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SMM4月19日讯：在SMM主办的2023SMM（第十八届）国际铝业峰会-铝熔铸技术论坛上，中铝工业服务有限公司总工程师李磊介绍了液态铝的合金化产品及液态铝的熔（盐）剂产品的历史和现状、未来铝合金化产品及铝合金熔(盐)剂类产品的发展方向。
(资料图片仅供参考)
（嘉宾发言照片）
液态铝的合金化产品的历史和现状
液态铝的合金化过程：合金元素溶解于液态铝中，与该元素原子与铝原子的结合力有关，其难易程度大体与该元素与铝的二元相图确定，合金元素在液态铝的扩散取决于液态铝原子对该金属的破坏能力，合金化元素在铝液的扩散速度，遵守菲克第一扩散定律表示。
合金化元素是溶解于液态铝中而非熔化，（其原理并不比盐溶于水中更复杂）在相组成图中，主要表达了温度和铝、合金化元素之间的相互关系，L液相部分合金化元素并没有确定的形态，它既可以以单质的状态存在，也可以以化合态的状态存在，但其浓度一定是从高浓度向低浓度扩散，遵守菲克第一定律。当冷却到固相线时就会形成什么样的晶体结构。通常来讲，合金化元素与铝形成共晶时，溶解度是比较高的，当合金化元素与铝形成包晶或合金化元素本身的熔点较高时，都需要较大的过热度。
金属粉末部分
1、标准未约定金属粉末的制作方法这是有问题，举例说明，使用碳还原工艺生产的铁粉，是造成单零箔黑线的主要夹杂物，我们曾多次通过能谱打出单零箔黑线为碳和铁的富集物。
2、粉末的纯净度问题
金属粉末在生产和制作过程中，其金属含量是有所下降，会有金属杂质和非金属杂质。如何约定纯金属的含量，我们认为主要是从以下两个方面来考虑。
第一：添加量，金属添加剂主要是一些过渡族元素，铁、锰、铬、钛、锆等元素在铝合金里，其含量都很低，0.01-1.5之间，其它金属杂质含量添加后一般很难突破母合金对其它金属杂质的约定范围。举例：钛元素在变形铝合金的添加量大约0.01-0.03之间，在铸造铝合金中添加量为0.1-0.2之间，所以钛剂不会采用纯钛（99%以上的钛金属来生产，多采用含量大于92%以上混合钛粉来生产，另外，当金属的纯度越高则熔点越高更难溶解，例如：钛。而金属粉末纯度越高则意味着价格越高，使用成本越高。
第二：所谓杂质元素是否为母合金的添加元素，例如3003铝合金，锰和铁都是添加元素，此时约定锰剂中铁要低于0.3以下意义并不大，但生产厂家应注明铁含量。
助熔剂部分
标准中约定助熔剂为铝（粉）和氟铝酸钾两种物质，选择这两种东西是没有问题，国际通用，但问题现在国内生产厂家使用的氟铝酸钾都是铝钛硼丝生产厂家的副产品，其杂质重金属元素是非常高，有明显的遗传性。举一个案例，某地生产铝线杆的厂家，用这种氟盐生产的铁剂在使用后造成电阻率超标。另外我想讲一个事实，铝钛硼生产厂家的这种副产品产量是非常大的，其他行业使用量很小，并且要经过后期处理。如果其不作为添加剂原料使用，那么它就是固废，甚至是危废。
液态铝的熔（盐）剂产品的历史和现状
铝用熔剂应具备以下功能特性
1、熔剂在铝液中必须为液态，只有液态才有表面张力，界面张力，润湿功能之说。
2、液体熔剂与铝液的润湿角θ<90°，熔剂主要是覆盖的作用，但同时熔剂与氧化物（氧化铝）的润湿角是接近于0°，也就是说具有吸附功能。液体熔剂与铝液的润湿θ>90°时，说明熔剂与铝液具有较好的分离性。但同样熔剂与氧化物的润湿角是接近0°的，具体吸附功能。
在现实当中，有没有完全附和上述机理对应熔剂，可以明确的告诉大家，这就是所有教科书中提到熔剂精炼时所提到1号、2号、3号熔剂，在上世纪50年代苏联人在建造东北大厂所指定生产使用的标准熔剂。从熔剂使用历史来讲，从上世纪50-80年代，传统意义上的铝加工大厂一直自己生产和使用1、2、3号熔剂，国外大多数铝加工企业也是使用同类型的产品。
铝合金熔融熔剂的化学成分
在当代国外如俄罗斯、日本、韩国仍大量使用熔剂净化铝水，特别是日本，因其产品主要是以铸件为主(发动机机壳，轮圈等）其对各种熔盐仍然有着极强的依赖性 ，而欧美因其产品类型和自控设备水平大力发展，多采用强大设备能力来净化铝水（石墨转子打气泡，深 床等工艺方法）而国内因设备制造能力、材料、技术等因素有限 ，学欧美学了个皮毛，而熔剂净化又是五花八门，乱象丛生。
