Bei den für Aluminium verwendeten Flussmitteln handelt es sich um chemische Verbindungen auf Salzbasis - in erster Linie Chlorid- und Fluoridsalze -, die auf geschmolzenes Aluminium aufgetragen werden, um Oxideinschlüsse zu entfernen, die Krätzebildung zu reduzieren, gelösten Wasserstoff zu extrahieren und Alkalimetallverunreinigungen zu entfernen. Die gebräuchlichsten Aluminium-Flussmittel umfassen Mischungen aus Natriumchlorid (NaCl) und Kaliumchlorid (KCl) als Basis, kombiniert mit reaktiven Fluoridverbindungen wie Kryolith (Na₃AlF₆), Kalziumfluorid (CaF₂) oder Aluminiumfluorid (AlF₃), je nach dem spezifischen Behandlungsziel. Bei AdTech formulieren und liefern wir Aluminiumflussmittel für Gießereien, Sekundärhütten und Druckgussgießereien, und unsere ständige Erfahrung in der Praxis bestätigt, dass es kein einziges Flussmittel für alle Zwecke gibt - die Wahl des richtigen Flussmittels hängt davon ab, ob Sie die Schmelzoberfläche abdecken, Einschlüsse entfernen, Alkalimetalle extrahieren oder Krätze raffinieren wollen.
Wenn Ihr Projekt die Verwendung von Aluminium-Flussmittel erfordert, können Sie Kontaktieren Sie uns für ein kostenloses Angebot.
Warum muss Aluminium mit Flussmittel behandelt werden?
Die chemische Reaktivität von Aluminium ist sowohl seine nützlichste Eigenschaft als auch seine größte Herausforderung bei der Verarbeitung. Bei Schmelztemperaturen von 680-780 °C oxidiert flüssiges Aluminium fast augenblicklich, wenn es mit Luftsauerstoff in Berührung kommt, und bildet eine feste Aluminiumoxidhaut (Al₂O₃) auf der Schmelzoberfläche. Wird diese Oxidschicht durch Schmelzeturbulenzen ständig unterbrochen, entstehen Oxideinschlüsse, die im gesamten Metallvolumen in der Schwebe bleiben und sich in erstarrten Gussstücken festsetzen und Fehler verursachen.
Abgesehen von der Oberflächenoxidation nehmen Aluminiumschmelzen - insbesondere solche, die aus recyceltem Schrott hergestellt werden - gelösten Wasserstoff aus der Feuchtigkeit des Einsatzmaterials und der Luftfeuchtigkeit auf, enthalten Alkalimetallverunreinigungen (Natrium, Kalzium, Kalium) aus verschiedenen Quellen und weisen nichtmetallische Einschlüsse auf, die durch Feuerfest-Erosion, Legierungszusätze und unsachgemäße Handhabung entstanden sind.
Flussmittel lösen diese Probleme durch chemische Reaktionen, physikalische Benetzung und Dichtetrennung. Für eine effektive Schmelzebehandlung ist es wichtig zu verstehen, auf welches Problem die einzelnen Flussmittelarten abzielen.
Die Kernprobleme, die Aluminiumflussmittel behandelt
| Problem | Quelle | Folgen bei Nichtbehandlung | Flux-Behandlung |
|---|---|---|---|
| Oxidation der Oberfläche | O₂-Kontakt an der Schmelzoberfläche | Einschluss von Oxidschichten, Krätzeverlust | Abdeckendes Flussmittel |
| Oxideinschluss-Suspension | Schmelzturbulenz, Bifilmbildung | Porosität, Verringerung der mechanischen Eigenschaften | Reinigung/Veredelung von Flussmitteln |
| Krätzebildung | Anreicherung von Oberflächenoxid | Metallverlust in der Krätze, thermische Unwirksamkeit | Abkrätzflussmittel |
| Gelöster Wasserstoff | Feuchtigkeit, Schrottkontamination | Gasporosität in Gussstücken | Entgasungsflussmittel (oder Rotationsentgasung) |
| Natrium-Kontamination | Salzschmelzrückstände, einige Schrottquellen | Versprödung, Blasenbildung an der Oberfläche | Flussmittel zur Alkalientfernung |
| Calcium-Kontamination | Vorlegierungen, etwas Schrott | Korngefügeveränderung, Rissbildung | Flussmittel zur Alkalientfernung |
| Magnesiumverarmung (in einigen Legierungen) | Oxidation während des Haltens | Nicht-spezifische Zusammensetzung | Schutzabdeckung Flussmittel |
Welche Arten von Flussmitteln werden hauptsächlich für Aluminium verwendet?
Aluminiumflussmittel werden nach ihrer Hauptfunktion und nicht nach ihrer spezifischen chemischen Zusammensetzung kategorisiert, da mehrere chemische Systeme ähnliche funktionelle Ergebnisse erzielen können. Die in der industriellen Praxis anerkannten Hauptkategorien sind:
Abdeckende Flussmittel: Wird auf die Schmelzoberfläche aufgetragen, um eine schützende flüssige oder halbflüssige Schicht zu bilden, die den Kontakt von Luftsauerstoff und Feuchtigkeit mit dem Aluminium verhindert. Diese Flussmittel sind in der Gießereipraxis am weitesten verbreitet und werden während der gesamten Haltezeit zwischen Schmelzen und Gießen verwendet.
Abkrätzende Flussmittel: Sie werden speziell auf die Krätze angewendet, die sich auf der Schmelzoberfläche ansammelt. Ihre Funktion besteht darin, die Oberflächenspannung und den Benetzungswinkel zwischen den Oxidpartikeln und dem in der Krätze eingeschlossenen metallischen Restaluminium zu verringern, so dass das Metall zusammenwächst und in die Schmelze zurückfließt, wodurch die Metallrückgewinnung aus der Krätze erhöht und das Krätzeentsorgungsvolumen verringert wird.
Reinigung und Veredelung von Flussmitteln: Sie sind so formuliert, dass sie in die Schmelze eindringen, mit suspendierten Einschlüssen reagieren und deren Aufschwimmen an die Schmelzoberfläche fördern, wo sie abgeschöpft werden können. Diese Flussmittel reduzieren den Gehalt an Einschlüssen in der Schmelze und verbessern die Filtrationseffizienz, indem sie feine Partikel zu größeren Clustern agglomerieren.
Entgasungsflussmittel: Reaktive Verbindungen (früher Hexachlorethan, heute weitgehend durch Gasinjektion ersetzt), die in der Schmelze reaktive Gase erzeugen. Diese Gase blubbern durch das Metall, nehmen gelösten Wasserstoff auf und tragen ihn an die Oberfläche.
