如何控制铝液中固液态的杂质
众所周知，铝液的净化是实现压铸件高质量的基础。随着对压铸件的比强度，表面光洁度，断裂韧性及疲劳强度等物理指标的要求越来越高，压铸工作者逐渐意识到净化的重要性和必要性。所谓净化的铝液除成分合格外，应是不含有气体，固态颗粒和溶融的盐类。作者依据生产各种铝合金处理熔剂（精炼剂，高，低温打渣剂，除气剂，覆盖剂，强力炉壁清渣剂，降铁净化剂等）的研究与实践，结合为压铸车间服务过程中所遇到的问题及处理心得，谈一谈对如何控制铝合金液中固液态杂质的一些粗浅认识。
一． 固态杂质的种类
1） 原位生成的杂质：它是在铝合金液中通过化学反应形成的。包括氧化物，氯化物和金属间化合物。
A）氧化物——主要有Al2O3,MgO,SiO2,Fe3O4,Fe2O3,MgAl2O4等，在熔炼，合金化，铝水转包，运输和搅动的情况下易生成。其存在形态为膜状，团聚物，或弥散分布微粒。
B）氯化物——主要有MgCl2，NaCl,CaCl2等。当铝合金含一定量镁时，氯元素很容易和铝液中的镁反应生成MgCl2。在一般铝合金熔化温度范围内，常利用MgCl2的表面活性和与铝液的不相融性来调整氧化物与铝液的润湿性，促进铝液与渣的分离。但是过量的MgCl2则成为杂质，很难与铝液分离，特别是当它与氧化物结合一起，分离就更加困难。因此MgCl2是我们非常不希望的原位生成杂质。同样，钠，钙，锂，锶等也会与氯反应生成稳定的氯化物，这同样是我们所不希望的。所幸由于他们在压铸铝合金中浓度低，正常工艺条件下，只发现有少量此盐类存在，一般不会影响铝液质量。但是如果我们使用某些价位低廉的打渣剂和精炼剂，其中含有大量的NaCl盐，当加入铝液时，氯盐很容易与氧化物结合，生成如MgCl2/NaCl/CaCl2/MgO的混合物。该类杂质混合体很难与铝液分离，往往会残留在铝水和铸件中。这无异于将有害杂质加入铝液，其危害之大可想而知。作者走访压铸厂时曾发现有的厂家因用了劣质打渣剂，造成铸件出汗起斑，后改用正规熔剂后，问题迎刃而解。
C）金属间化合物——主要有TiAl3,ZrAl3,VAl3等。当炉温低且铝液中钛，锆，钒的残余含量高时，有利于这些金属间化合物的形成。
D）淤泥——涉及金属液中金属间化合物的产生和形成。该金属化合物含有重金属铁，锰和铬。形成 Al(FeMnCr)Si 颗粒，它常常呈短而结实的多面体形状。 淤泥的颗粒很硬，因此在机加工时成为硬质点，将刀具崩坏。当金属被不断重熔时，铁，锰和铬含量的不断增加是不可避免的。因为它们都不可能从金属液中被提炼出来。淤泥的形成取决于成分和温度。如果温度足够低且铁，锰，铬的含量很高，淤泥几乎在瞬间形成。在汤勺或料管内也会形成小的淤泥晶体。淤泥颗粒象其它夹渣一样会妨碍金属的平滑流动。不论是熔化炉还是保温炉，一旦淤泥形成，由于密度大，会下降至炉子底部。搅动，倾倒铝水等操作会搅动了这些沉积的淤泥，使翻起的颗粒随金属液进入浇包内，最后可能进入型腔中。
2）外来杂质：其来源是铝合金原料中的有害成分，表面氧化层，耐火材料等。其形态为颗粒状。铝合金废料的涂层，油渍，润滑剂等在高温下热解即可能形成Al4C3等碳化物杂质。
二．固态杂质的控制方法
1）首先要控制熔炼温度不宜过高。因为铝合金液的氧化与扩散有关，温度越高，扩散越快，故提高温度将使氧化的速率加快。需要说明，我们平常所说的高温熔炼，低温浇铸，不是熔炼温度越高越好，而是相对于浇铸温度要达到一定的精炼温度。根据不同牌号合金和不同熔炼工艺的要求，可选用相应的高温打渣剂或低温打渣剂处理。
