чем при продувке азотом, а эффективность удаления натрия также значительно выше. Хотя хлор обладает хорошим очищающим эффектом, он вреден для организма человека, загрязняет окружающую среду, легко вызывает коррозию оборудования и нагревательных элементов, а также способствует грубому кристаллическому строению слитка сплава, поэтому при его использовании следует уделять внимание вентиляции и мерам защиты.
Продувка смесью газов. Очистка с использованием одного только азота неэффективна, а хлор наносит вред окружающей среде и оборудованию, поэтому для повышения эффективности очистки и снижения её вредного воздействия часто применяется очистка смесью газов. Как AlCl₃, так и CO₂ обладают очищающими свойствами и способны частично разлагать Al₂O₃, что позволяет значительно повысить эффективность очистки.
Очистка с помощью хлорной соли. К широко используемым хлоридным солям относятся хлорид цинка, хлорид марганца, гексахлорэтан, четыреххлористый углерод, четыреххлористый титан и т. д. Поскольку хлоридные соли обладают свойством поглощать влагу, при их использовании следует уделять внимание дегидратации и обеспечению сухости. Цинк регулирует содержание некоторых сплавов, поэтому при использовании следует соблюдать рекомендуемую дозировку.
Нетоксичный рафинирующий агент. Алюминиевый сплав очищающие вещества представляют собой в основном хлоридные и фторидные соли щелочных металлов. Очищающий эффект флюса в основном зависит от его способности адсорбировать и растворять окисленные включения. Как правило, растворимость расплавленной соли в отношении оксидов невелика и обычно составляет 1%–2%. При добавлении криолита в флюс растворимость флюса в отношении оксидов значительно повышается.