Flussmittel zur Alkalientfernung: Speziell formuliert, um mit gelöstem Natrium, Kalzium und Lithium (in Li-haltigen Legierungen) in der Schmelze zu reagieren und Verbindungen zu bilden, die an der Oberfläche schwimmen oder in eine Schlackenphase übergehen.
Abdeckende Flussmittel: Schutz von geschmolzenem Aluminium vor Oxidation
Das Abdeckungsflussmittel ist die grundlegendste Flussmittelanwendung in jedem Aluminiumschmelzbetrieb. Sein Zweck ist einfach: Es soll verhindern, dass Luftsauerstoff und Feuchtigkeit mit der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums in Berührung kommen, wodurch eine kontinuierliche Oxidhautbildung und Wasserstoffaufnahme verhindert wird.
Zusammensetzung der Abdeckmittel
Wirksame Abdeckmittel für Aluminium müssen:
- Schmelzen Sie bei oder unter der Aluminiumhaltetemperatur (680-750°C für die meisten Legierungen).
- Sie bilden eine durchgehende, dichte Flüssigkeitsschicht, die keinen Gasaustausch zwischen der Schmelze und der Atmosphäre zulässt.
- Reagiert nicht mit Aluminium und bildet keine unerwünschten Verbindungen.
- Sie haben eine niedrige Viskosität bei Betriebstemperatur, so dass sie fließen und sich selbst heilen, wenn sie gestört werden.
- Nicht mischbar mit flüssigem Aluminium sein (damit die Flussmittelschicht oben bleibt).
Die gebräuchlichste Zusammensetzung des Abdeckflussmittels für Standard-Aluminiumlegierungen ist eine eutektische Mischung aus Natriumchlorid (NaCl) und Kaliumchlorid (KCl) in einem Molverhältnis von etwa 50:50 oder 40:60. Das NaCl-KCl-Eutektikum schmilzt bei ca. 660°C - knapp am oder knapp unter dem Aluminiumschmelzpunkt - und bildet bei normalen Haltetemperaturen eine vollständig flüssige Schutzdecke.
Dieses binäre Chloridsystem ist wirksam, weithin verfügbar und relativ kostengünstig. Das einfache NaCl-KCl-System hat jedoch seine Grenzen:
- Es kann durch langsame Auflösung und Reaktion mit der Schmelzoberfläche Natrium in die Schmelze einbringen.
- Sie bietet keine Funktion zur Entfernung von Einschlüssen.
- Die Reaktivität der Krätze wird dadurch nicht wesentlich verringert.
Die Zugabe kleiner Mengen von Fluoridverbindungen (typischerweise 5-15%-Kryolith, Kalziumfluorid oder Magnesiumfluorid) zum Basis-NaCl-KCl-Abdeckflussmittel verbessert die Leistung in mehrfacher Hinsicht: Die Fluoridkomponenten senken den Schmelzpunkt des Flussmittels weiter ab, verringern die Viskosität des Flussmittels bei Betriebstemperatur (was die Oberflächenabdeckung verbessert) und sorgen für eine gewisse Auflösungswirkung des Oxidfilms an der Schnittstelle zwischen Flussmittel und Schmelze.
Verfahren zum Auftragen des Abdeckungsflussmittels
Abdeckendes Flussmittel wird aufgetragen, indem das Flussmittelpulver oder -granulat unmittelbar nach dem Abschöpfen über die gesamte Schmelzoberfläche gestreut oder geschaufelt wird und dann geschmolzen und verteilt wird. Die Auftragsmenge beträgt in der Regel 1-3 kg Flussmittel pro Tonne Aluminium, wobei die tatsächliche Menge so angepasst wird, dass eine kontinuierliche, sichtbare Flussmittelschicht entsteht.
Die Flussmittelschicht sollte nach jeder Metallzugabe, nach jeder Probenahme und nach jedem Vorgang, der die Oberfläche stört, überprüft und aufgefrischt werden. Eine unterbrochene oder ausgedünnte Flussmittelschicht ermöglicht eine lokale Oxidation, die zu Einschlüssen führt, selbst wenn die Gesamttemperatur und -zusammensetzung der Schmelze korrekt sind.
Beispiele für die Zusammensetzung des Abdeckungsflussmittels
| Flux-Bezeichnung | NaCl (%) | KCl (%) | CaF₂ (%) | Na₃AlF₆ (%) | MgCl₂ (%) | Primäre Funktion |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Standardabdeckung | 50 | 50 | — | — | — | Grundlegender Oberflächenschutz |
| Mit Fluorid angereicherter Belag | 40 | 45 | 10 | 5 | — | Bessere Fließfähigkeit, milde Reinigung |
| Natriumarmer Belag | 20 | 60 | 10 | — | 10 | Reduzierte Na-Aufnahme |
| Abdeckung aus Magnesiumlegierung | 30 | 50 | 15 | — | 5 | Verminderte Mg-Oxidation |
Abkrätzende Flussmittel: Wie sie Metall von Oxid trennen
Krätze ist die angesammelte Schicht aus Aluminiumoxid, mitgerissenem Metall und anderen nichtmetallischen Verbindungen, die sich während des Haltens, Schmelzens und Metalltransfers auf der Oberfläche von geschmolzenem Aluminium bildet. Bei der Primäraluminiumproduktion und bei sekundären Schmelzvorgängen kann die Krätze 1-8% des gesamten Metallvolumens ausmachen - ein erheblicher Materialverlust, wenn sie nicht richtig behandelt wird.
Das Problem der Metallrückgewinnung in Krätze
Krätze aus der Aluminiumschmelze enthält in der Regel 30-70% metallisches Aluminium nach Gewicht, das in einer Oxidmatrix eingeschlossen ist. Ohne Behandlung wird dieses Metall zusammen mit der Oxidfraktion entsorgt, was einen direkten Metallverlust und Entsorgungskosten bedeutet. Abkrätzmittel sind speziell dafür ausgelegt, dieses eingeschlossene Metall freizusetzen.
Der Mechanismus funktioniert über die Veränderung der Oberflächenspannung. In unbehandelter Krätze werden die Oxidpartikel von flüssigem Aluminium schlecht benetzt - der Kontaktwinkel zwischen flüssigem Aluminium und der Oxidoberfläche ist relativ groß, was bedeutet, dass sich das Aluminium nicht effizient ausbreiten und durch das Oxidporennetz fließen kann. Die Bestandteile des Krätzeflussmittels (insbesondere Fluoridverbindungen) adsorbieren an der Aluminium-Oxid-Grenzfläche und verringern den Kontaktwinkel drastisch, so dass flüssiges Aluminium koaleszieren und unter Schwerkraft aus der Oxidmatrix fließen kann.