在新的标准中将熔剂按机混和重熔两种方式进行了分类，即A为机混，B为重熔作为了分类，分类方式是没有问题，问题在于相同的在成份组成的情况，机械混合和熔融是完全不一样的概念，举例说：标准中A类（机混）如果全部改为B类熔合是有精炼作用，其中前3种的熔剂，喷入铝液中，其是小液珠，在上浮的过程，可吸附氧化渣，而机混的上述熔剂。NaCl的熔点是820°，KCl的熔点是780°，冰晶石950°，在喷粉精炼的过程是不形成液珠，只能是沿着气道浮在铝水表面；在铝熔铸生产过程中，单质的NaCl、KCl及氟盐与铝渣机械混合在一起，无法使得NaCl和KCl熔合；因此其完全没有吸附精炼的作用。其在上浮过程还破坏了铝水的氧化膜，其过程完全是一种造渣过程，此时其本身就已成渣了，俗话说“精炼不停，渣不停”。所以A类熔剂是没有精炼作用，作为精炼剂使用的熔剂必须是重熔的。如果含有大量重熔成份的机混熔剂也是有精炼作用的。
未来铝合金化产品的发展方向
中间合金化产品的发展方向
以配置母合金化学成份为主的中间合金类产品，其在生产工艺上应采用像现在铝钛硼丝和铸造A356.2合金的生产工艺，采用连续或半连续铸造生产工艺方法，在保证含量约定的同时满足低倍下细小的晶结尺寸，同时减少了渣气含量。
金属添加剂产品的发展方向
通过上面讲述，可以确定我们希望添加剂的有效的合金元素成分含量越高越好，甚至不要有助熔剂，纯金属粉末直接加入，这类产品有没有，明确告诉加拿大铝业很早之前就使用了，只是由于工艺方法复杂，在当时难以量产，这里可以告诉大家一个好消息，中铝工业服务有限公司经过长时间的工艺技术摸索，已经可以生产这类产品，于今年年底，明年年初正式推出。现在主要在做，全球专利布局。
另外一个方向，如果一定需要助熔剂，我们就希望助熔剂应具备以下两个最基本的特性。
第一：助熔剂不与高温铝液发生任何物化反应，为惰性熔剂，不具有丝毫的遗传性。
第二：助熔剂在反应过程中能抑制金属粉末的燃烧，同时将产生的氧化物带出铝水表面，以便扒出熔铝炉。
中铝工业服务有限公司就生产具备以上功能的产品。
未来铝合金熔（盐）剂类产品的发展方向
未来熔（盐）剂类产品
在过去30、40年里，所谓机混喷粉精炼剂打着“创新”的幌子一路狂飙，一个个新鲜的名词不断被创造出来，什么“高效”“无烟”层出不穷，同时行业标准不断的在保驾护航，一遍一遍在割着韭菜但我们要遵重两个最基本的事实。
第一：此类产品对除渣、除气效果的标准数据（可重复验证的数据）直至今日没有，而所有教科书均没有这类产品的介绍，只要提到熔剂精炼的问题，教科书永远在说1、2号熔剂。
第二：国外企业和一些国内外企都没有采用这类产品，基本都是采用重熔类的产品，而国内的一些商家再次以“进口高端产品”为由再一次割韭菜。
熔剂精炼本身并不比现在所谓采用高大上设备的手段效果差，早在上个世纪50-60年代，苏联就依赖熔剂精炼的造出了大型客机的蒙皮和大梁。
未来(熔盐)剂类的产品，如何制造和使用，我们首先要遵重机理，右图熔（盐）剂类的化学组成。基本上包括了国际上所有牌号熔剂，一共大概有5类，在生产实践过程中因工矿场景，合金类型牌号，炉堂大小，使用方法，原铝材料等等不同，和所要解决的问题存在巨大的差异，而使用的熔剂的产品就存在差异性。熔剂精炼的效果不仅因不同含量的组成（熔点、表面张力等参数）还与熔剂的生产工艺息息相关。
化学成分+标准生产工艺=产品品质
使用铝及铝合金熔剂效果论证
分两个阶段：第一阶段：降渣节铝
使用方现有的同类产品与中铝工业服务有限公司提供的产品经使用后对扒炉渣的扒渣量及渣里含铝量进行对比。是否达到明显降渣节铝的效果。
第二阶段：改善铝水流动性，实现铝合金“低温”铸造。
具体实施流程
第一步：中铝工业服务有限公司工程技术人员对使用方的原料铝，炉堂大小、合金牌号、最终产品定位，环保要求现有吨铝的产渣量及渣内含铝量等进行详细登记记录，表格式填写。
第二步：中铝工业服务有限公司推荐(2-3种)产品及适用的工艺方法，征求贵公司同意。
第三步：提供试用料到贵公司并进行跟踪试用，完成第一阶段降渣节铝的使用效果论证。
第四步：批量使用后，当使用工艺成熟稳定后进行第二段改善铝水流动性，实现铝合金的“低温”铸造
第五步：确定熔剂产品牌号及类型。
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