1、鋁合金熔體的熔劑精煉本文介紹了熔劑精煉在鋁合金熔體凈化過程中的作用，熔劑的分類和要求，常用熔 劑的組成，適用范圍及使用方法等。在鋁及鋁合金熔煉過程中，氫及氧化夾雜是污染鋁熔體的主要物質。鋁極易與氧生 成A1202或次氧化鋁（A12O及A10）.同時也極易吸收氣體（H）其含量占鋁熔體中氣體總 量 的 70 90 ，而 鑄 造 鋁 合 金 中 的 主 要 缺 陷 氣 孔 和 夾 渣 ，就 是 由 于 殘 留 在 合 金 中 的 氣體和氧化物等固體顆粒造成的。因此，要獲得高質量的熔體，不僅要選擇正確合理的 熔煉工藝，而且熔體的精煉凈化處理也是很重要的。鋁及鋁合金熔體的精煉凈化方法較多，主要有浮游法、

2、熔劑精煉法、熔體過濾法、 真空法和聯合法。本文介紹熔劑精煉法在鋁合金熔煉中的應用。1 熔 劑 的 作 用熔鹽熔劑廣泛地用于原鋁和再生鋁的生產，以提高熔體質量和金屬鋁的回收率1.2 。熔 劑 的 作 用 有 四 個 ：其 一 ，改 變 鋁 熔 體 對 氧 化 物 （ 氧 化 鋁 ） 的 潤 濕 性 ，使 鋁 熔 體 易 于 與 氧 化 物 （氧 化 鋁 ）分 離 ， 從 而 使 氧 化 物 （氧 化 鋁 ）大 部 分 進 入 熔 劑 中 而 減 少 了 熔 體 中 的 氧化物的含量。其二，熔劑能改變熔體表面氧化膜的狀態。這是因為它能使熔體表面上 那層堅固致密的氧化膜破碎成為細小顆粒，因而有利于熔

3、體中的氫從氧化膜層的顆粒空 隙中透過逸出，進入大氣中。其三，熔劑層的存在，能隔絕大氣中水蒸氣與鋁熔體的接 觸，使氫難以進入鋁熔體中，同時能防止熔體氧化燒損。其四，熔劑能吸附鋁熔體中的 氧化物，使熔體得以凈化。總之，熔劑精煉的除去夾雜物作用主要是通過與熔體中的氧 化膜及非金屬夾雜物發生吸附，溶解和化學作用來實現的。2 熔劑的分類和選擇3 1 熔 劑 的 分 類 和 要 求鋁合金熔煉中使用的熔劑種類很多，可分為覆蓋劑（防 止 熔體氧化 燒 損 及 吸 氣 的 熔劑）和精 煉 劑 （除氣、除 夾 雜 物 的 熔 劑）兩大類，不同 的鋁 合金 所 用的覆蓋 劑 和 精 煉 劑 不 同 。但是，鋁合金熔

4、煉過程中使用的任何熔劑，必須符合下列 條 件3.8。熔點應低于鋁合金的熔化溫度。比重應小于鋁合金的比重。能吸附、溶解熔體中的夾雜物，并能從熔體中將氣體排除。不應與金屬及爐襯起化學作用，如果與金屬起作用時，應只能產生不溶于金屬的 惰性氣體，且熔劑應不溶于熔體金屬中。吸濕性要小，蒸發壓要低。不應含有或產生有害雜質及氣體。要有適當的粘度及流動性。制造方便：價格便宜。4 2 熔 劑 的 成 分 及 熔 鹽 酌 作 用鋁合 金用 熔劑一般 由 堿 金 屬 及 堿 土 金 屬 的 氯 化 物 及 氟 化 物 組 成 ，其 主 要 成 分 是 KCl 、NaCl 、 NaF CaF, 、 Na3A1F6 、