Zusammensetzung und Anwendung des Abkrätzmittels
Abkrätzmittel enthalten in der Regel einen höheren Anteil an reaktiven Fluoridverbindungen als Abdeckmittel. Zu den üblichen Zusammensetzungen gehören:
| Komponente | Typischer Bereich (%) | Funktion |
|---|---|---|
| KCl | 30-50 | Basisflussmittel, Schmelzpunkteinstellung |
| NaCl | 20-35 | Basisflussmittel, Kostenreduzierung |
| Na₃AlF₆ (Kryolith) | 10-25 | Verringerung der Oberflächenspannung, Benetzung |
| AlF₃ | 5-15 | Erhöhte Reaktivität, Fluoridaktivität |
| CaF₂ | 5-15 | Verringerung der Viskosität, Schmelzpunkt |
| NaF | 0-10 | Hohe Reaktivität, Alkalientfernung |
Anwendungsverfahren: Nachdem die Krätze auf eine Seite des Ofens abgeschöpft wurde, wird Krätzemittel über die Krätze gestreut (in der Regel 5-15 kg pro Tonne Krätze), dann wird die Krätze geharkt und gerührt, um das Mittel in die gesamte Masse einzubringen. Nach 5-10 Minuten Rühr- und Reaktionszeit ist die behandelte Krätze merklich trockener und sieht weniger metallisch aus, und der Metallgehalt ist geringer. Die behandelte Krätze erzeugt während des Abschöpfens wesentlich weniger Sekundärkrätze (Aluminiumoxidhaut) auf der verbleibenden Metalloberfläche als unbehandelte Krätze.
Die Verbesserung der Metallausbeute durch die Behandlung des Krätzeflusses reicht von 30-60% Reduzierung des Krätzevolumens (was bedeutet, dass mehr Metall im Ofen verbleibt), mit dokumentierten Amortisationszeiten für die Flussmittelkosten, die in der Regel eher in Tagen als in Monaten in Betrieben mit erheblicher Krätzeerzeugung gemessen werden.
Flussmittel zur Reinigung und Entfernung von Einschlüssen
Reinigungsmittel lösen das Problem der schwebenden nichtmetallischen Einschlüsse in der Schmelze, im Gegensatz zu den Oberflächenkrätzen. Diese Einschlüsse - in erster Linie Aluminiumoxidfilme, Spinellpartikel, Titandiborid-Agglomerate und andere nichtmetallische Verbindungen - sind über das gesamte Schmelzvolumen verteilt und können nicht allein durch Oberflächenabschöpfung entfernt werden.
Wie Reinigungsflussmittel Einschlüsse entfernen
Der Mechanismus der Entfernung von Einschlüssen durch Flussmittel umfasst zwei gleichzeitige Prozesse:
Benetzung und Agglomeration: Flussmittelkomponenten, die eine geringere Oberflächenenergie als Aluminiumoxid haben, adsorbieren an den Oberflächen der Einschlüsse, wodurch die Grenzflächenspannung zwischen dem Einschluss und der Flussmittelphase verringert wird. Dies fördert die Agglomeration von kleinen Einschlüssen zu größeren Clustern, die dann genügend Auftrieb haben, um an die Oberfläche zu schwimmen.
Chemische Reaktion: Einige Flussmittelbestandteile (insbesondere Fluoridverbindungen) reagieren direkt mit Aluminiumoxid, bilden Aluminiumfluorid und setzen Oxidgittersauerstoff frei. Durch diese Auflösungsreaktion wird die Größe der Oxideinschlüsse direkt verringert und ihr Übergang aus der Schmelze in die Salzflussphase gefördert.
Die von Groteke und Neff in den AFS Transactions (1993) veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, dass die Behandlung von Flussmitteln mit fluoridhaltigen Salzen den mittels PoDFA gemessenen Einschlussgehalt in der Legierung A356 um 40-65% reduziert, wobei die Verbesserung stark mit der Fluoridaktivität des Flussmittels korreliert.
Reaktive vs. nicht-reaktive Reinigungsflussmittel
Reaktive Reinigungsflussmittel enthalten höhere Anteile an Fluoridverbindungen und erzeugen beim Einrühren in die Schmelze eine sichtbare Gasentwicklung (durch Fluorid-Oxid-Reaktionen). Sie sorgen für eine stärkere Entfernung von Einschlüssen, müssen aber vorsichtig eingesetzt werden, weil:
- Eine übermäßige Fluoridaktivität kann die feuerfeste Auskleidung von Öfen angreifen.
- Die Gasentwicklung führt zu Turbulenzen, die neue Oxidschichten erzeugen, wenn die Schmelze nicht kontrolliert gerührt wird.
- Einige reaktive Flussmittel enthalten Natrium oder andere Verunreinigungen.
Nicht reaktive (physikalische) Reinigungsmittel beruhen in erster Linie auf Dichtetrennung und Benetzungsänderung ohne nennenswerte chemische Reaktion mit der Schmelze. Sie sind schonender für die feuerfesten Materialien und erzeugen kein Gas, bieten aber eine weniger aggressive Entfernung von Einschlüssen.
Kompatibilität zwischen Einschluss und Typ
| Einschluss Typ | Effektivität des physikalischen Reinigungsflusses | Reaktives (Fluorid) Flussmittel Effektivität |
|---|---|---|
| Tonerde-Folien (Al₂O₃) | Mäßig | Gut bis Ausgezeichnet |
| Spinell (MgAl₂O₄) | Messe | Gut |
| TiB₂-Agglomerate | Messe | Mäßig |
| NaCl/KCl-Salzpartikel | Gut (löst sich im Fluss auf) | Ausgezeichnet |
| Feuerfeste Partikel | Schlecht | Schlecht |
| Karbide (Al₄C₃) | Schlecht | Mäßig |
Die Effizienz des Einsatzes von Aluminiumrefinern kann durch den Einsatz von AdTechs Flux-Injektionsmaschine.
Entgasungsflüsse und ihre Funktion zur Wasserstoffentfernung
In der Vergangenheit waren reaktive Verbindungen - insbesondere Hexachlorethan (C₂Cl₆) in Tablettenform - die wichtigste Methode zur Entfernung von Wasserstoff aus Aluminiumschmelzen. Diese “Entgasungshilfsmittel” erzeugten Chlorgas, wenn sie sich in der Schmelze auflösten:
C₂Cl₆ → 2C + 3Cl₂
Die durch die Schmelze aufsteigenden Chlorblasen sammelten den gelösten Wasserstoff (unter Bildung von HCl) und trugen ihn an die Oberfläche, wodurch der Wasserstoffgehalt der Schmelze um 30-50% reduziert wurde.
Aktueller Stand der Verwendung von Entgasungsflussmitteln
Hexachlorethan und ähnliche reaktive, halogenbildende Verbindungen stehen weltweit unter starkem Regulierungsdruck:
Umweltbelange: Die Entstehung von Chlor- und HCl-Gas während der Behandlung erfordert Rauchgasabsaugsysteme. Perchlorethylen und andere chlororganische Nebenprodukte der Hexachlorethan-Reaktion sind gemäß dem US Clean Air Act als gefährliche Luftschadstoffe eingestuft.