2）避免火焰直接吹向液面。因为燃烧带入的水蒸气会促进铝液的氧化，同时使液面被扰动，不断翻出新的液面被氧化。因此要避免在液面上方安置喷嘴。采用辐射加热，浸入式加热，感应加热，坩埚加热要好于火焰直接加热。
3）防止液面扰动。搅动液体将破坏液面的连续性和氧化物保护层，不仅促进了氧化物生成率，同时也使表面氧化膜进入铝液中。
4）周期性的对炉子进行清理，包括炉底清淤，使熔炼和保温炉的淤泥集聚最小。显然，应避免炉料中含有不希望的铁，锰和铬。一旦淤泥形成，仅长时间保持高温，可以使淤泥颗粒重新溶解。但这是危险的。因为这么长的时间和温度将导致其它问题。使溶液吸氢和形成氧化物
5）在液面撒播适量的合金化颗粒，如镁。镁的低密度和低熔点可以在铝合金液面形成富镁熔区，并快速燃烧氧化，形成MgO细小颗粒分布在液面，不会沉淀，保持悬浮。从而保护铝液不被氧化。
6）采用保护气体。虽然铝水氧化不可避免，但是用保护气体可以降低氧化率。通常使用氮气，氩气和二氧化碳保护。六氟硫被用于高镁铝合金的熔炼保护。
三．融溶态杂质的种类
铝合金液中的液态杂质主要是原位生成的氯盐。氯盐可以是固态，也可以是融溶态。一旦形成，要从铝液中去除十分困难。氯元素与铝在大约178ºC就可化合生成AlCl3,如果铝液中没有镁，它就迅速从铝液中气化逸出。如果铝液中含有大于0.2wt%的镁，AlCl3就与镁反应生成MgCl2,如果MgCl2进入铸件，则是非常有害的杂质。同样，存在于铝液中的钠，钙，锂和锶也将与AlCl3反应生成相应的氯盐。这些氯盐在熔炼温度下其纯物质一般呈固态，当与氯化镁形成共晶系后则形成液态混合物。要从铝液中去除这些融溶的氯盐混合物是非常艰难的挑战。因为即使是用金属过滤网也无法分开两种不相融的液体。由于这种融溶态氯盐密度低，粒度小，因此不会在铝液中沉淀。当在打渣过程中使用以氯化钠为基的盐熔剂时，造成熔剂的化合反应和形成液相夹渣的碎片。要刮去这些物质非常困难。它们很容易和氧化物及渣结合。形成的集合物与铝液的密度非常相近。
铝液和后续压铸件中的夹渣有很多有害作用：
l 夹渣妨碍金属流动。甚至会使充型不完整，特别是在薄断面上。
l 夹渣对机械性能有负面影响，降低屈服强度和抗拉强度，延伸率和冲击韧性。
l 许多夹渣很硬且削弱机加工性能。表面夹渣影响精加工如电镀，喷漆，阳极处理等。
l 夹渣是氢气孔成核的优先位置。在内表面与氢原子结合成为氢分子。成为金属液中的固态夹渣。
四．融溶态杂质的控制方法
1）不要使用含大量氯化钠的打渣剂，精炼剂，除气剂和覆盖剂，以防止铝液出现二次污染。理论研究和实际应用均表明，理想的铝熔炼助剂成分中，一定是只含有少量氯化钠，可以促进杂质的上浮和聚集，而且耙出的炉渣为干粉状，含铝量很低。
2）控制铝液过热温度尽可能地小。与融溶氯化物的反应温度拉开距离。融溶氯化物的反应温度高至718ºC-732ºC以上，从而可抑制其负面作用。
3）控制炉料的化学成分。如果炉料中大量使用再生铝锭和回炉废料，而且采用含氯的化学物质净化铝液，就必需首先保证残余的钠，钙，钾，锂的浓度在最低限度的经济水平线内。同时要适当增加打渣，精炼剂的投放比例。
4）在熔炉过桥处安置过滤网，在专用处理包内插入旋转喷头吹气喷粉精炼，或在底部使用透气塞吹气精炼，都是净化铝水行之有效的先进工艺。
