Флюсование алюминия

Что такое флюсование

Термин «флюсование» применяется для описания всех химических соединений или их смесей, которые применяются для обработки расплавленного алюминия и не только алюминия. Эти соединения обычно являются неорганическими. В большинстве случаев применяются соли металлов в виде порошка, гранул или таблеток. При их применении они обычно расплавляются и работают в жидком состоянии.

Флюсы вводят вручную или с применением специального оборудования. Они могут выполнять одну или несколько функций, включая дегазирование, очистку, легирование, окисление, раскисление  или рафинирование. Термин «флюсование» включает также обработку алюминиевого расплава инертными или реактивными газами для удаления твердых или газообразных примесей.

Оксиды и неметаллические включения в алюминии

При плавлении алюминия, особенно при переплавке литейных отходов и другого алюминиевого лома, обычно в том или ином количестве – малом или большом – образуются оксиды алюминия и других металлов, а также неметаллические загрязнения. Эти загрязнения имеют вид жидких или твердых включений, которые могут попадать в алюминиевые изделия. Эти включения возникают в алюминиевом расплаве от загрязненных инструментов, материалов литейных форм, шлака, футеровки печи, оксидов алюминия и легирующих элементов сплавов.

Флюсование расплава алюминия

Термин «флюсование» в широком смысле относится к методу обработки металлического расплава, который содержит такие загрязнения и включения. Флюсование расплава обеспечивает сбор и удаление из него таких нежелательных компонентов.

Процесс флюсования зависит от температуры. Температура обработки расплава должна быть достаточно высокой для достижения хорошего физического отделения загрязнений или примесей от расплава или эффективного прохождения необходимых химических реакций. При достаточно высокой температуре повышается текучесть как алюминия, так и флюса, что обеспечивает хороший контакт между ними и лучшее химическое взаимодействие.

Флюсы для алюминия

Флюсы бывают различных видов – в зависимости от функций, которые они выполняют: для образования оптимального шлака — покровные, для чистки печи, для дегазации, для модификации сплава и так далее.

Шлак на расплавленном алюминии

Когда алюминий плавится, на его поверхности возникает и плавает оксид алюминия Al2O3, который образует вторичную фазу, известную как шлак. Под воздействием поверхностного натяжения жидкий алюминий также попадает в шлак. Содержание алюминия в свежем шлаке может достигать от 15 до 80 % в зависимости от условий плавления. Поэтому задача уменьшения потерь алюминия со шлаком является весьма актуальной, особенно при переплавке алюминиевого лома.

Шлакующий флюс для алюминия

Для сокращения потерь алюминия, который уходит со шлаком, применяют один из самых важных видов флюсов – флюсы для обработки шлака — так называемые шлакующие флюсы (drossing fluxes). Эти флюсы разрушают оксидную пленку на расплаве и освобождают захваченный ею алюминий.

Требования к шлакующему флюсу

Хороший шлакующий флюс обладает следующими свойствами:

  • покрывает расплавленный алюминий и ограничивает дальнейшее его окисление;
  • растворяет или впитывает загрязнения, оксиды и другие неметаллические субстанции;
  • обеспечивает коалесценцию капель алюминия в шлаке;
  • имеет точку плавления ниже, чем у алюминия (660 ºС);
  • имеет плотность меньше, чем жидкий алюминий (2,3 г/см3);
  • не реагирует и не загрязняет расплавленный алюминий;
  • не повреждает футеровку печи;
  • не является токсичным;
  • имеет низкое давление пара;
  • не поглощает воду;
  • является не дорогим и легко утилизируется;
  • имеет низкую вязкость;
  • легко отделяется от алюминия.

Химический состав шлакующих флюсов

Этот довольно длинный перечень требований сокращает список приемлемых материалов для шлакующих флюсов до короткого списка хлористых и фтористых солей.

Еще не так давно стандартным составом такого флюса была смесь в равных долях по весу солей NaCl и KCl. Часто применяли также эквимолярный состав флюса – 56 % KClи 44 % NaCl.

Однако хотя этот флюс и является эффективным покровным флюсом, а также хорошо растворяет оксид алюминия, он мало эффективен для коалесценции алюминия. Для этого в состав флюса вводят небольшие количества фтористых солей. Наиболее популярной такой солью является криолит (Na3AlF6), а также фториды натрия и калия.

Источник: Aluminum and Aluminium Alloys

Запись опубликована в рубрике Обработка расплава. Добавьте в закладки постоянную ссылку.