Grenzen der Wirksamkeit: Bei einer Wasserstoffreduktion von 30-50% liegt das reaktive Entgasungsflussmittel deutlich unter der rotierenden Inertgasentgasung (50-80% Reduktion) und ist für qualitätssensible Anwendungen nicht geeignet.
Europäische Beschränkungen: Mehrere EU-Mitgliedstaaten haben die Verwendung von Hexachlorethan in der Aluminiumverarbeitung eingeschränkt oder verboten. Alternative Entgasungsmethoden werden in europäischen Betrieben stark bevorzugt.
Derzeitige Nutzung: Hexachlorethan-Tabletten werden nach wie vor in kleinen Gießereien in Entwicklungsländern verwendet, in denen eine Rotationsentgasungsanlage wirtschaftlich nicht gerechtfertigt ist, sowie für die Notentgasung, wenn die Primäranlage nicht verfügbar ist. Bei allen Verfahren mit Qualitätsanforderungen, die einen Wasserstoffgehalt von weniger als 0,12 ml/100 g Al erfordern, ist die rotierende Inertgasentgasung mit Argon oder Stickstoff der Standardansatz - nicht das reaktive Entgasungsflussmittel.
AdTech liefert chlorhaltige Gasgemische (in der Regel 2-5% Cl₂ in Argon) zur Verwendung in Rotationsentgasungsanlagen anstelle von festen Entgasungsflusstabletten. Das Cl₂ im Gasgemisch bietet den Vorteil der Agglomeration von Einschlüssen durch die Chlorchemie ohne die Umweltprobleme von festem Hexachlorethan.
Flussmittel zur Alkali-Entfernung: Natrium- und Kalziumbehandlung
Natrium- (Na) und Kalzium- (Ca) Verunreinigungen in Aluminiumschmelzen verursachen spezifische Probleme, die mit herkömmlichen Abdeck- oder Reinigungsflussmitteln nicht ausreichend gelöst werden können.
Warum Alkalimetalle in Aluminium schädlich sind
Auswirkungen von Natrium: Bei Konzentrationen über etwa 5-10 ppm verändert Natrium die Morphologie der Siliziumphase in Al-Si-Legierungen - ein Effekt, der bei natriummodifizierten Legierungen beabsichtigt ist, bei anderen jedoch schädlich. In Legierungen mit hohem Mg-Gehalt fördert Natrium Heißriss und Korngrenzenversprödung. In Walzdraht für elektrische Anwendungen verringert Natrium über 5 ppm die Leitfähigkeit und die Drahtziehfähigkeit.
Auswirkungen von Kalzium: Kalzium in Mengen von mehr als 3-5 ppm kann das Korngefüge in einer Weise verändern, die die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt und Probleme bei der Oberflächenqualität von Knetprodukten verursacht. Kalzium wird auch mit einer erhöhten Porositätsanfälligkeit in einigen Legierungssystemen in Verbindung gebracht.
Zu den Quellen für Natriumverunreinigungen gehören: Salzflussmittelrückstände aus früheren Schmelzvorgängen, einige Sorten von Recyclingschrott (insbesondere mit Glas oder Keramik verunreinigt), Vorlegierungszusätze, bei denen Natrium eine geringfügige Verunreinigung darstellt, und eine schlecht gewartete Lagerung von Entgasungsflussmitteltabletten (Hexachlorethantabletten können Natrium aus feuchtigkeitszersetzten Tablettenbindern einbringen).
Alkali-Entfernungs-Flussmittel-Mechanismus
Alkalientfernende Flussmittel enthalten in der Regel Fluoridverbindungen mit hoher thermodynamischer Affinität zu Natrium und Kalzium. Die wirksamsten Alkalientfernungsmittel sind:
AlF₃ (Aluminiumfluorid): Reagiert mit gelöstem Natrium:
3Na + AlF₃ → Al + 3NaF (Übergang in die Salzflussphase)
Die Reaktion ist bei Aluminiumschmelztemperaturen thermodynamisch günstig und verläuft schnell, wenn das Flussmittel mit der Schmelze in Kontakt kommt.
Chlorgas (durch Rotationsentgasung): Chlor reagiert mit gelöstem Natrium und Kalzium und bildet NaCl und CaCl₂, die in die auf der Schmelzoberfläche schwimmende Salzphase übergehen. Dies ist einer der Hauptgründe dafür, dass bei der Herstellung von hochspezialisiertem Aluminium geringe Chlorzugaben zum Rotationsentgasungsgas (2-5% Cl₂) vorgeschrieben sind - das Chlor dient der Alkalientfernung und gleichzeitig der Wasserstoffreduktion.
Wirkungsgrad der Alkalimetallentfernung
| Behandlungsmethode | Na-Entfernung (% von ursprünglich) | Ca-Entfernung (% von ursprünglich) | Behandlung Zeit |
|---|---|---|---|
| AlF₃-haltiges Flussmittel, Rühren | 60-80% | 50-70% | 5-15 Minuten |
| Rotationsentgasung, nur Ar | 20-35% | 15-30% | 15-30 Minuten |
| Rotationsentgasung, Ar + 3% Cl₂ | 75-90% | 65-85% | 15-30 Minuten |
| Reaktivflussmittel + Rotationsentgasung | 85-95% | 75-90% | Kombinierte Behandlung |
Für Aluminium in EC-Qualität (Legierung 1350 für elektrische Leiteranwendungen), bei dem der Natriumgehalt unter 5 ppm liegen muss, ist die kombinierte Behandlung mit alkalireaktivem Flussmittel und anschließender Rotationsentgasung mit Ar + Cl₂ das Standardverfahren in hochwertigen Betrieben.
