Flux-Serie

Die richtige Auswahl und Anwendung der Produkte der Flux-Serie: Raffinierflussmittel, Entschlackungsflussmittel, Abdeckflussmittel, Oxidentfernungsflussmittel, Gießerei-Flussmittel für geschmolzenes Aluminium, Gießerei-Flussmittel für geschmolzenes Aluminium und Entgasungsmittel für geschmolzenes Aluminium führt zu einer messbaren Verbesserung der Schmelzesauberkeit, reduziert die wasserstoffbedingte Porosität, minimiert die Metallverluste während der Krätzebildung und unterstützt eine wiederholbare Gussqualität, wenn sie mit der richtigen thermischen Kontrolle und Entgasungstechnik kombiniert wird.

Grundlegende Chemie und Wirkungsmechanismen von Flussmitteln

Flussmittel für geschmolzenes Aluminium haben im Allgemeinen eine oder eine Kombination der folgenden chemisch-physikalischen Funktionen:

• Förderung der Entfernung des in der Schmelze gelösten Wasserstoffs durch Schaffung von Niederdruck-Gasstellen, die den Wasserstofftransfer vom Metall zur Blase begünstigen. Bestimmte Salzmischungen reagieren bei hohen Temperaturen und setzen Gase frei oder bilden flüchtige Aluminiumhalogenide; Wasserstoff diffundiert in die Blasen und entweicht aus dem Bad.

• Agglomerieren von Oxidschichten und Einschlüssen, so dass diese abgeschöpft oder abgetrennt werden können, wodurch eine kohärentere Krätzeschicht entsteht, die mitgerissenes Metall und eingeschlossene Verunreinigungen zurückhält.

• Bilden eine Schutzschicht, die die weitere Oxidation des flüssigen Aluminiums während der Halte- und Transfervorgänge reduziert. Diese Schicht begrenzt Metallverluste aufgrund von Oberflächenoxidation.

• Reagieren chemisch mit Oberflächenverunreinigungen und Flussmittelkomponenten, um deren Benetzbarkeit, Dichte und Flotationsverhalten zu verändern und so die Abtrennung von Fremdphasen vom Metall zu verbessern.

Zu den gängigen Flussmittelchemien gehören Mischungen aus Chloriden, Fluoriden und Fluorometallaten. Salzsysteme auf der Basis von KCl-NaCl, KCl-MgCl2 und Formulierungen, die AlF3 oder Na3AlF6 enthalten, weisen ein unterschiedliches Schmelzverhalten, Löslichkeit und Reaktivität auf. Die Wahl der Formulierung hängt vom Legierungssystem, der Betriebstemperatur, dem Vorhandensein von Magnesium oder Alkalimetallen sowie von Umwelt- oder gesetzlichen Auflagen ab.

Überblick über die Flux-Serie und die Funktionsgruppeneinteilung

Die Flux-Serie gruppiert Produkte nach gemeinsamen metallurgischen Zielen und Handhabungsformen. Es folgen kurze Definitionen auf hoher Ebene:

• REFINING FLUX: fördert die Entfernung von gelöstem Gas und feinen Einschlüssen; wird oft in Form von Tabletten oder Granulat angeboten.

• DESLAGGING FLUX: wurde entwickelt, um Krätze zu konsolidieren und eine schnelle Entfernung mit minimalem Metallmitriss zu ermöglichen.

• COVERING FLUX: wird auf die Schmelzoberfläche aufgetragen, um Oxidation und Wärmeverluste während des Warmhaltens oder der Übergabe zu verringern.

• OXIDE REMOVAL FLUX: Reagiert aktiv mit Oxidschichten und löst sie von der Metalloberfläche.

• MOLTEN ALUMINIUM FOUNDRY FLUX: Allzweckformulierung, die für das Schmelzen im Gießereimaßstab optimiert wurde, wobei der Schwerpunkt auf der Schaumkontrolle und der Benutzerfreundlichkeit liegt.

• MOLTEN ALUMINIUM CASTING FLUX: zugeschnitten auf die abschließende Schmelzekonditionierung in Gießanlagen; oft abgestimmt auf metallverlustarmes Abschöpfen.

• MOLTEN ALUMINIUM DEGASSING AGENT: zur Erzeugung oder Verbesserung der Blasenbildung und der Gasentnahme, oft mit oder ohne Inertgas-Rotationssysteme verwendet.

