劉 彬

（中鋁山東工程技術(shù)有限公司，山東 淄博 255000）

鋁合金的應(yīng)用越來越廣泛，主要是因?yàn)殇X合金與其它合金和金屬單質(zhì)相比，不僅具有合金硬度大、密度小的特點(diǎn)，還具有鋁制品專有的易在表面形成致密的氧化鋁保護(hù)膜特性，從而具有很好的抗腐蝕性能。小到普通家庭中的鋁合金門窗，大到各類飛機(jī)、火箭、汽車和船只的制造都會用到鋁合金，它應(yīng)用到人民生活的各個(gè)方面，這也決定了鋁合金的重要性。因此不斷的改善鋁合金制造生產(chǎn)工藝，提高鋁合金熔鑄質(zhì)量是非常必要的。相關(guān)人員可以將關(guān)注點(diǎn)放到爐料質(zhì)量上，從根本上解決鋁合金熔鑄質(zhì)量問題。

1 爐料質(zhì)量對鋁合金熔鑄質(zhì)量影響

1.1 爐料中電解鋁液的影響

在制作鋁合金的爐料中，主要包括了電解鋁液以及一些廢料，為了更好地形成防腐蝕的特點(diǎn)，還有其他的合金添加劑。其中電解鋁液是最重要的爐料，也是占據(jù)分量最大的鋁合金熔鑄用爐料。因此要研究爐料質(zhì)量對鋁合金熔鑄質(zhì)量的影響，首先要研究爐料中電解鋁液對鋁合金熔鑄質(zhì)量的影響。從化學(xué)角度分析，制取鋁的電解液種類繁多，這里用到的電解鋁液主要是讓冰晶石作為電解質(zhì)的溶劑，因?yàn)楸軌蛲ㄟ^改變自身結(jié)構(gòu)作為很好地助溶劑；溶質(zhì)是三氧化二鋁，在進(jìn)行制取鋁的過程中，將單質(zhì)碳作為電極的陽極，與三氧化二鋁發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而使氧化鋁中的鋁的化合價(jià)降低生成單質(zhì)鋁，單質(zhì)碳的化合價(jià)升高形成二氧化碳。在參加反應(yīng)的物質(zhì)中，會摻雜很多不需要的雜質(zhì)，對爐料中電解鋁液的質(zhì)量造成影響。當(dāng)電解鋁液中出現(xiàn)水、氧化鈣、氧化鈉、氧化鐵、氧化鎂等雜質(zhì)時(shí)，對爐料的質(zhì)量以及鋁合金熔鑄的質(zhì)量造成的影響主要體現(xiàn)在這幾個(gè)方面。第一個(gè)方面是溫度問題，因?yàn)橹迫钨|(zhì)鋁的過程會需要較高的溫度，經(jīng)過電解質(zhì)溶液分解出的電解鋁液的溫度大概在九百二十?dāng)z氏度左右，再通過專用的電解鋁液運(yùn)輸工具運(yùn)到下一個(gè)工藝流程處，在這個(gè)運(yùn)輸過程中，因?yàn)檫\(yùn)輸工具不是完全密閉的，會經(jīng)過一部分的散熱過程，讓電解鋁液的溫度下降大概七十?dāng)z氏度，這樣進(jìn)入下一個(gè)流程進(jìn)行熔煉時(shí)電解鋁液的溫度就是八百五十?dāng)z氏度，因?yàn)槿蹮掃^程的溫度大概在七百五十?dāng)z氏度，這就造成了電解鋁液的溫度過高。溫度過高對于熔煉的影響是讓熔體的氧化過程變長，氧化更加劇烈，會造成鑄錠的體積變得更大，因此會使鑄錠開裂的可能性增大，影響鋁合金熔鑄質(zhì)量。第二個(gè)方面是電解鋁液的氫元素含量較多，在進(jìn)行單質(zhì)鋁的制取過程中，因?yàn)槿軇┲袝兴?，水?jīng)過電解過程會出現(xiàn)大量的氫氣和氧氣，其中氫氣會溶解在電解質(zhì)溶液中，在進(jìn)行熔鑄的流程時(shí)，因?yàn)闅錃鈱儆跉怏w而且密度是最小的物質(zhì)，導(dǎo)致制取的鋁合金出現(xiàn)很多的氣孔，讓整個(gè)結(jié)構(gòu)不能有很好的緊密性。氫氣含量過多也會讓熔鑄件出現(xiàn)氧化分層的現(xiàn)象，導(dǎo)致“氫脆”的缺陷和問題。第三個(gè)方面就是包含的雜質(zhì)含量過多、雜質(zhì)種類過雜的現(xiàn)象。因?yàn)殡娊怃X液沒有經(jīng)過專業(yè)的凈化除雜過程，會導(dǎo)致其中的各類金屬氧化物和水含量過多，在這些雜質(zhì)中含量最多的就是水晶石分離出的鈉元素。在這些雜質(zhì)中，鈉元素因?yàn)榫哂休^脆的特性，會導(dǎo)致鋁合金相關(guān)的成品中出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象增加；因?yàn)殍F元素和硅元素的相對原子質(zhì)量較大，同時(shí)體積過大硬度過大的元素進(jìn)入鋁合金的制品中，也極有可能讓熔鑄后的鋁合金制品出現(xiàn)部分裂痕；水的影響是會造成成品的密度更小，但是不均勻的氣泡出現(xiàn)，會導(dǎo)致整個(gè)成品的堅(jiān)韌度遭到破壞，從而易造成鋁合金制品更容易被破壞。還有一些不容易去除、不易溶解的雜質(zhì)，會一直存在于鋁合金制品中，影響鋁合金熔鑄質(zhì)量。最后是在鎂元素和鈉元素的影響下，其粘合度會相應(yīng)增大，使鋁合金的制品在鑄造時(shí)沒有很好的可塑性，使形狀不能夠很好地確定?？偠灾瑹o論是電解質(zhì)溶液中出現(xiàn)哪種雜質(zhì)，過量的情況下都會對鋁合金熔鑄質(zhì)量造成不同程度的影響。