Flussmittel-Zusammensetzungstabellen und chemische Systeme
Umfassende Referenz für Flussmittelarten und -zusammensetzungen
| Flussmittel Typ | Basis-System | Wichtige Zusatzstoffe | Anwendungsrate | Betriebstemperaturbereich |
|---|---|---|---|---|
| Standardabdeckung | 50% NaCl, 50% KCl | Keine | 1-3 kg/t | 660-800°C |
| Fluoridabdeckung | 40% NaCl, 45% KCl | 10-15% CaF₂ | 1-3 kg/t | 660-800°C |
| Abkrätzflussmittel | 35% KCl, 25% NaCl | 25% Na₃AlF₆, 15% AlF₃ | 5-15 kg/t Krätze | 680-760°C |
| Reinigungsflussmittel (mäßig) | 45% KCl, 35% NaCl | 15% CaF₂, 5% NaF | 2-5 kg/t | 700-760°C |
| Reinigungsflussmittel (reaktiv) | 35% KCl, 25% NaCl | 20% Na₃AlF₆, 15% AlF₃, 5% NaF | 3-8 kg/t | 700-760°C |
| Flussmittel zur Alkalientfernung | 30% KCl, 20% NaCl | 30% AlF₃, 20% CaF₂ | 3-10 kg/t | 700-760°C |
| Entgasungsfluss (Altlasten) | C₂Cl₆-Tabletten | — | 0,5-2 kg/t | 680-750°C |
| Flussmittel für Magnesiumlegierungen | 35% KCl, 35% MgCl₂ | 20% NaCl, 10% CaF₂ | 2-5 kg/t | 680-760°C |
Schmelzpunkte gängiger Flussmittelkomponenten
| Verbindung | Chemische Formel | Schmelzpunkt (°C) | Funktion im Fluss |
|---|---|---|---|
| Natriumchlorid | NaCl | 801°C | Basiskomponente des Flusses |
| Kaliumchlorid | KCl | 770°C | Basis-Flussmittelkomponente (senkt das Eutektikum) |
| NaCl-KCl-Eutektikum | — | ~660°C | Niedrigster Schmelzpunkt eines binären Systems |
| Kalziumfluorid | CaF₂ | 1418°C | Viskositätssenkung, Benetzung |
| Kryolith | Na₃AlF₆ | 1009°C | Reaktiv, Reduzierung der Oberflächenspannung |
| Aluminiumfluorid | AlF₃ | 1291°C (subl.) | Alkalientfernung, reaktiv |
| Natriumfluorid | NaF | 993°C | Hohe Reaktivität, Fluoridaktivität |
| Magnesiumchlorid | MgCl₂ | 714°C | Mg-Legierung Flussmittelkomponente |
| Magnesiumfluorid | MgF₂ | 1263°C | Abdeckendes Flussmittelmodifizierungsmittel |
Flussmittelauswahl nach Legierungsserien
| Legierung Serie | Hauptanliegen | Empfohlener Flussmitteltyp | Einschränkung der Schlüssel |
|---|---|---|---|
| 1xxx (reines Al, EC-Qualität) | Na, Ca-Verunreinigung, Einschlüsse | Alkalientfernung + Abdeckung | Minimierung der Na-Zugabe durch Flussmittel |
| 2xxx (Al-Cu) | Einschlüsse, Oxidschichten | Reinigungsflussmittel + Abdeckung | Kein Hoch-Na-Fluss |
| 3xxx (Al-Mn) | Einschlüsse, Fe-Si-Partikel | Abdecken + mäßige Reinigung | Standard |
| 5xxx (Al-Mg, <3% Mg) | MgO-Einschlüsse, Oberflächenoxid | Fluoridabdeckung | Reduziertes Na |
| 5xxx (Al-Mg, >3% Mg) | Schnelle Oxidation, MgO | Magnesiumspezifischer Belag | Vermeiden Sie einen hohen NaCl-Fluss |
| 6xxx (Al-Mg-Si) | Einschlüsse, TiB₂-Agglomerate | Reinigung + Abdeckung | Standard |
| 7xxx (Al-Zn-Mg) | Einschlüsse, Alkalientfernung | Reaktive Reinigung + Alkalientfernung | Kein Fluoridüberschuss |
| A356/A380 (Guss) | Wasserstoff, Einschlüsse | Abdecken + Abkrätzen | Minimierung der Einführung von Neuaufnahmen |
Wie Sie das richtige Aluminium-Flussmittel für Ihre Anwendung auswählen
Die Auswahl des richtigen Flussmittels erfordert eine Abstimmung der Hauptfunktion des Flussmittels auf das vorherrschende Problem der Schmelzequalität in dem jeweiligen Betrieb. Die Verwendung des falschen Flussmitteltyps verschwendet Material, kann zu neuen Problemen führen und vermittelt ein falsches Gefühl der Sicherheit hinsichtlich der Schmelzequalität.
Schritt 1: Identifizieren Sie Ihr primäres Schmelzequalitätsproblem
Durchführung von RPT (Reduced Pressure Test) zur Bewertung des kombinierten Wasserstoff- und Bifilmgehalts. Verwendung von PoDFA-Proben zur Quantifizierung von Art und Menge der Einschlüsse. Messung des Natriumgehalts durch Emissionsspektrometrie bei Verdacht auf Alkaliverunreinigung. Nur mit diesen diagnostischen Informationen kann die Auswahl des Flussmittels wirklich optimiert werden, anstatt sich auf allgemeine Empfehlungen zu stützen.
Schritt 2: Anpassen der Flussfunktion an das diagnostizierte Problem
| Diagnostiziertes Problem | Primäre Flussmittel-Lösung | Sekundäre Behandlung |
|---|---|---|
| Hohes Krätzevolumen mit hohem Metallgehalt | Abkrätzflussmittel | Verbesserung des Abdeckungsgrads des Flussmittels |
| Schwebende Einschlüsse in der Schmelze | Reinigungsflussmittel (fluoridhaltig) | Nachgeschaltete keramische Schaumstofffiltration |
| Schnelle Oberflächenoxidation, hohe Krätzebildungsrate | Besser deckendes Flussmittel, häufigere Anwendung | Turbulenzen an der Schmelzeoberfläche vermindern |
| Hoher Natrium- oder Kalziumgehalt | Flussmittel zur Alkalientfernung, Cl₂-Zusatz zur Rotationsentgasung | Untersuchen Sie die Quelle der Alkaliverunreinigung |
| Hoher Wasserstoffgehalt, Porosität in Gussstücken | Rotationsentgasung (primär), Cl₂-Gaszugabe | Abdeckendes Flussmittel zur Verringerung der Reabsorption |
| Allgemeine Einbeziehungslast aus Schrott | Kombinierter Ansatz für Reinigung und Abdeckung | Zweistufige CFF-Filtration |
Schritt 3: Berücksichtigung legierungsspezifischer Beschränkungen
Hochmagnesiumhaltige Legierungen (5xxx mit Mg >3%): Standard-NaCl-KCl-Abdeckungsflussmittel reagieren mit Magnesium in der Schmelze, wodurch Natrium eingebracht und das Magnesiumgleichgewicht möglicherweise gestört wird. Magnesiumspezifische Flussmittelformulierungen mit MgCl₂-KCl-NaCl-Systemen mit minimaler Natriumaktivität sind erforderlich.
Elektrischer Leiter (Legierung 1350): Jedes Flussmittel, das viel Natrium enthält, muss mit Vorsicht verwendet werden. Der Natriumgehalt nach der Flussmittelbehandlung muss analytisch überprüft werden. Die Alkali-Entfernungsfunktion sollte vor dem Auftragen des abdeckenden Flussmittels durchgeführt werden, und das abdeckende Flussmittel sollte eine natriumarme Formulierung sein.