Jedes Produkt hat eine bestimmte Rolle innerhalb einer Schmelzbetrieb-Sequenz. Einwandfreie Ergebnisse erfordern in der Regel, dass die Auswahl des Flussmittels mit der Temperaturkontrolle, dem mechanischen Rühren, der Entgasungsmethode und der Abschöpfungsroutine abgestimmt wird.

Ausführliche Produktprofile

VEREDELUNG FLUX

Zweck

Das Raffinationsflussmittel dient dazu, gelösten Wasserstoff zu entfernen, mikroskopisch kleine Oxideinschlüsse abzufangen und die Homogenisierung der Schmelze vor dem Gießen zu unterstützen. Es wird in der Regel gegen Ende der Schmelze oder während des Haltens vor dem Transfer verwendet.

Typische Zusammensetzung und Mechanismus

Die Raffinationsformulierungen enthalten in der Regel Fluoridsalze, Chloridsalze und spezielle Bindemittel. Wenn sie in die Aluminiumschmelze eingebracht werden, zersetzen sich einige Bestandteile oder reagieren, um Mikrobläschen oder flüchtige Halogenide zu erzeugen, die den Wasserstoffpartialdruck verringern und es dem Wasserstoff ermöglichen, aus der Schmelze zu migrieren. Die Oberfläche des Schmelzmittels fördert auch die Koaleszenz feiner Oxide zu abschöpfbarer Krätze.

Anmeldung

• Form: Tabletten, Pellets, Pulver oder vorgemessene Beutel.

• Dosierung: in der Regel kontrolliert pro Tonne Metall; beachten Sie die Hinweise des Herstellers. Typische Bereiche in der industriellen Praxis variieren je nach Legierung, Legierungstemperatur und Produktdichte. Siehe Dosierungstabelle in Abschnitt 9.

• Methode: Tabletten auf die Schmelzoberfläche streuen oder legen, bei minimaler Störung verweilen lassen, dann vorsichtig umrühren und abschöpfen.

Vorteile und Grenzen

• Vorteile: reduziert die Wasserstoffporosität, verbessert die Oberflächenreinheit, reduziert Einschlüsse in kritischen Gussteilen.

• Einschränkungen: unvollständige Entgasung bei einigen hohen Wasserstoffbelastungen; manchmal unverträglich mit magnesiumhaltigen Legierungen, wenn die Formulierung reaktive Fluoride enthält; kann flüchtige Nebenprodukte erzeugen, die eine Belüftung erfordern.

ENTSCHLACKUNGSFLUSSMITTEL

Zweck

Entwickelt, um die schnelle Koaleszenz von schwebenden Oxiden und abschöpfbaren Krätzen zu fördern. Ziel ist es, die Metallverschleppung in der Schlacke zu verringern und die Krätzebehandlungszyklen zu verkürzen.

Typische Zusammensetzung und Mechanismus

Entschlackungshilfsmittel enthalten häufig Salze mit niedriger Oberflächenspannung und Zusatzstoffe, die Oxidpartikel benetzen und die Bildung einer durchgehenden Schlackenschicht fördern. Das Material senkt die Grenzflächenspannung und erhöht die Schlackendichte im Verhältnis zum eingeschlossenen Metall, was zu einer saubereren Trennung beiträgt.

Anmeldung

• Form: Pulver oder Granulat, das sich auf der Oberfläche der Schmelze verteilt.

• Dosierung und Zeitpunkt: während der Schmelzkonsolidierung oder direkt nach Zusätzen, die die Oxidbildung erhöhen.

• Entnahmeverfahren: Abschöpfen, sobald die Schlacke einen kohärenten Zustand erreicht hat.

Vorteile und Grenzen

• Vorteile: Verringerung der Metallverluste in der Schlacke, Verbesserung des Durchsatzes durch Beschleunigung der Abschöpfvorgänge.

• Einschränkungen: Bei unsachgemäßer Verwendung kann erhebliches Metall in der Schlacke eingeschlossen werden, wenn der Bediener abschöpft, während die Schlacke nicht kohärent ist.

COVERING FLUX

Zweck

Wirkt als passive Barriere gegen Luftsauerstoff und Feuchtigkeit, verhindert weitere Oxidation, minimiert Wärmeverluste und reduziert die Krätzebildung bei Laderäumen oder Transfers.

Typische Zusammensetzung und Mechanismus

Abdeckende Flussmittel sind in der Regel weniger reaktiv und werden so formuliert, dass sie eine wenig durchlässige Kruste auf der Schmelzoberfläche bilden. Übliche Basissalze sind KCl und NaCl mit geringfügigen Zusätzen zur Steuerung des Schmelzbereichs und der Oberflächenspannung.

