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锌合金精练中有哪些杂质与气体

锌合金精练中有哪些杂质与气体

来源: 作者: 发布日期:2017-06-22 16:09【

锌合金精练中有哪些杂质与气体

1、 夹杂及夹渣

夹杂与夹渣是在金属及合金中的化合物,夹杂一般包括夹渣,如氧化物、氮化物、硫化物、硅酸盐和溶剂等。这些夹杂在金属及其化合物中以独立相存在并对其力学、物理、化学与工艺性能产生重大影响。

这些夹杂的来源大致可分为:原材料带入的;熔炼过程形成的;执行工艺不严造成的。 大部分氧化物夹杂物熔点高,密度比较小,化学性能稳定,很难利用重熔或化学处理方法将它们分离出去,也不可能通过热处理将它们改变形态或存在方式。这些夹杂物的大小、存在的形态和方式,分布状况以及是否与合金发生作用,对合金的力学性能、物理性能、化学性能等都有重要影响。

2、 锌中的气体

很多气体能在锌合金中存在,其实85%以上是氢气。在锌及其合金凝固过程中,由于温度降低,荣体内氢气分压下降,氢气由原来暂时平衡变成过饱和,处于不稳定状态有析出的趋势,达到一定条件后以氢气泡形式析出,造成铸件中有气孔、针孔和酥松。

锌合金的精炼

1、 锌合金熔体的保护

金属熔炼和铸造中肯定有金属氧化和吸气的问题,而金属氧化造成的夹杂和金属吸气对铸件有极大地危害性,就必须防止和除掉氧化夹杂和气体。

保护锌合金不被氧化和不吸气通常有两种方法:一种是在熔体表面上加覆盖剂,形成连续保护层;另一种是加保护性合金元素,如加铍,是这些元素首先氧化,形成致密的氧化膜保护层。这两种方法都是使熔体与炉气隔离,使气体没有进入熔体的通道。

2、 熔体精炼 吸附净化法

(1) 气泡浮游净化法

①惰性气体吹洗法

惰性气体一般指氮气和氩气,他们呢与锌熔体、非金属夹杂以及氢气不起化学反应,也不溶解于锌中。把惰性气体吹入锌熔体中,形成很多细小的气泡,气泡上浮从熔体中非金属夹杂相遇,夹杂被吸附在气泡表面上,并随气泡上浮到熔体液面,与熔渣混在一起,扒渣将其除去。另外氢气会进入惰性气体中,一起被排除掉。

②活性气体吹洗法

对锌及锌合金来说,活性气体主要是氯气。虽然氯气本身不溶于锌中,但氯气和锌及溶于锌中的氢气都迅速发生化学反应,生成HCl、ZnCl2,ZnCl2有分解。反应生成物HCl是气态,不溶于锌熔体,他们和未参加反应的氯气一起,都能起到净化(精炼)作用。因此,净化效果比单一吹惰性气体要好得多。

单纯用惰性气体效果较差,用氯气有对人身和环境以及设备有害,所以多采用混合气体吹洗法进行净化处理。

③混合气体吹洗法

单纯用惰性气体效果较差,用氯气有对人身和环境以及设备有害,所以多采用混合气体吹洗法进行净化处理。

混合气体,目前指N2-Cl2两种气体和N2-Cl2-CO三种气体的混合气体。N2-Cl2混合气体多采用N2:Cl2=9:1或含(2~5)%的Cl2。N2-Cl2-CO混合气体成分为N2:Cl2:CO=8:1:1。

实践证明,80%N2+20%Cl2的混合气体净化效果最好。

(2)氯盐及溶剂净化法

这是用含氯的化合物,如氯化铵、二氯化锌、二氯化锰、六氯乙烷、四氯化碳和四氯化钛等;溶剂是含氯或氟的低熔点易挥发的盐类混合物,将其压入到锌熔体中,使其产生挥发性气体,吸附非金属杂质和氢气,浮游上升到锌熔体表面处,进入熔渣和大气而将非金属杂质和氢气除掉。

(3)复合净化法

气体-溶剂净化法,这种方法效果比较好。因为夹带溶剂的惰性气体,进入锌熔体之后,粉状溶剂熔化,以液体溶剂膜形式包围着气体表面,溶剂膜将气体表面上的氧化膜溶解,吸附,使其瓦解。这时,氢气从熔体中扩散进入气泡中,要比经氧化膜进入气泡快得多,同时也防止了熔体与净化气体中的水分直接接触。 非吸附净化法

一般指真空净化处理。在真空下,溶解在锌熔体中的氢气有强烈的析出倾向,析出的氢气泡上浮,在上浮过程中将非金属夹杂物吸附在氢气泡表面上而被带出锌熔体,使其得到净化。真空净化法能使铸造产品针孔率明显下降,力学性能明显提高,对人体和环境无污染和危害。

过滤净化法

这是将锌熔体经过过滤板或过滤网,机械地阻挡非金属夹杂物。用滤孔的大小来控制滤后锌熔体中非金属夹杂物的大小和多少。由此可知,这种方法对去氢作用很小。