Siliziumarme Legierungen: Einige fluoridhaltige Flussmittelkomponenten fördern den Abbau von Silizium aus dem Feuerfestmaterial und aus dem Flussmittelsystem selbst. Bei Anwendungen mit sehr geringem Siliziumgehalt ist zu prüfen, ob das Flussmittel kein Silizium einbringt.
Schritt 4: Optimieren des Bewerbungsverfahrens
Der häufigste Fehler bei der Flussmittelanwendung ist die Verwendung des richtigen Flussmittels, das jedoch nicht korrekt angewendet wird:
- Wird zu wenig Flussmittel aufgetragen, ist die Abdeckung unvollständig und die Oxidation kann fortgesetzt werden.
- Wird zu viel Flussmittel aufgetragen, lässt sich die dicke Flussmittelschicht nicht mehr sauber abziehen und es entstehen Salzeinschlüsse.
- Bei Reinigungsanwendungen wird das Flussmittel ohne ausreichendes Rühren aufgetragen, so dass der größte Teil des Schmelzvolumens unbehandelt bleibt.
- Verunreinigung des Flussmittels mit Wasser (Salzflussmittel absorbieren schnell Feuchtigkeit aus feuchter Luft, die beim Einbringen in die Schmelze heftige Spritzer verursachen kann).
Sicherheit, Umweltvorschriften und Flussmittelabfallmanagement
Berufsbedingte Gefahren bei der Verwendung von Aluminiumflussmitteln
Aluminiumschmelzmittel bergen mehrere berufliche Gefahren, die ein aktives Management erfordern:
Erzeugung von Chlorwasserstoff (HCl)-Rauch: Wenn chloridhaltige Flussmittel mit Feuchtigkeit in Berührung kommen (in der Luft, auf Werkzeugen oder von nassem Chargenmaterial), erzeugen sie HCl-Dämpfe. Der OSHA PEL für HCl liegt bei 5 ppm Höchstwert. Bei Arbeiten mit Chlorid-Flussmitteln ist eine örtliche Absaugung erforderlich.
Entstehung von Fluoriddämpfen: Fluoridhaltige Flussmittel erzeugen Fluorwasserstoffdämpfe (HF), insbesondere beim Erhitzen. HF ist schon bei niedrigen Konzentrationen akut toxisch (OSHA PEL 3 ppm TWA, 6 ppm STEL). Die Verwendung von Fluoridflussmitteln erfordert einen Atemschutz und eine Absaugung der Dämpfe.
Spritzer von geschmolzenem Salz: Das Einbringen von Flussmittel in die Schmelzoberfläche erfordert eine kontrollierte Anwendung, um eine Dampfexplosion durch Feuchtigkeit im Flussmittel oder auf dem Auftragswerkzeug zu verhindern. Alle Flussmittel müssen trocken gelagert und vorgewärmt werden, bevor sie bei einer Anwendung, die ein Eintauchen unter die Schmelzoberfläche erfordert, verwendet werden.
Thermische Verbrennungen: Die Arbeit mit geschmolzenem Aluminium und geschmolzenem Salzflussmittel bei 700-760 °C birgt ein hohes Verbrennungsrisiko. Das gesamte Personal muss geeignete PSA tragen, einschließlich Gesichtsschutz, hitzebeständige Handschuhe und hitzebeständige Kleidung.
Umweltvorschriften mit Einfluss auf die Wahl des Flussmittels
| Verordnung | Region | Auswirkungen auf die Flussmittelauswahl |
|---|---|---|
| EU-Verordnung 1907/2006 (REACH) | Europäische Union | Beschränkungen für bestimmte Fluoridverbindungen; Registrierung von Kryolith erforderlich |
| Gesetz über saubere Luft (NESHAP) | USA | Grenzwerte für HCl- und HF-Emissionen aus Sekundäraluminiumprozessen |
| EU F-Gas-Verordnung | Europäische Union | Grenzwerte für halogenierte Verbindungen in industriellen Prozessen |
| China GB-Normen | China | Emissionshöchstwerte für HF und Cl₂ aus der Aluminiumverarbeitung |
| RoHS-Richtlinie | EU | Beeinflusst die Flussmittelzusammensetzung in Aluminium für elektronische Anwendungen |
Entsorgung von Flussmittelabfällen (Salzschlacke)
Gebrauchte Aluminiumschmelzmittel und die dazugehörige Krätze (auch Salzschlacke oder schwarze Krätze genannt) enthalten Chlorid- und Fluoridsalze, die mit Aluminiumoxid und Restmetall vermischt sind. Dieses Material wird in den meisten Rechtsordnungen aufgrund seiner Eigenschaften als gefährlicher Abfall eingestuft:
- Auslaugbarkeit von Chloriden und Fluoriden in das Grundwasser.
- Mögliche Bildung von Ammoniak (aus Nitridverunreinigungen) im nassen Zustand.
- Schwermetallgehalt aus Verunreinigungen der Aluminiumlegierung.
Salzschlacke muss in zugelassenen Anlagen für gefährliche Abfälle entsorgt oder in Salzschlacken-Recyclingbetrieben verarbeitet werden, die den Salzanteil zur Wiederverwendung und den Aluminiumoxidanteil für andere Anwendungen zurückgewinnen. In Europa, Nordamerika und Ostasien gibt es mehrere kommerzielle Anlagen zur Verarbeitung von Salzschlacke. Die Umweltbelastung durch die unsachgemäße Entsorgung von Salzschlacke übersteigt die Materialkosten des ursprünglichen Flussmittels erheblich - dies ist ein Grund dafür, dass die Minimierung des Flussmittelverbrauchs durch optimierte Anwendung sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch wünschenswert ist.
Häufig gestellte Fragen zu Flussmitteln für Aluminium
1: Welches ist das gebräuchlichste Flussmittel zum Schmelzen von Aluminium?
Das am weitesten verbreitete Aluminiumflussmittel ist eine Mischung aus Natriumchlorid (NaCl) und Kaliumchlorid (KCl) in etwa gleichen Gewichtsanteilen, oft mit geringen Zusätzen von Kalziumfluorid (CaF₂) oder Kryolith (Na₃AlF₆). Dieses NaCl-KCl-Basissystem bildet ein Eutektikum, das bei etwa 660 °C schmilzt - knapp unter dem Schmelzpunkt von Aluminium - und eine flüssige Schutzschicht auf der Schmelzoberfläche bildet, die Oxidation und Wasserstoffaufnahme verhindert. Dieses abdeckende Flussmittel wird in praktisch allen Aluminiumgießereien und -schmelzbetrieben weltweit als Basis-Schmelzschutz verwendet. Speziellere Flussmittel (Abkrätzmittel, Reinigungsflussmittel, Alkalientfernungsflussmittel) werden für bestimmte Behandlungsziele, die über den grundlegenden Oberflächenschutz hinausgehen, hinzugefügt. Die Dominanz des NaCl-KCl-Systems spiegelt seine niedrigen Kosten, seine weite Verfügbarkeit und seine bewährte Leistung bei allen handelsüblichen Aluminiumlegierungen wider.