Anmeldung

• Form: grobes Granulat oder Pasten, die auf die Oberfläche aufgetragen werden.

• Dosierung: leichte Schicht, die ausreicht, um das gesamte Bad zu bedecken.

• Anwendungsfall: lange Laderäume, Transport, Umfüllen von Topf zu Topf.

Vorteile und Grenzen

• Vorteile: Reduziert die Oxidation und hält das Bad länger sauber.

• Einschränkungen: muss vor einigen Gießvorgängen vollständig entfernt werden, um Einschlüsse zu vermeiden.

FLUSSMITTEL ZUR ENTFERNUNG VON OXIDEN

Zweck

Reagiert aktiv chemisch mit Oxidschichten, wandelt sie in leichter entfernbare Verbindungen um oder aggregiert sie zum Abschöpfen.

Typische Zusammensetzung und Mechanismus

Diese Flussmittel können Reduktionsmittel und reaktive Halogenide enthalten, die die Oxidschichten chemisch modifizieren, die Benetzbarkeit mit dem Flussmittel verbessern und die Aggregation und Flotation fördern.

Anmeldung

• Form: Pulver, Paste oder Tablette.

• Technik: auftragen und einwirken lassen, dann leicht schütteln, um die Ansammlung von Oxidationsprodukten zu fördern.

GESCHMOLZENES ALUMINIUMGIESSEREI-FLUSSMITTEL

Zweck

Ein vielseitig einsetzbares Flussmittel für allgemeine Gießerei-Schmelzaufgaben, das für ein ausgewogenes Verhältnis von Krätzekontrolle, Metallerhaltung und Bedienersicherheit optimiert ist.

Zusammensetzung und Verwendung

Die Mischungen kombinieren in der Regel Chlorid- und Fluoridsysteme mit Bindemitteln, um frei fließende Granulate zu bilden. Diese werden aufgrund ihrer Robustheit über ein breites Temperaturfenster und ihrer Toleranz gegenüber üblichen Schrottverunreinigungen ausgewählt.

FLUSSMITTEL FÜR GESCHMOLZENES ALUMINIUM

Zweck

Die Formulierung konzentrierte sich auf die endgültige Konditionierung der Schmelze in Gießverfahren, oft mit dem Schwerpunkt auf geringem Metallverlust und minimaler Beeinträchtigung der Legierungschemie.

Anmeldung

Wird unmittelbar vor der Übergabe an die Gießmaschine und manchmal auch bei der Pfannenbefüllung verwendet, um eine minimale Oxidverschleppung zu gewährleisten. Dosierungs- und Verweilstrategien erfordern eine enge Abstimmung mit dem Gießrhythmus.

ENTGASUNGSMITTEL FÜR GESCHMOLZENES ALUMINIUM

Zweck

Speziell entwickelt, um die Wasserstoffentfernung zu unterstützen, indem sie Gasnukleationsstellen bilden, reagieren, um Gase zu erzeugen, die Wasserstoff aus der Lösung tragen, oder indem sie wasserstoffhaltige Verbindungen chemisch entfernen.

Mechanismen und ergänzende Methoden

Entgasungsflussmittel werden häufig zusammen mit Inertgas-Rotationssystemen verwendet. Die Gasblasenentgasung ist nach wie vor die effizienteste Entgasungsmethode für die Entfernung von Wasserstoff in großen Mengen, doch kann die flussmittelgestützte Entgasung bei bestimmten Kontaminationsprofilen oder wenn keine Rotationsanlagen zur Verfügung stehen, wirksam sein.

Anwendungsmethoden und Prozessintegration

Für ein erfolgreiches Ergebnis muss die Verwendung von Flussmitteln in den Schmelzablauf integriert werden. Ein typisches Verfahren für eine Gussschmelze könnte Folgendes umfassen:

1. Ofen reinigen und schwere Krätze entfernen.

2. Legierung nachfüllen und Temperatur korrigieren.

3. Abdeckendes Flussmittel auftragen, wenn es über einen längeren Zeitraum aufbewahrt wird.

4. Tragen Sie vor der Übertragung ein Veredelungsflussmittel oder ein Entgasungsmittel auf.

5. Entgasungszyklus mit Inertgas-Rotationsentgaser durchführen, sofern vorhanden.

6. Abschöpfen der konsolidierten Krätze; ggf. abschließende Auffrischung des Flussmittels.

7. Ausgießen mit kontrolliertem Schöpftransfer und Filtration.

Zu den Schlüsselvariablen, die die Leistung des Flussmittels beeinflussen, gehören die Schmelztemperatur, der Magnesiumgehalt, die Alkalimetallkonzentration, die Verweilzeit und die Intensität des mechanischen Rührens. Die Kombination von Flussmittel und Rotationsentgasung bietet oft die beste Wasserstoffkontrolle, während die reine Flussmittelentgasung eine Rolle spielt, wenn Rotationssysteme nicht eingesetzt werden können.

