Алюминий и его сплавы легко окисляются как в твёрдом, так и в расплавленном состоянии, образуя непрерывную самоограничивающуюся плёнку. Скорость окисления увеличивается с ростом температуры и в расплавленном алюминии значительно выше, чем в твёрдом. Реактивные элементы, содержащиеся в сплавах, такие как магний, стронций, натрий, кальций, бериллий и титан, также являются факторами, способствующими образованию оксидов. Как в расплавленном, так и в твёрдом состоянии оксид, образующийся на поверхности, обеспечивает самоограничение и служит барьером для диффузии и растворения водорода. Однако индуцированная турбулентность приводит к увлечению частиц оксида, которые сопротивляются гравитационному отделению, поскольку их плотность аналогична плотности расплавленного алюминия. Флюсы для удаления оксидов — это потоки, предназначенные для отделения и удаления оксидов.
Образование оксидов
Оксиды образуются в результате прямого окисления на воздухе, реакции с парами воды или алюмотермической реакции с оксидами других металлов, таких как железо или кремний, содержащимися в инструментах и огнеупорных материалах. Оксид алюминия является полиморфным, однако при температуре расплавленного металла обычно встречаются кристаллические формы оксида различных типов, зависящие от условий воздействия, температуры и времени. Некоторые кристаллографические формы оксида влияют на внешний вид и окраску отливок, не оказывая при этом других значительных эффектов.
Разделение и удаление оксидов
Как правило, расплавы алюминия и его сплавов необходимо подвергать обработке для удаления взвешенных неметаллических примесей. Обычно это достигается с помощью твердых или химически активных газообразных флюсов, содержащих хлор, фтор, хлориды и/или фториды. В каждом случае цель заключается в размочивании границы раздела «оксид–расплав» для обеспечения эффективного отделения оксидов и других включений, а также в флотации этих неметаллических примесей путем их присоединения к твердым или газообразным элементам или соединениям, вводимым или образующимся в процессе обработки флюсом.
Флюсы для отделения и удаления оксидов
Флюсы также может использоваться для минимизации образования оксидов. По этой причине расплавы, содержащие магний, часто защищают с помощью солей, образующих жидкие слои — чаще всего хлорида магния — на поверхности расплава. Эти флюсы, называемые покрывающими флюсами, необходимо периодически удалять и заменять. Углерод, графит и порошок бора также эффективно замедляют окисление при нанесении на поверхность расплава.