2: Kann ich Borax oder andere übliche Flussmittel für Aluminium verwenden?
Nein - Borax (Natriumtetraborat, Na₂B₄O₇) ist ein Flussmittel, das zum Löten von Metallen, einschließlich Aluminium, bei niedrigeren Temperaturen verwendet wird, aber es ist nicht als Flussmittel für die Schmelzbehandlung von Aluminiumgießereien geeignet. Borax hat einen Schmelzpunkt von ca. 743 °C, was im Bereich der Aluminiumschmelztemperaturen liegt, aber es reagiert mit Aluminium zu Aluminiumboridverbindungen und führt eine Borkontamination in die Schmelze ein. In der Kornfeinungschemie ist Bor eine kontrollierte Zugabe - unkontrolliertes Bor aus der Verwendung von Borax-Flussmitteln würde die sorgfältig gesteuerte Kornfeinung von kommerziellen Aluminiumlegierungen stören. Die richtigen Flussmittel für die Herstellung von geschmolzenem Aluminium sind Chlorid-Fluorid-Salzsysteme, wie in diesem Artikel beschrieben. Für das Hartlöten und Löten von Aluminium (ein anderes Verfahren als die Schmelzbehandlung) werden nicht korrosive Flussmittelsysteme auf der Basis von Fluoridverbindungen verwendet, wie z. B. Nocolok (Kaliumfluoraluminat) für das Ofenlöten von Aluminiumwärmetauschern.
3: Was ist der Unterschied zwischen Abdeckflussmittel und Reinigungsflussmittel für Aluminium?
Abdeck- und Reinigungsflussmittel haben verschiedene Funktionen und werden unterschiedlich eingesetzt. Abdeckendes Flussmittel wird auf die gesamte Schmelzoberfläche aufgetragen, um den Kontakt zwischen flüssigem Aluminium und Luftsauerstoff zu verhindern - es isoliert die Schmelzoberfläche physikalisch. Es wird in der Regel mit einer geringen Menge (1-3 kg pro Tonne Aluminium) aufgetragen und während der gesamten Haltezeit beibehalten. Reinigungsflussmittel sind so konzipiert, dass sie mit suspendierten nichtmetallischen Einschlüssen in der Schmelze reagieren und diese entfernen - sie müssen gerührt oder in die Schmelze injiziert werden, um mit den Einschlüssen im gesamten Metallvolumen in Kontakt zu kommen. Reinigungsflussmittel enthalten höhere Anteile reaktiver Fluoridverbindungen und werden in größeren Mengen (2-8 kg pro Tonne), aber weniger häufig eingesetzt - in der Regel einmal pro Ofenbeschickung und nicht kontinuierlich. Einige Produkte, die als “kombinierte” Flussmittel vermarktet werden, versuchen, beide Funktionen gleichzeitig zu erfüllen. Nach unserer Erfahrung bei AdTech werden jedoch die besten Ergebnisse erzielt, wenn ein spezielles Abdeckflussmittel für den kontinuierlichen Oberflächenschutz und ein separates Reinigungsflussmittel für die regelmäßige Behandlung des Volumens verwendet wird.
4: Wie entfernt das Flussmittel Einschlüsse aus geschmolzenem Aluminium?
Flussmittel entfernen Einschlüsse aus geschmolzenem Aluminium durch zwei sich ergänzende Mechanismen: Veränderung der Oberflächenspannung und chemische Reaktion. Der Mechanismus der Oberflächenspannung funktioniert, weil Fluoridverbindungen im Flussmittel an der Grenzfläche zwischen Aluminiumoxid-Einschlusspartikeln und dem umgebenden Metall adsorbieren, was die Grenzflächenenergie senkt und die Agglomeration der Einschlüsse zu größeren Clustern fördert. Größere Cluster haben einen größeren Auftrieb im Verhältnis zu ihrem Widerstand und steigen leichter zur Schmelzoberfläche auf als kleine einzelne Einschlüsse. Der chemische Reaktionsmechanismus beinhaltet die direkte Auflösung von Aluminiumoxid durch Fluoride - insbesondere AlF₃ und Kryolith -, die mit Al₂O₃ reagieren, um Aluminiumoxyfluorid und verwandte Verbindungen zu bilden, die sich vorzugsweise in der Salzflussphase verteilen, anstatt im Metall zu verbleiben. Beide Mechanismen erfordern, dass das Flussmittel in engem Kontakt mit den Einschlüssen steht, weshalb das Reinigungsflussmittel gründlich in die Schmelze eingerührt werden muss und nicht einfach auf der Oberfläche schwimmen darf.
5: Ist ein Flussmittel erforderlich, wenn ich eine Rotationsentgasung und eine keramische Schaumfiltration verwende?
Das Flussmittel wird durch die Rotationsentgasung und die keramische Schaumfiltration nicht vollständig ersetzt, aber seine Rolle ändert sich erheblich, wenn diese Systeme eingesetzt werden. Die Rotationsentgasung übernimmt die Funktion des gelösten Wasserstoffs, die zuvor das reaktive Entgasungsflussmittel (Hexachlorethan) erfüllte, und die keramische Schaumfiltration entfernt Einschlüsse, die andernfalls vom Reinigungsflussmittel behandelt werden müssten. Unabhängig von Entgasungs- und Filtrationssystemen ist jedoch weiterhin ein Abdeckungsflussmittel erforderlich - die Schmelzenoberfläche bildet kontinuierlich neues Oxid, solange sie der Atmosphäre ausgesetzt ist, und dieses Oberflächenoxid muss mit einer Abdeckungsflussmitteldecke physisch verwaltet werden, um zu verhindern, dass es als Einschlüsse in die Schmelze gelangt. Auch ein Abkrätzungsflussmittel zur Metallrückgewinnung aus der angesammelten Krätze ist weiterhin erforderlich. Was sich ändert, wenn Rotationsentgasung und CFF zur Verfügung stehen, ist, dass die reaktive Reinigungsfunktion von Flussmitteln (insbesondere von reaktiven Fluoridflussmitteln) weniger kritisch wird, was den Gesamtflussmittelverbrauch und die damit verbundenen Probleme bei der Abfallentsorgung verringert.
6: Welches Flussmittel wird für Aluminium mit hohem Magnesiumgehalt (Serie 5xxx) verwendet?