Vergleichende Leistungstabelle und Auswahlkriterien

Bei der Auswahl sollten die Legierungsfamilie, das Vorhandensein von Magnesium, die Warmhaltetemperaturen, das Kontaminationsrisiko von Schrott und die behördlichen Auflagen oder die Belüftung am Arbeitsplatz berücksichtigt werden.

Überlegungen zu Sicherheit, Lagerung, Umwelt und Vorschriften

Flussmittel auf der Basis von Chloriden und Fluoriden bergen besondere Gefahren: Einatmen von Staub, reaktive Dämpfe bei Temperatur und mögliche Bildung flüchtiger Aluminiumhalogenide. Geeignete Kontrollen umfassen:

• Bewahren Sie das Produkt in der versiegelten Originalverpackung auf, um die Aufnahme von Feuchtigkeit zu verhindern. Feuchtigkeit kann bei Kontakt mit geschmolzenem Metall heftige Reaktionen hervorrufen.

• Verwenden Sie eine lokale Absaugung in der Nähe der Schmelz- und Entgasungsstationen.

• Die persönliche Schutzausrüstung sollte hitzebeständige Handschuhe, einen Gesichtsschutz, einen Gehörschutz, undurchlässige Kleidung und einen Atemschutz umfassen, wenn Staub oder Dämpfe vorhanden sein können. Siehe detaillierte PSA-Tabelle unten.

• Sammeln und entsorgen Sie feste Rückstände und Krätze gemäß den Umweltvorschriften; flussmittelhaltige Krätze kann aufgrund ihres Salzgehalts eine besondere Behandlung erfordern.

In einigen Ländern kann die Verwendung bestimmter Fluoride oder Chloride durch gesetzliche Auflagen eingeschränkt sein. Wo ein gesetzliches Risiko besteht, bevorzugen Sie Na-freie oder fluoridarme Alternativen und konsultieren Sie die Sicherheitsdatenblätter der Produkte.

Praktische Fehlersuche und Verfahrensrezepte

Problem: Anhaltende Wasserstoffporosität in Gussteilen

• Sauberkeit der Schmelze und Feuchtigkeitsquellen prüfen.

• Stellen Sie sicher, dass die Verweildauer des Mahlflusses lang genug ist und dass eine Inertgasentgasung durchgeführt wird. Die Gasentgasung mit Rotationseinheiten ist die effizienteste Technik zur Entfernung von Wasserstoff in der Masse und sollte angewendet werden, wenn Wasserstoff das Hauptproblem ist.

• Überprüfen Sie, ob die Flussmittelchemie mit dem Mg-Gehalt der Legierung kompatibel ist.

Problem: Schwermetallverlust durch Schlacke beim Abschöpfen

• Verwenden Sie ein Entschlackungsflussmittel, das die Oberflächenspannung senkt und die Kohärenz der Schlacke erhöht.

• Schöpfen Sie nur ab, wenn die Schlacke zusammenhängend und dickflüssig ist; durch vorzeitiges Abschöpfen wird Metall eingeschlossen.

Problem: Weiße Krätze, die sich nach dem Abschöpfen schnell wieder bildet

• Überprüfen Sie die Haltetemperatur und den Sauerstoffeintritt.

• Tragen Sie während längerer Haltezeiten ein abdeckendes Flussmittel auf, um die Reoxidation zu verringern.

Tabellen mit Datenübersichten

Tabelle 1: Typische Komponentenklassen und ihre funktionale Rolle

Tabelle 2: Referenz-Dosier- und Temperaturbereiche (industrietypisch)

Hinweis: Diese Angaben sind Richtwerte. Befolgen Sie stets die Anweisungen des Herstellers.

Tabelle 3: Checkliste für PSA und Handhabung

Häufig gestellte Fragen

1. Was ist der Unterschied zwischen einem Veredelungsflussmittel und einem Entgasungsmittel?
   Veredelungshilfsmittel kombinieren mehrere Funktionen: Sie tragen zur Entfernung von Wasserstoff bei, agglomerieren Oxide und konditionieren die Schmelzoberfläche. Entgasungsmittel konzentrieren sich auf Mechanismen zur Wasserstoffentfernung, die die Blasenbildung und den Wasserstofftransport fördern. Der kombinierte Einsatz beider Methoden führt oft zu den besten Ergebnissen.

