一、預(yù)處理：去除初始雜質(zhì)與調(diào)整基礎(chǔ)成分

鋁水在熔煉完成后，首先需進(jìn)行預(yù)處理，解決 “初始純凈度” 和 “成分達(dá)標(biāo)” 問題，為后續(xù)精煉奠定基礎(chǔ)。

扒渣處理：清除固態(tài)夾雜

目的：去除鋁水中懸浮的固態(tài)雜質(zhì)，包括熔煉過程中產(chǎn)生的氧化鋁（Al?O?）渣（鋁與空氣 / 爐氣反應(yīng)生成，質(zhì)地堅(jiān)硬，若殘留會(huì)導(dǎo)致鑄件 “夾雜缺陷”）、爐料帶入的灰塵、金屬氧化物（如鐵、硅的氧化物）等。

操作要點(diǎn)：

時(shí)機(jī)：鋁水完全熔化（溫度達(dá)到 650-700℃，鋁的熔點(diǎn)為 660℃）且表面形成液態(tài)渣層后進(jìn)行，避免未熔固體混入。

工具：使用石墨扒渣勺或?qū)Ｓ脵C(jī)械扒渣裝置，動(dòng)作需緩慢平穩(wěn)，防止鋁水飛濺或渣層破碎后細(xì)小雜質(zhì)重新混入。

輔助：可添加扒渣劑（如氟化物、氯化物類復(fù)合劑），降低渣與鋁水的界面張力，使渣層團(tuán)聚成大塊，便于分離扒除，減少鋁液損耗。

成分調(diào)整：確保合金性能達(dá)標(biāo)

目的：根據(jù)鑄件所需的合金屬牌號(hào)（如常用的 ADC12、A356、ZL101 等），調(diào)整鋁水中主要元素（硅、銅、鎂、錳等） 的含量，保證力學(xué)性能（如強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性）符合標(biāo)準(zhǔn)。

操作要點(diǎn)：

取樣分析：用專用取樣勺從鋁水中部（避免表面渣層或底部沉渣影響砂型鑄造加工）取出試樣，冷卻后通過光譜分析儀或化學(xué)分析法檢測(cè)元素含量。

補(bǔ)加合金：若某元素含量不足，需補(bǔ)加對(duì)應(yīng)中間合金（如補(bǔ)硅加硅鐵合金、補(bǔ)銅加鋁銅合金），避免直接加入純金屬（如純硅熔點(diǎn)高，直接加入易導(dǎo)致溶解不均，形成 “偏析缺陷”）。

攪拌均勻：補(bǔ)加合金后，用石墨攪拌桿或機(jī)械攪拌裝置（如旋轉(zhuǎn)噴吹攪拌器）充分?jǐn)嚢桎X水（攪拌時(shí)間 3-5 分鐘），確保元素分布均勻，防止局部成分超標(biāo)或不足。

二、精煉處理：去除氣體與微觀雜質(zhì)（核心環(huán)節(jié)）

鋁水在熔煉過程中易溶解氫氣（H?）（主要來自爐料中的水分、爐氣中的水蒸氣、涂料揮發(fā)物等），且可能殘留細(xì)小的氧化夾雜物（如微米級(jí) Al?O?顆粒）。這些氣體和微觀雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔（氫氣逸出形成）、縮松（氣體阻礙金屬液補(bǔ)縮）、力學(xué)性能下降，因此必須通過精煉處理徹底清除。

目前工業(yè)上最常用的是惰性氣體精煉法和溶劑精煉法，兩者可結(jié)合使用以提升效果：

惰性氣體精煉（主流工藝）

原理：向鋁水中通入氬氣（Ar）或氮?dú)猓∟?）（惰性氣體不與鋁反應(yīng)），氣體在鋁水中分散成大量細(xì)小氣泡，氣泡通過 “吸附作用” 將溶解的氫氣和微小夾雜物包裹，隨氣泡上浮至表面，最終隨渣層去除。

操作要點(diǎn)：

氣體純度：氬氣純度需≥99.99%，氮?dú)饧兌取?9.95%，避免雜質(zhì)氣體（如氧氣、水分）二次污染鋁水。

通入方式：使用 “旋轉(zhuǎn)噴頭” 或 “多孔塞” 將氣體均勻通入鋁水深層（距爐底 1/3-1/2 處），氣泡直徑控制在 1-3mm（過小易溶解，過大吸附效率低）。

溫度與時(shí)間：精煉溫度通常為 720-750℃（溫度過低氣體溶解度高，過高鋁液氧化嚴(yán)重），精煉時(shí)間 15-25 分鐘，需根據(jù)鋁水量調(diào)整（如 1 噸鋁水約需 20 分鐘）。

