微量元素对再生铝合金铸造的影响及控制.docx

1、1 微量元素与再生铝合金铸锭的关系再生铝合金铸锭的原料基础与铝合金铸锭 的原料基础有着很大的区别，因为前者的原料来 源于废旧回收铝，它的基底原料是已经合金化 后，各种微量元素已经存在其中了，而后者来源 于原铝，它的基底原料为纯铝不含其他合金元 素，因此，当再生铝合金铸锭作为零部件企业的 原料时，在微量元素的限制与添加比例上一成不 变的参照原有铸造铝合金标准显然不适用了。因为报废的原材料中含有大量的多种金属 和非金属以及杂质，特别是近些年来交通用铝、通用机械的迅猛发展，终端市场对铸造铝合金零 部件的设计优化和合金强化的多样性，造成了供 给侧的废料变化增快，废料中所含的各种合金元 素的多样性、复杂

2、性和变化性是再生铝合金原料 的一大特点，再生铝合金原料的不可预估性，对 铸件所需材料基底的连续性以及许多无法估计 的缺陷诱发因素都存在着不同程度的影响。当再 生铝合金铸锭作为原料时，不太起眼的所谓微量 元素的影响力不仅存在，而且危害还有可能是巨大的。我过去接触了很多类似的案例，下游企业常 常因为这些微量元素的原因，造成产品缺陷和不 可预估的损失。很多时候零件铸造加工企业在同 等工艺下批量报废，却苦苦找不到原因，有不了 了之的，也有找再生铝合金铸锭企业扯皮的。要 求赔偿的，退货的等等。查看牌号元素标准，各 种元素都在范围内。但是，恰恰这里有一个不为 人知的一个很大的认知误区微量元素。我们现行的铝

3、合金材料标准里元素质量分 数的确定，都是在以原生铝为基底的基础上，通 过计算并且经过大量的试验得出的合金材料的 元素含量与材料性能，换句话说就是基底材质是 比较纯净的，在此基础上得出的相关数据，与合 金化后的废铝作为基底的材质相比，是完全不能 等同的。所以，铸件企业在以后的加工过程中铸 件发生任何变化都有可能了，因此，微量元素的 控制在再生铝合金铸锭中的添加及比例控制就 显得相当重要了。再生铝合金铸锭企业的原料在 不断地发生变化，对原有铸造铝合金标准中微量 元素的限制提出了新的挑战，也显现了材料实际 运用与标准的不适用性。2 微量元素的利弊为使基础原料符合下游产品性能要求的，有 必要搞清楚微量

4、元素在再生铝合金原料中的利 与弊。再生铝合金铸锭中常见的微量元素的添加 与比例控制对铸件的品质和性能都有些什么影 响。（1）锡（Sn）锡的熔点为 231 度，锡不仅怕冷，而且怕热。在 161以上，白锡又转变成具有斜方晶系的晶 体结构的斜方锡。斜方锡很脆，一敲就碎，延展 性很差，又称作脆锡。白锡、灰锡、脆锡，是 锡的三种同素异形体。锡在合金材料中固溶度极低(0.01%），锡 和铝不形成化合物，以游离态存在于合金中，沉 淀于铝的等轴晶晶界，结晶范围宽导致非平衡结 晶，由于和铝的熔点差，铸造时往往不能快速冷 却，会造成枝晶间距偏大，铸造中和铝硅共晶体 形成凝固偏析和比重偏析。过量的锡元素在产品压铸中

5、常出现以下现 象：脱模困难，产品裂纹，变形。由于 161 时，该元素晶系偏转，结构产生变化，表现为零 件在取件时显脆性，流道和浇冒口自行脱落，几 乎没有塑性，即使勉强成型后在装机使用中都会 出现热膨胀率大，造成零件特别是箱体零件的冷 裂，密封性不好的缺陷。鉴于以上原因，根据笔者多年的铝合金铸造 实践经验，建议压铸或者重铸的产品，都应将锡 元素含量控制在 0.01%以下。（2）锂（Li）锂的熔点 180.54，密度 0.534 克/厘米。在 500左右容易与铝液里的氢发生反应，生成氢 氧化锂，当铸锭呈液态时，经常表现为，锭表面 好像覆盖了一层厚厚的不透明膜，用挑皮铲刮开 马上又有，始终刮不尽。产

6、生这种现象的原因是,由于锂的原子半径 很小，比起其他的碱金属，压缩性最小，硬度最 大，熔点最高。当温度处于-117前，金属锂是 典型的体心立方结构，熔炼中与铝合金硅铁形成 块状初晶硅和针状铝铁相，颗粒尺寸大而不均 匀，当这些中间相分布在晶界时，形成坚硬的晶 间化合物，另外，熔体净化时与精炼剂中的钾、钠在室温下以液态共存于晶界并萌生裂纹。过量锂元素产生的有害物质富集于晶界，降 低了晶粒之间的结合能，降低了合金密度，使得 压铸零件产生冷裂纹，形成气密性和水密性不良 的铸件缺陷，根据笔者多年的反复试验和实践经 验，建议在铝硅系铸造合金中锂元素的含量控制 在 0.001%以下。（3）钙（Ca）钙的熔点 8392。密度 1.54 克/厘米。属于碱土金属，在元素周期表位于第 4 周期、第 IIA 族。钙在铝中固溶度极低，与铝形成 CaAl 4化合 物，在变形铝合金中 0.10.2%的钙，可以改善 材料的导电性与加工性能。但在铸造铝硅系合金 中，与硅形成硅钙化合物，铸锭表现为颜色发暗 无光泽，铸锭表面有明显的褐色氧化膜堆积团，很多时候被误认为是渣。当压铸前重熔时，铝液 表面浮现一层黑褐色泡沫状表皮。