2. Kann die Verwendung von Flussmitteln die Rotationsentgasung ersetzen?
   Nicht vollständig. Gasblasen über einen Rotationsentgaser sind für die Entfernung von Wasserstoff in großen Mengen effektiver. Die flussmittelunterstützte Entgasung kann die Rotationsentgasung ergänzen oder eingesetzt werden, wenn keine Ausrüstung verfügbar ist.

3. Sind Flussmittel mit magnesiumhaltigen Legierungen verträglich?
   Einige Fluoride und reaktive Salze können mit Magnesium reagieren. Wählen Sie für Mg-haltige Legierungen die für diese Legierungsfamilie spezifizierten Formulierungen und befolgen Sie die Anweisungen des Lieferanten, um unerwünschte Reaktionen zu vermeiden.

4. Wie wähle ich zwischen abdeckendem und abschlackendem Flussmittel?
   Wählen Sie ein abdeckendes Flussmittel zum Schutz während des Haltens und des Transports; wählen Sie ein entschlackendes Flussmittel, wenn während der Schmelzevorbereitung eine schnelle Verfestigung und Entfernung des Schaums erforderlich ist.

5. Entstehen durch Flüsse Umweltbelastungen?
   Flussmittelhaltige Krätze enthält Halogenidsalze. Ein ordnungsgemäßer Umgang mit der Krätze und die Einhaltung der örtlichen Entsorgungsvorschriften verringern das Umweltrisiko. Erwägen Sie Formulierungen mit niedrigerem Fluoridgehalt, wenn die Entsorgungsvorschriften streng sind.

6. Wie lange ist die typische Verweilzeit nach der Zugabe von Refinerflussmittel?
   Die Verweilzeit variiert je nach Formulierung und Wasserstoffbeladung. In der Industrie wird häufig eine mehrminütige Ruhezeit verwendet, gefolgt von sanftem Rühren und Abschöpfen. Die Empfehlungen der Hersteller sollten befolgt werden.

7. Können Flussmittel in den Schrott vorgemischt werden, um die Krätzebildung zu verringern?
   Vorbeschichteter Schrott ist unüblich. Flussmittel funktionieren am besten, wenn sie in einem geschmolzenen Bad aufgetragen werden, da sie zum Reagieren einen Kontakt mit der Schmelze benötigen. Das Vormischen kann zu Gefahren bei der Handhabung führen.

8. Wie sollte das Flussmittel gelagert werden?
   Trocken und versiegelt aufbewahren, an einem kühlen Ort lagern und Feuchtigkeit vermeiden. Die Aufnahme von Feuchtigkeit führt zum Verklumpen und birgt das Risiko gefährlicher Reaktionen bei Kontakt mit geschmolzenem Metall.

9. Warum bilden manche Flussmittel bei der Zugabe Dämpfe?
   Reaktive Bestandteile können sich verflüchtigen oder exotherm reagieren und Dämpfe erzeugen. Angemessene Belüftung und korrekte Dosierung verringern die Exposition.

10. Wie hoch ist der Metallverlust in der Krätze bei der Verwendung von Flussmitteln?
    Ein gut aufgetragenes Entschlackungsflussmittel reduziert die Metallverschleppung und damit den Metallverlust, aber die genauen Zahlen hängen von der Legierung, der Technik des Bedieners und dem Zeitpunkt des Abschöpfens ab.

Referenzen und Hinweise zur weiteren Lektüre

Zu den wichtigsten Referenzen, die zur Untermauerung der Hauptaussagen in diesem Artikel herangezogen wurden, gehören technische Notizen der Industrie und von Fachleuten begutachtete Berichte über Salzflussmittel und Entgasung für Aluminiumlegierungen. Zu den ausgewählten Werken gehören ein aktueller MDPI-Bericht über feste Salzflussmittel für die Aluminiumverarbeitung, ein NCBI/PMC-Artikel über Flussmitteldesignstrategien, technische Dokumente der Industrie über die Flussmittelentgasung und praktische Gießerei-Anleitungen zur Entgasung und zum Flussmittel. Diese Referenzen haben dazu beigetragen, Empfehlungen zu Flussmittelmechanismen, Zusammensetzungstrends und der Rolle kombinierter Entgasungsmethoden zu formulieren.