第一章-金属材料的制备.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * 铝酸钠溶液的脱硅 在溶出及赤泥分离的过程中，虽然溶液中的SiO2不断转入沉淀，但赤泥中的CaO·SiO2又不断被碱分解，因而溶液中的硅含量始终维持较高。为进行碳酸化分解，必须有一个单独的脱硅工序。脱硅的基本方法有两种： 长期加热溶液，促进铝硅酸钠沉淀：? 此沉淀即所谓“白泥”（或称硅渣） 往溶液中加入一定量的石灰，使之生成溶解度更小的铝硅酸钙： 脱硅后的液体送去进行碳酸化分解，硅渣重新返回烧结： 碳酸化分解 把CO2炉气通入铝酸钠溶液中，使CO2与溶液中的苛性碱作用，发生中和反应，生成铁酸钠，从而降低了溶液的稳定性，引起溶液的分解，反应如下：? 铝酸钠分解所产生的NaOH被CO2所中和，因而分解反应得以继续下去。 碳酸化分解后，采用过滤机将氢氧化铝与溶液分离。氢氧化铝经洗涤后送去煅烧，煅烧过程跟拜耳法一样，母液经蒸发后返回使用。 碱石灰烧结法工艺较复杂，能耗高,产品质量和成本不及拜耳法，但能处理低品位的铝土矿（A/Si＞3.5) 3、金属铝的生产 熔盐电解法电解槽 Al2O3、冰晶石（Na3AlF6）及其它氟化盐作为电解质，其中插入碳素阴、阳极，通入直流电，经电化学反应，阴极得到液体铝，阳极生成O2，与碳阳极氧化生成CO2。铝液用真空抬包抽出，净化澄清后浇注成铝锭。其质量分数达到99.5%~99.8%。阴极：Al3+(络合)+3e→Al?阳极：2O2-+C-4e→CO2总体： 2Al2O3+3e→4Al+3CO2 电解过程，碳素阳极不断消耗，要不时的调整阴极位置，以调整电解槽温度。 　 4、Al合金的熔炼与凝固 （1） 熔炼特性： 1）熔化时间长：铝的熔化潜热大，比热大，黑度小，对热的反射强，熔化时消耗热量多，熔化速度慢。 2）易吸氧：与氧生成Al2O3。该膜一旦破坏，进入的氧气很难去除。且Al2O3会随熔体进入铝锭。减少氧化是铝及其合金熔炼的重要问题。 3）易吸氢：吸入的氢，在固相及液相两者中的溶解度相差很大。结晶时，形成气孔和疏松的倾向大，减少吸氢又是熔炼的另一种重要问题。 4）易吸收金属杂质：铝是高活性的合金元素，易吸收铁质坩锅和工具中溶解的铁，或从炉衬中的氧化物中置换出铁、硅、锌等金属杂质。杂质进入铝熔体中很难去除。并随熔炼次数增多而增多，防杂质污染是铝熔炼的第三个重要问题。 （2） 熔炼目的与原理 ①目的： ??? 控制气体及氧化夹杂含量，成分合格，获得能保证铸件得到适当组织的高质量液体金属。 ②原理： 鉴于铝合金的易吸气、易氧化、易吸收金属夹杂的特征，防止和去除气体和氧化夹杂则成为铝合金熔炼、浇铸过程最突出问题。采取措施有： 1） 铝液中气体和夹杂物的防止 其主要来源是H2O，它是从搅入的铝液表面氧化膜上、炉料表面（特别是受潮的）、熔化浇注工具、精炼剂中带入铝液的。操作要点： a 炉料：使用前应保存在干躁处，或吹砂去除表面氧化膜。炉料加入之前要预热（150℃~180℃以上）。 b 坩埚及熔化浇注工具：使用前仔细清洁表面铁锈、氧化膜、旧涂料层等脏物，然后涂上新涂料，预热烘干后使用。熔化浇注工具或转运铝液的坩埚使用前应充分预热。 1） 铝液中气体和夹杂物的防止 c 精炼剂、变质剂：使用前先充分烘干。 d 熔化、浇注过程操作：熔化和搅料铝液时，尽量不搅入表面氧化膜或空气。减少转注次数，浇注时应降低液流的下落高度和减少飞溅。浇注完铸件后，勺中剩下的铝液不应倒回坩埚。坩埚底部约为50～100mm深处的铝液中沉积较多的Al2O3的夹杂物，不能用来浇注铸件。 e 熔炼条件：熔炼温度不超过750℃，应尽量缩短熔炼、浇注的持续时间，一般在精炼后立即进行浇注，一般在精炼后2h浇完。 f 气候条件：天气潮湿时浇注时间应更短。潮湿天气（每年的5～10月份）是周期性发生季节性针孔缺陷的原因。 2） 铝液中气体夹杂物的去除（精炼方法） 两种基本类型：吸附精炼与非吸附精炼 吸附精炼：利用吸附剂直接与铝液接触，与铝液中气体与夹渣产生物理、化学或机械作用，达到除气、除渣目的。其净化程度，取决于接触条件面积、持续时间及接触表面状态 方法有：吹气精炼、氯盐精炼、熔剂精炼。 非吸附精炼：不在铝液中加吸附剂，利用某种物理作用（真空、超声波、比重差）改变金属-气体系统或金属-夹杂物系统的平衡状态，使气体和固体夹杂从铝液中分离。其净化