1.2 爐料中合金添加劑的影響

合金添加劑雖然在爐料中所占的比例較小，但是因?yàn)槠湓阡X合金熔鑄過程中起到關(guān)鍵的作用，也應(yīng)該在對鋁合金熔鑄過程質(zhì)量研究過程中給予重視。在鋁合金的鑄造過程中一般需要的合金添加劑主要是鋁銅合金、鋁鐵合金、鋁鎂合金等，它們的質(zhì)量會嚴(yán)重影響爐料和鋁合金的質(zhì)量。合金添加劑對于爐料質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在純凈度和組織結(jié)構(gòu)上，從組織結(jié)構(gòu)方面分析，在對合金添加劑進(jìn)行冷卻的過程中需要嚴(yán)格的掌控冷卻的時(shí)間和溫度，這樣才能夠避免合金添加劑中的組織結(jié)構(gòu)過于粗糙，從而影響鋁合金熔鑄質(zhì)量。從純凈度方面分析，如果在選擇合金添加劑供貨商時(shí)，沒有經(jīng)過對供貨材料嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z查，或者貪圖便宜購進(jìn)質(zhì)量較低、雜質(zhì)含量較多的產(chǎn)品，會導(dǎo)致引入爐料的雜質(zhì)隨之增多，電解液中雜質(zhì)含量過多對鋁合金熔鑄質(zhì)量造成不良的影響。在對合金添加劑的熔煉方面，因?yàn)樘砑觿┓N類繁多，會導(dǎo)致熔煉溫度不好控制，如果加熱時(shí)間過長、加熱溫度過高就會出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量下降的問題。在合金添加劑的除雜過程中，如果沒有很好地除雜設(shè)施，也會讓鋁合金成品的質(zhì)量出現(xiàn)問題。