5、 Na2SiF6 等 。熔 劑 的 物 理 、化 學 性 能 （ 熔 點 、密 度 、粘 度 、 揮發性、吸濕性以及與 氧化物 的界面作用等）對 精 煉 效 果 起 決 定 性作 用 .5 21. 氯鹽:氯鹽是鋁合金熔劑 中最常 見的基本組元， 而 45 NaCl+55 KCl 的 混合 鹽應用最廣 。由 于 它 們 對 固 態 Al2O3 ，夾 雜 物 和 氧 化 膜 有 很 強 的 浸 潤 能 力 （ 與 Al2O3 ，的 潤 濕 角 為 20 多 度）且在熔煉溫度下NaCl和KCl的比重只有1.55g cm3 和 l.50g cm3，顯 著小于鋁熔體的比重，故能很好地鋪展在鋁熔體表面，破

6、碎和吸附熔體表面的氧化膜。但僅含氯鹽 的熔劑，破碎和吸附過程進行得緩慢，必須進行人工攪拌以加速上述過程的進行。氯化物的表面張力小，潤濕性好，適于作覆蓋劑，其中具有分子晶型的氯鹽如 CCl4 ,SiCl4 ，A1C13，等可單獨作為凈 化 劑 ， 而 具 有 離 子 晶 型 的 氯 鹽 如 LiCl 、 NaCl 毛KCl 、 MgC12：等 適 于 作混合鹽熔劑。2。 2 2 氟 鹽 ：在氯鹽混合物中加入NaF. Na3A1F6、CaF2。等少量氟鹽，主 要起精煉作用，如 吸附、 溶解Al2O3 ，。 氟鹽還能 有 效地去除熔體表面的氧化 膜，提 高除氣效果。這是因為：a）氟鹽可與鋁熔體發生化

7、學 反 應生成氣態的A1F，、SiF4，、 BF3,等，它們以機械作用促使氧化膜與鋁熔體分離，并將氧化膜擠破，推入熔劑 中；b）在發 生上述反應的界面上產生的 電流亦 使氧化膜 受“沖 刷”而 破碎。 因此， 氟鹽的存 在使鋁 熔體表 面的氧 化膜的破 壞過程顯著加速，熔體中 的 氫就能較方便的逸出；c） 氟鹽（特別是CaF2：）能 增大混合熔鹽的表面張力，使已吸附氧化物的熔鹽球狀化，便于與熔體分離，減少固熔渣夾裹鋁而 造成的損耗，而且由于熔劑熔體表面張力的提高，加速了熔劑吸附夾雜的過程。3鋁 合 金 熔 煉 中 常 用 熔 劑熔劑精煉法對排出非金屬夾雜物有很好的效果，但是清除熔體中非金屬夾雜

8、物的凈 化程度，除與熔劑的物理、化學性能有關外，在很大程度上還取決于精煉工藝條件，如 熔劑的用量，熔劑與熔體的接觸時間、接觸面積、攪拌情況、溫度等。3 1 常 用 熔 劑為精煉鋁合金熔體，人們已研制出上百種熔劑，以鈉、鉀為基的氯化物熔劑應用最 廣。對含鎂量低的鋁合金廣泛采用以鈉鉀為基的氯化物精煉劑，含鎂量高的鋁合金為避 免鈉脆性則采用不含鈉的以光鹵石為基的精煉熔劑。鋁 合 金 熔 煉 過 程 中 常 用 熔 劑 的 成 分 及 作 用 如 表 1（4-7）表 1 常用熔劑的成分及應用溶劑種類 組分含量，%NaCl KCl MgCl2 Na3AlF6 其 它 成 分 適 用 的 合 金覆 蓋 劑

9、 39 50 6.6 CaF2 4.4 Al-Cu系 ， Al-Cu-Mg 系 ,Al-Cu-Si 系 Al-Cu-Mg-Zn 系Na2CO385.CaF15 一 般 鋁 合 金系 Al-Mg-Si 系 合 金系合金系合金50 50 一 般 鋁 合 金 KCl,MgCl280 CaF220 Al-Mg31 14 CaF210 CaCL244 Al-Mg8 67 CaF210,MgF215 Al-Mg精 煉 劑 25-35 40-50 18-26 除 Al-Mg 系 ,Al-Mg-Si 系 以 外 的 其 它 合 金8 67 MgF215,CaF210 Al-Mg 系 合 金KCl,MgCl26

