Взаимосвязь между алюминием и водородом в процессе плавки алюминиевых сплавов
Алюминиевый сплав имеет склонность к поглощению газа в жидком состоянии. Поглощаемый газ поступает, главным образом, из двух источников. С одной стороны, это газ, содержащийся в исходном алюминиевом сырье. С другой стороны, это газ, поступающий в результате применения различных методов плавки. К поглощаемым газам относятся: газ из печи, влага и жир, прилипающие к шихте из влажного воздуха окружающей среды, невысушенный дегазатор, а также влага, поглощаемая в процессе плавки. Экспериментальные исследования показывают, что водород является наиболее распространённым газом, поглощаемым алюминиевым сплавом, поэтому водород является основным объектом дегазации.
Количество водорода, растворенного в алюминиевом сплаве, увеличивается с ростом температуры нагрева расплавленного алюминия. Поглощение водорода начинается при температуре около 600 °C и постепенно усиливается до 750 °C. Чтобы избежать поглощения большого количества водорода, температура должна превышать 750 °C. Водород растворяется в расплаве и образует с алюминием “жидкую фазу”. Во время затвердевания водород улетучивается, не растворяясь в алюминии. Однако, поскольку поверхность отливки затвердевает первой, водород не может улетучиться, поэтому он остается в отливке и образует поры.
Дегазирующий агент
Цель данного дегазирующий агент заключается в удалении водорода, поглощённого раствором алюминиевого сплава, предотвращении образования пор внутри отливки и уменьшении толщины кристаллов. Дегазирующие вещества можно разделить на два типа: твёрдые и газообразные. К твёрдым дегазирующим веществам относятся ZnCl₂, MnCl₂, AlCl₃ и др., а к газообразным — хлор и азот.
Окисление алюминиевого сплава
Оксид алюминия образуется в результате окисления алюминия. Он интенсивно поглощает водород из расплава алюминия. При этом расплав алюминия и его сплавов загрязняется оксидом алюминия, что приводит к значительному ухудшению их эксплуатационных характеристик. Оксид алюминия не растворяется в расплавленном алюминии, но он снижает текучесть сплава, что приводит к образованию пор, трещин и дефектов на отливках, тем самым ухудшая их механические и технологические свойства.
Для обеспечения необходимых условий получения относительно чистого алюминиевого сплава в первую очередь необходимо использовать сухую и чистую шихту. Влага и продукты коррозии на поверхности металла являются основной причиной загрязнения сплава в результате окисления. В процессе плавки окисление алюминиевого сплава происходит в результате взаимодействия с атмосферой в печи. Чем выше температура расплава, тем интенсивнее протекает процесс окисления. Поэтому обеспечение надлежащих условий плавки является важной мерой предотвращения окисления алюминиевого сплава, позволяющей избежать перегрева расплава.