溶劑精煉（輔助或特定場(chǎng)景）

目的：通過添加精煉溶劑（如氯化鎂、六氯乙烷、復(fù)合氟化物等），與鋁水中的氫氣、氧化夾雜物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成易上浮的化合物（如 HCl 氣體、氟鋁酸鹽渣），鋁重力鑄造廠實(shí)現(xiàn)除氣除雜。

適用場(chǎng)景：小型熔煉爐或?qū)兌纫髽O高的鑄件（如航空航天用鋁鑄件），可與惰性氣體精煉配合使用，進(jìn)一步提升純凈度。

注意事項(xiàng)：溶劑需緩慢加入鋁水表面，避免劇烈反應(yīng)導(dǎo)致鋁水噴濺；部分溶劑（如六氯乙烷）分解會(huì)產(chǎn)生有毒氣體（如 Cl?），需在通風(fēng)良好的環(huán)境下操作，并配備廢氣處理裝置。

三、變質(zhì)處理：優(yōu)化鑄件微觀組織（針對(duì)含硅鋁合金）

對(duì)于含硅量較高的鋁合金（如 ADC12、A356，硅含量 5%-12%），鋁水凝固時(shí)會(huì)形成粗大的 “針狀硅晶體”，導(dǎo)致鑄件脆性增加、力學(xué)性能（尤其是韌性）下降。變質(zhì)處理的核心是通過添加 “變質(zhì)劑”，將粗大針狀硅轉(zhuǎn)化為細(xì)小的 “球狀或粒狀硅晶體”，改善組織均勻性，提升強(qiáng)度與塑性。

常用變質(zhì)劑

鈉（Na）系變質(zhì)劑：如氟化鈉、硝酸鈉復(fù)合劑，變質(zhì)效果顯著（硅晶體細(xì)化明顯），但鈉易燒損、變質(zhì)有效期短（僅 15-30 分鐘），需在澆注前快速添加。

鍶（Sr）系變質(zhì)劑：如鋁鍶中間合金（Al-Sr），變質(zhì)效果穩(wěn)定、有效期長(zhǎng)（可達(dá) 2-4 小時(shí)），且無鈉的燒損問題，是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的變質(zhì)劑（尤其適合大批量生產(chǎn)）。

操作要點(diǎn)

添加時(shí)機(jī)：在精煉處理后、澆注前 30-60 分鐘添加，避免變質(zhì)劑與精煉溶劑發(fā)生反應(yīng)。

添加量：根據(jù)合金成分調(diào)整，如 A356 合金添加 Al-Sr 中間合金（Sr 含量 10%）的比例約為 0.02%-0.05%（即 1 噸鋁水加 200-500g 中間合金），過量會(huì)導(dǎo)致 “過變質(zhì)”（產(chǎn)生疏松缺陷）。

攪拌與保溫：添加后需輕微攪拌（1-2 分鐘），確保變質(zhì)劑均勻分散；變質(zhì)后鋁水需保溫在 700-720℃，避免溫度過低導(dǎo)致變質(zhì)效果失效。

四、溫度調(diào)控：保證鋁水流動(dòng)性與澆注質(zhì)量

鋁水溫度是影響澆注成型的關(guān)鍵參數(shù)：溫度過高會(huì)導(dǎo)致鋁水氧化嚴(yán)重、鑄件收縮率增大（產(chǎn)生縮孔）；溫度過低則流動(dòng)性差，無法填滿鑄型型腔（產(chǎn)生澆不足高壓鋁鑄件廠家、冷隔缺陷）。需根據(jù)合金屬牌號(hào)和鑄件結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)控制 “精煉后溫度” 和 “澆注溫度”：

精煉后保溫溫度：通?？刂圃?720-750℃，避免長(zhǎng)時(shí)間高溫導(dǎo)致鋁液氧化或元素?zé)龘p（如鎂元素易高溫?fù)]發(fā)）。

澆注溫度：需根據(jù)鑄件壁厚調(diào)整 ——

薄壁鑄件（壁厚＜5mm）：澆注溫度需偏高（700-730℃），保證流動(dòng)性以填滿型腔。

厚壁鑄件（壁厚＞20mm）：澆注溫度需偏低（680-710℃），減少收縮缺陷。

溫度監(jiān)測(cè)：使用熱電偶溫度計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋁水溫度（插入深度≥100mm，避免接觸爐底或表面），每 10-15 分鐘記錄一次，確保溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍。