DOC《电工圆铝杆净化方法的现状与展望》

120 MPa时,延伸率达到12.2%,比常规处理提高了62.7%,电阻率降低了0.93%. 2.3 熔剂法 熔剂法是指向铝熔体中添加由碱金属或碱土金属卤盐组成的混合物,如高温盐经熔化后制得的过滤体,主要用来清除熔体中的非金属夹杂物.将熔剂加入到铝合金熔体内部或表面后,熔体中的氢被吸附或溶解并进入熔渣而被除去[4].其净化除渣效果主要取决于熔剂的组成和净化工艺[6-7]. 按净化机理的不同,净化熔剂分为精炼剂、覆盖剂、清渣剂和清壁剂等,按精炼剂的净化作用可分为固体精炼剂和气体精炼剂.常用的固体溶剂主要有:NaCl、KCl、Na3AlF

6、NaF、MnC

12、Na2CO3等,气体精炼剂主要包括[9]:N

2、Cl

2、CO、CC12F

2、CO

2、CCl

4、C2Cl6等.

3 非吸附式净化 在吸附界面上进行的精炼属于吸附法,而非吸附式净化在整个铝熔体中都会发生[4,9].非吸附式净化是通过物理作用来破坏气体或夹杂物系统所处的平衡状态,使气体和夹杂物从铝熔体中分离出来.主要有稀土净化、静置和真空净化、气体的电迁移、振荡除气和超声波净化、电磁场净化等. 3.1 稀土净化法 稀土净化法是利用稀土元素特殊的电子结构和物理化学性质.混合稀土RE与铝液中的氢有较强的吸引力,可以形成稳定的高熔点化合物,从而固定并除去铝熔体中的氢.稀土化学固氢净化已成为新型铝熔体精炼方向之一.通常是以Al-RE中间合金的形式加入,加入温度720~750 ℃.稀土可明显减少铝液中的含氢量、夹杂物和有害元素,降低铸件针孔率和孔隙度.该方法精炼效果好、操作简单、不产生环境污染问题.但较高的稀土价格导致该方法的推广还有一定难度[4]. 添加混合稀土RE(0.02%~0.2%),电工圆铝杆的电阻率可降至(2.72~2.76)*10-8 Ω・m.稀土的含量为0.1%~0.3%时,对电工铝杆的导电性没有影响[10]. 3.2 静置处理及真空法 利用熔体与夹杂物的密度差,在铝熔体浇注前静置一段时间后[9],使夹杂物沉浮,达到从熔体中分离的目的.静置温度730~760 ℃,静置时间30 min左右[1].但小尺寸的夹杂用该法难以除去,除氢效果也不显著. 在密闭的、有一定真空度的环境中,氢在熔体和气氛中的分压差的作用下会从熔体中上浮并逸出,达到除气的目的.通常分为静态真空除气和动态真空除气.静态真空除气时,液面上的氧化膜会阻碍氢的扩散,降低除气效率[9].动态真空除气由于增加了对铝熔体的搅拌,从而增加了熔体的传质系数,因此除气效率较高.真空处理是降低铝熔体中氢含量最有效的方法,但需真空密封设备,价格昂贵,因此很少使用[4]. 3.3 气体的电迁移 铝熔体在直流电的作用下,氢在负极被还原并逸出[9].实践表明,在石墨坩埚中,将100 kg的ZL102熔体通入250~300 A的直流电(或者150 kg的ZL105熔体通入0.5~0.7 A/cm2的直流电),通电时间20~40 min,可以降低质量分数28%~30%的氢含量.若采用海绵钛电极,除气率还可以进一步提高,残留在熔体中的钛还能起到细化铝合金晶粒的作用. 3.4 振荡除气及超声波处理法 铝熔体在受到高速定向往复振动时,在其内部会因弹性波产生的空化现象而形成显微空穴,熔体内的气体进入该显微空穴后,逐渐长大并最终以气泡形式逸出[9]. 在铝熔体中,超声波的空化作用也可以形成上述空穴,从而除去铝液中的气体,一些非金属氧化夹杂也随气泡的上浮而除去[4].超声波净化处理可除气、除杂,同时提高过冷铝熔体中的形核率还能细化晶粒. 3.5 电磁场净化法 因为氧化物夹杂和合金熔体间的电导率有一定的差别.在电磁场中,电磁力只对金属液起作用,而非金属氧化夹杂则不受影响,从而在熔体中产生一个压力梯度,在该梯度的作用下,氧化物夹杂发生与金属液受力方向相反的运动而被除去[4].因为外加磁场的强度和方向可以很方便地调节,所以电磁场净化法可有效去除10 (m以下的夹杂.是除去铝合金熔体中夹杂物的新方法. 但是上述这些非吸附净化方法都没有得到广泛的应用,主要原因是净化效果欠佳、设备和工艺复杂、操作成本高等.