2 如何解決爐料質(zhì)量對鋁合金熔鑄質(zhì)量的影響問題

2.1 針對爐料中電解鋁液的解決方法

對于爐料中電解鋁液對其質(zhì)量影響的解決方法有以下幾種，第一種是在電解鋁液投入下一個(gè)流程之前，進(jìn)行提前處理的方式，通過這種方式進(jìn)行雜志的去除和電解鋁液的凈化，能夠從根源上保證鋁合金熔鑄的質(zhì)量。實(shí)際的操作方式是運(yùn)用化學(xué)試劑相互反應(yīng)的原理，將被石墨細(xì)化的氟化鋁固體溶解在要進(jìn)行熔鑄的物質(zhì)里，他會和熔體里面的雜質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)，再依靠稀有氣體氬氣也能進(jìn)入到熔體里，因?yàn)樗哂泻軓?qiáng)的吸附能力，因此會把反應(yīng)后生成的不可溶性雜質(zhì)吸附出來，從而去除雜質(zhì)達(dá)到凈化的目的。通過氟化鋁和氬氣結(jié)合進(jìn)行除雜后，會有效的去除鈉元素，從而不會讓鑄造的鋁合金制品變脆，保證了生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2 改變傳統(tǒng)的電解鋁液進(jìn)入熔爐的過程

以前普遍采用的將電解鋁液放進(jìn)熔煉爐的方式是進(jìn)行直接傾倒，這種方式因?yàn)闆]有相應(yīng)的保護(hù)措施和密封措施，在將液體倒入后，電解鋁液避免不了和金屬儲存?zhèn)}內(nèi)壁的碰撞和接觸，這種情況會導(dǎo)致一些熔鑄設(shè)備上的金屬物質(zhì)混入電解鋁液中。在倒入后直到電解鋁液在重力的影響下，全部落到儲存?zhèn)}底部需要一個(gè)較長時(shí)間的過程，這個(gè)過程中不斷的與空氣接觸，空氣中有大量的氧氣、氫氣、水蒸氣等氣體和雜質(zhì)，這些物質(zhì)也會在下落過程中融入電解鋁液中，從而導(dǎo)致鑄造件的質(zhì)量不過關(guān)。對電解鋁液入爐過程進(jìn)行改善，可以給傾倒液體周圍進(jìn)行密封處理，防止更多的空氣雜質(zhì)與電解鋁液混合。還可以引進(jìn)先進(jìn)的吸入電解鋁液的設(shè)備，給電解鋁液入爐過程增加一個(gè)動力，從而能夠和重力相配合，縮短電解鋁液進(jìn)入熔煉爐的時(shí)間，也減小電解鋁液與設(shè)備的碰撞面積。

2.3 加強(qiáng)合金添加劑的采購監(jiān)督

在進(jìn)行合金添加劑的采購中，要選擇專業(yè)能力較強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員對采購的廠家進(jìn)行產(chǎn)品的比對，可以先讓每一位供貨商提供一些樣品，通過對雜質(zhì)含量和成分的檢驗(yàn)，選擇更加合適的供貨商。并進(jìn)行小規(guī)模的投產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，從鋁合金鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量分析合金添加劑是否滿足工藝要求。對于爐料中其他原材料的采購也可以仿照這種方式，從而保證鋁合金的熔鑄質(zhì)量。

3 結(jié)語

在不同種類合金的生產(chǎn)過程中，都是以爐料為前提和基礎(chǔ)的，保證爐料的質(zhì)量能夠在基礎(chǔ)上對合金的鑄造過程進(jìn)行保障?，F(xiàn)階段生活和生產(chǎn)中對于鋁合金的性能存在依賴性，因此鋁合金生產(chǎn)廠家必須要保證鋁合金熔鑄的質(zhì)量，這樣才能使軍事設(shè)備和民生設(shè)備更好的服務(wù)于人民。因?yàn)闋t料組成較為復(fù)雜，因此要致力于研究和改善提高爐料的純度和質(zhì)量，通過相應(yīng)的措施保證鋁合金的熔煉質(zhì)量。