10、0,CaF240 Al-Mg 系Al-Mg-Si系 合 金42 46 Bacl26 （2 號 熔 劑 ） Al-Mg 系 合 金22 56 22一般鋁合金50 35 15一般鋁合金40 50 NaF10 一 般 鋁 合 金50 35 5 CaF210 一 般 鋁 合 金60 CaF220,NaF20 一 般 鋁 合 金36-45 50-55 3-7 CaF 21.5-4一 般 鋁 合 金Na2SiF630-50,C2Cl650-70 一 般 鋁 合 金3.5 5 49.5 KF10 易 拉 罐 合 金從 上 表 中 可 以 看 出 ，有 些 熔 劑 組 分 的 含 量 變 化 范 圍 較 大

11、，可 以 根 據 實 際 情 況 來 確 定 。 首 先 要 根 據 合 金 元 素 的 含 量 來 確 定 8 ， 因 為 大 多 數 鋁 合 金 中 主 要 元 素 含 量 都 可 在 一 定 范 圍內變化，其次要根據所除雜質成分及含量來確定。因此，使用廠家除使用熔劑廠生產 的熔劑外，最好根據所熔煉鋁合金的成分調正熔劑組分比例，以找出最佳熔劑組成。綜合以上各種熔劑不難看出，當要熔制的鋁合金成分確定后，熔劑成分的設計首先 是 主 要 成 分 （如 氯 化 物 ）用 量 配 比 的 選 擇 ， 其 次 是 添 加 組 分 （如 氟 化 物 ）的 選 擇 。 熔 劑 配 好 后，最好是經熔煉、冷

12、凝成塊、再粉碎后使用，因為機械混合狀態的效果不好。3.6 熔 劑 用 量 熔煉鋁合金廢料時，廢料質量不同，覆蓋劑及精煉劑的用量也不同。3.6.1 主 覆 蓋 劑 用 量a） 熔煉質量較 好的 廢料， 如塊狀 料、管 、片 時 覆蓋 劑用 量 （見表2） 。表 2 覆 蓋 劑 種 類 及 用 量爐 料及制品 覆蓋 劑用量（占投料 量的%）覆蓋劑種 類電 爐熔煉：一 般制 品特殊制品0.40.5 0.50.6 普 通粉狀溶 劑普 通 粉 狀 溶 劑煤 氣 爐 熔 煉 ： 原 鋁 錠 廢 料 1 2 2 4 KC1:NaC1 按 1:1 混 合 KC1:NaC1 按 1:1 混 合注 ：對 高 鎂

13、鋁 合 金 ，應 一 律 用 不 含 鈉 鹽 的 熔 劑 進 行 覆 蓋 ，避 免 和 含 鈉 的 熔 劑 接 觸 。b） 熔 煉 質 量 較 差 的 廢 料 ， 如 由 鋸 、 車 、 銑 等 工 序 下 來 的 碎 屑 及 熔 煉 扒 渣 等 時 ， 覆 蓋 劑 用 量 （ 見 表 3） 。表 3: 覆 蓋 劑 用 量類 別 用量 （ 占投料量的 %）小碎 片 碎 屑 號外渣子6 8101515 203 2 2 精 煉 劑 用 量不 同 鋁 合 金 、 不 同 制 品 ， 精 煉 劑 用 量 也 各 不 相 同 （ 見 表 4） 。表 4 精 煉 劑 用 量合金及制品 熔煉爐 靜置爐高鎂合金2號 熔 劑 5-6kg/t 2號 熔 劑 5-6kg/t特 殊 制品 除 高鎂 合金 普通 熔 劑5-6kg/t 普 通 熔 劑 6-7kg/tLT66 、LT62 、LG1 、LG2、 LG3、LG4 出爐 時 用 普 通 熔 劑 、 疊熔 劑 壩其它合金普通 熔 劑 5-6kg/t在潮濕地區和潮濕季節， 熔劑用量應有所增加對大規格的圓錠，其熔劑用量也應適當增加。3.7 熔 劑 使 用 方 法熔劑精煉法熔煉鋁合金生產中常用以下幾種方法：熔體在澆包內精煉。首先在澆包內放入一包熔劑，然后注入熔體，并充分攪拌， 以增加二者的接觸面積。熔體在感應爐內精煉。熔劑裝入感應爐內，借助于感應磁場的