铝合金铸造用熔剂的选择方法和原则

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：目前，国内外铸造和变形铝及铝合金已有六大系列近二百多个品种牌号，它们在熔铸中所使用的熔剂的种类繁多，故本书仅以铝及铝合金铸造用熔剂为代表来介绍熔剂的选用方法和原则。2）其次要根据熔剂的使用目的选择熔剂。如熔剂作为覆盖剂使用时，主要是要求熔剂的保护作用要强，因此就要选用由惰性盐类组成的熔剂。非铁合金铸造用中间合金等金属材料的厂家的科技人员在生产研发熔剂的过程中也可选用上述方法。

由于铝及铝合金具有诸多优良的特性，因此其现已成为除钢铁以外用量最大、品种最多、应用范围最广的非铁合金材料。目前，国内外铸造和变形铝及铝合金已有六大系列近二百多个品种牌号，它们在熔铸中所使用的熔剂的种类繁多，故本书仅以铝及铝合金铸造用熔剂为代表来介绍熔剂的选用方法和原则。如何从种类繁多的熔剂中选择出合适的品种，铸造出合格的铸件是一个很重要的也是一个很有讲究的工艺技术问题。

由于我国一直是按前苏联的工艺生产铸件和配制使用熔剂，至今也没有相关的技术资料介绍如何选择和使用熔剂，故本书根据过去前苏联专家传授的知识和从航空工业60年来在非铁合金铸造生产实践中摸索总结出来的技术经验以及从国内外资料中收集到的知识，归纳总结出以下方法：

1）首先要了解所铸铝合金属于哪一类哪个系列，合金中主要合金化元素的化学特性及其含量，了解此合金在相图上的位置、特性（如表面张力、粘度、流动性、氧化吸气性等），再从表3-1中选择合适的熔剂。

2）其次要根据熔剂的使用目的选择熔剂。如熔剂作为覆盖剂使用时，主要是要求熔剂的保护作用要强，因此就要选用由惰性盐类组成的熔剂。通常选用由NaCl和KCl组成的氯盐混合物，特别要采用其中熔点较低（650℃）的克分子混合物，它除结壳致密、防氧化、防氢气等气体进入合金液的作用较强外，还可溶解微量的氧化铝，使铝合金氧化损失少，收得率高、降低成本。这一点对废杂铝回收尤为重要。作为精炼剂使用时，就要选用对铝合金液来说能起有效反应的熔剂成分和合适的组合比，使熔剂吸附气体、俘获熔渣（杂）的能力较强，也即精炼净化作用较强。常采用由较多氟化物和氯氟化物组成的氟氯混合盐类熔剂。

3）对于Al-Si系铝合金，由于其流动性好，粘度和表面张力一般都比较小，多使用由碱土金属的氯盐组成的除气能力强的熔剂，并通入活性气体，如氯气或氮（N₂）、氩（Ar）、氟利昂（CCl₂F₂）等惰性气体来精炼去气、除渣，对要求针孔很严格的铸件，还可利用N₂、Ar等气体作载体将六氯乙烷（C₂Cl₆）等粉体熔剂吹入熔池来进一步去气除渣。

4）对于Al-Mg系铝合金，由于Mg极易氧化燃烧，甚致爆炸，而其熔液的粘度和表面张力都比较大，导致流动性也较差，因此就要选用防氧化吸气、阻燃、防爆能力强，能降低合金液表面张力和粘度的由活性较强的氟化物组成的熔剂。

5）对于Mg的质量分数高于1％的Al-Mg系铝合金，不宜选用含钠盐的熔剂，一是由于钠离子会沉淀在晶界上而使此合金脆化；二是为了避免此合金液面上氧化膜的保护性能被降低。由于氧化镁的分子体积与产生氧化膜的镁原子体积之比小于1（为0.78），而氧化钠的分子体积与其产生氧化膜的钠原子体积之比更小（为0.58），因此镁的质量分数达到1.5％的铝合金液中，其氧化膜是由纯氧化镁组成的（这是因为镁与氧的亲和力比铝与氧的亲和力大）。如在此种铝合金液中加入了含钠的熔剂，这种分子体积与原子体积之比更小的由氧化钠组成的氧化膜就会使体积之比较大的由纯氧化镁组成的氧化膜在熔铸过程中的保护作用减弱。

6）对于氧化物夹渣要求很严格的铝合金，要选用由氯化物和氟化物组成的熔剂，以降低熔融熔剂的表面张力，使其与氧化夹渣物间的润湿角θ＜90°，提高其润湿氧化铝等夹渣颗粒的能力，即提高其吸附或俘获这些夹渣粒子，并使其上浮到液面覆盖剂中被排除掉的能力。

7）对于要求改变其结晶结构形态，细化其晶粒的合金，首先要了解其加入合金化元素后的结晶结构形态和特性，选用合适的变质（孕育）剂和晶粒细化剂。

8）我国60多年来在铝、镁、钛、铜、镍、钴等非铁合金铸造中许多很成熟的铸造工艺和选用的熔剂及其使用方法可继续采用，实践证明其效果完全可达到要求，铸造出符合现行国内外标准的铸件，但某些方面与工业发达国家相比仍有许多有待改进和发展的地方。

9）对于重熔回收废杂铝等非铁合金日用品、废屑、废渣等来历不明或成分复杂的废料用熔剂，首先要将表面有锈斑、油污、油漆、涂料、各种材质（塑料、纸、金属膜、纤维织物等）的商标，广告等清除干净，并烘干后才能重熔铸锭。选用的熔剂应有保护覆盖、结渣排渣、精炼去气净化三种作用，且熔剂液态时表面张力较小（即润湿角θ较小），能润湿、吸附、俘获各种熔渣粒子，并使其上浮到液面的熔剂层，结成致密熔渣壳，防止合金液再氧化和吸气，同时能把熔渣中的金属粒子分离出来沉降到熔液中，除此之外，熔剂还要有细化晶粒作用。符合上述要求的熔剂有加入氟盐（如氟铝酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸钠、氟化钙、氟化镁等）的以氯盐（氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化锌等）为主体的活性熔剂，见表3-1中的序号5、40、42和表3-5中的RJ-1熔剂以及表3-9中的四种熔剂，特别是其中的常用号熔剂，都是经多年使用，证明是效果好的熔剂。根据多年的使用经验可知，影响熔剂使用效果的最大因素是上述废料中的脏物、杂物没有清除干净。

10）在保证使用性能并达到使用要求的前提下，要考虑选用来源广、价格低廉、添加容易、效果较好并便于保管的熔剂。

非铁合金铸造用中间合金等金属材料的厂家的科技人员在生产研发熔剂的过程中也可选用上述方法。

铝合金铸造用熔剂的选择方法和原则

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