金属中非金属夹杂物的含量和分布反映金属熔体冶金质量,其存在会破坏金属基体联系性,降低金属性能。非金属夹杂物指金属中的非金属化合物,按化学成分、形态、来源有不同分类,铜合金中的夹杂物通常为 CU2O、ZnO、SnO2、SiO2、Al2O3 等。除渣精炼原理包括比重差作用,靠增大夹渣尺寸利于与熔体分离,这是捞渣出炉前需静置的原因;吸附作用,熔剂产生的中性气体气泡上浮时吸附夹渣带出熔体;溶解作用,夹杂物溶解于液态熔剂后随熔剂脱离熔体;化合作用,夹渣和熔剂相互作用形成易与金属分离的复盐式炉渣。
金属中非金属夹杂物的含量和分布,是反映金属熔体冶金质量的一个重要标志。它们的存在会破坏金属基体的联系性,降低金属材料的塑性、韧性和耐蚀性,恶化金属的工艺性能和表面质量。
非金属夹杂物的种类和来源
金属中的非金属化合物,如氧化物、氮化物、硫化物以及硅酸盐等大都以独立相存在,统称为非金属夹杂物,一般简称为夹杂或夹渣。
根据夹渣的化学成分不同分为氧化物(如氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化镁等),复杂氧化物(FeO.Al2O3等),硅酸盐、氯化物、氮化物、硫化物、碳化物、氢化物、磷化物等。按夹渣的形态可分为:1、薄膜状,如氧化铝膜,危害及其大,加工时易造成开裂和分层;2、不同大小的团块状或粒状夹渣。尺寸小的夹渣以微粒状弥散分布于金属熔体中,不易除去。
按夹渣的来源可分为外来夹渣和内生夹渣,外来夹渣由原材料带人的或在熔炼过程中进入熔体的耐火材料、熔剂、锈蚀产物、炉气中的灰尘以及工具上的污物等;内生夹渣是在金属加热及熔炼过程中,金属与炉气和其他物质相互作用生产的化合物(氧化物、碳化物等)。铜合金中的夹杂物通常为:CU2O、ZnO、SnO2、SiO2、Al2O3等。
除渣精炼原理:
一、比重差作用
当金属熔体在高温静置时,非金属夹杂物与金属熔体比重不同,因而产生上浮或下沉。夹渣的上浮或下沉速度与两者的比重差成正比,与熔体的粘度成反比,与夹渣颗粒半径平方成正比。当合金和温度一定时,由于熔体的粘度及熔体与夹渣的比重差不会有很大变化,所以主要靠增大夹渣尺寸以利于与熔体分离,如夹渣以不同尺寸的颗粒混杂存在,则较大颗粒上浮的快,在其上浮过程中,将吸收其他较小夹杂而急速长大。这就是为什么在捞渣出炉前需要静置一段时间的原因。
二、吸附作用
加入熔剂产生的中性气体,在气泡上浮过程中,与悬浮状态的夹渣相遇时,夹渣便可能被吸附在气泡表面而被带出熔体。
三、溶解作用
非金属夹杂物溶解于液态熔剂中后,可随熔剂的浮沉而脱离金属熔体。
四、化合作用
化合作用是以夹渣和熔剂之间有一定亲和力并能形成化合物或络合物为基础的,碱性氧化物和酸性熔剂、或者酸性氧化物与碱性熔剂,在一定温度条件下是可相互作用形成体积更大,熔点较低,且易于与金属分离的复盐式炉渣。