Hochmagnesiumhaltige Aluminiumlegierungen (5xxx-Serien mit Mg über 3%, wie z. B. 5083 und 5182) erfordern speziell formulierte Flussmittel, die das Einbringen erheblicher Mengen an Natrium vermeiden, das mit Magnesium reagiert und Probleme verursacht. Standard-NaCl-KCl-Flussmittel enthalten erhebliche Mengen an Natrium, das sich mit Magnesium im Oberflächenoxid der Schmelze austauschen kann, wodurch Natriumverunreinigungen eingeführt werden und das Magnesiumgleichgewicht gestört werden kann. Das geeignete Abdeckflussmittel für Legierungen mit hohem Mg-Gehalt verwendet Magnesiumchlorid (MgCl₂) als Hauptbestandteil neben KCl, mit minimalem NaCl-Gehalt - zum Beispiel eine Mischung aus 35% MgCl₂, 50% KCl und 15% NaCl. Diese natriumarme Formulierung bietet einen angemessenen Oberflächenschutz ohne die Natriumaustauschreaktion. Außerdem muss die Flussmittelschicht bei Legierungen mit hohem Mg-Gehalt sorgfältiger gepflegt werden als bei Legierungen mit niedrigem Mg-Gehalt, da das Magnesium in der Schmelze schnell oxidiert und MgO-Einschlüsse erzeugt, die schwieriger zu entfernen sind als Al₂O₃. Eine häufigere Auffrischung des Flussmittels und eine schonende Behandlung der Schmelze sind erforderlich.
7: Kann ein Flussmittel verwendet werden, um Wasserstoff aus Aluminium zu entfernen, oder ist eine Entgasungsanlage erforderlich?
Mit reaktiven Entgasungsmitteln (Hexachlorethan-Tabletten) kann Wasserstoff aus Aluminium entfernt werden, jedoch nur mit begrenzter Effizienz (30-50% Reduktion) und mit erheblichen Umwelt- und Sicherheitsnachteilen. Für die meisten qualitätssensiblen Anwendungen ist die rotierende Inertgasentgasung mit Argon oder Stickstoff die erforderliche Methode zur Wasserstoffentfernung, da sie eine konstante Wasserstoffreduzierung von 50-80% erreicht, präzise gesteuert werden kann und keine giftigen Chlorverbindungen erzeugt, die eine Absaugung erforderlich machen. Die Zugabe geringer Mengen Chlorgas (2-5% Cl₂) zum rotierenden Entgasungsargon bietet zusätzliche Vorteile wie die Agglomeration von Einschlüssen und die Entfernung von Alkalimetallen - dieser Ansatz kombiniert das Beste aus Flussmittelchemie und mechanischer Entgasung ohne die Probleme fester Flussmitteltabletten. Wir bei AdTech empfehlen reaktive feste Entgasungsflussmittel nur als Notfall-Backup-Maßnahme, wenn die primäre Entgasungsanlage nicht verfügbar ist, oder in sehr kleinen Betrieben, in denen eine Rotationsanlage wirtschaftlich nicht gerechtfertigt ist.
8: Welches Flussmittel wird beim Löten von Aluminium im Vergleich zu Gießerei-Flussmitteln verwendet?
Dabei handelt es sich um völlig unterschiedliche Flussmittelsysteme für unterschiedliche Verfahren. Für das Ofenlöten von Aluminiumbauteilen (z. B. Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge) ist das Standard-Flussmittelsystem Kaliumfluoraluminat (K₁₋₃AlF₄₋₆), das im Handel als Nocolok oder gleichwertige Produkte bekannt ist. Dieses Flussmittel wird oberhalb von etwa 560 °C aktiv, unterbricht die Oxidschicht auf der Aluminiumoberfläche während des Hartlötens und ermöglicht es dem Hartlot (in der Regel eine eutektische Al-Si-Legierung), die Verbindung zu benetzen und in sie hineinzufließen. Beim Brennerlöten werden Aluminiumlötflussmittel, die auf ähnlichen Fluoridchemien basieren, vor dem Erhitzen als Paste oder Pulver auf die Verbindungsstelle aufgetragen. Beim Weichlöten von Aluminium (bei niedrigeren Temperaturen unter Verwendung von Loten auf Zink- oder Zinnbasis) werden aggressive Flussmittel auf der Basis von organischen Säuren oder Zinkchlorid verwendet. Keines dieser Hartlöt- oder Lötflussmittel ist für die Behandlung von Gießerei-Schmelzen geeignet - sie sind für die Oberflächenbenetzung von festem Aluminium konzipiert, nicht für die Behandlung großer Mengen flüssigen Metalls bei 700-760°C.
9: Wie viel Flussmittel sollte ich in geschmolzenes Aluminium geben, und wie oft?
Die Auftragsmenge hängt vom Flussmitteltyp und den Betriebsbedingungen ab. Abdeckendes Flussmittel: 1-3 kg pro Tonne gehaltenen Aluminiums, aufgetragen nach jedem Abschöpfvorgang und nach jedem Ereignis, das die Schmelzoberfläche stört (Metallzugaben, Probenahme, Eintauchen des Werkzeugs). Unter feuchten Bedingungen oder wenn die Schmelze für längere Zeit gehalten wird, sollte das Abdeckflussmittel alle 30-60 Minuten erneuert werden. Reinigungsflussmittel: 2-8 kg pro Tonne Aluminium, einmal pro Ofenbeschickung während der Behandlungsphase, mit gründlichem Rühren für 5-10 Minuten, um das Flussmittel im Schmelzvolumen zu verteilen. Krätzemittel: 5-15 kg pro Tonne Krätze, direkt auf die Krätzeschicht aufgetragen und mit einem Rechen eingearbeitet. Alkali-Entfernungs-Flussmittel: 3-10 kg pro Tonne, mit einer Behandlungszeit von 10-20 Minuten Rühren vor dem Abschöpfen. Ein übermäßiger Einsatz von Flussmitteln jeglicher Art erhöht das Risiko von Salzeinschlüssen (Einschluss von Flussmittelteilchen im Metall) und erhöht das Abfallvolumen und die Kosten. Eine systematische Optimierung des Flussmittelverbrauchs - durch regelmäßige RPT-Tests zur Überprüfung der Wirksamkeit und Ofenaufzeichnungen zur Verfolgung des Verbrauchs im Verhältnis zu den Qualitätsergebnissen - reduziert sowohl die Flussmittelkosten als auch das Abfallaufkommen kontinuierlich.
10: Welche Zertifizierungen oder Qualitätsstandards sollten Flussmittel für Aluminium erfüllen?
Industrielles Aluminiumflussmittel für Gießerei- und Gießereianwendungen sollte die folgenden Qualitäts- und Sicherheitsstandards erfüllen oder nach diesen überprüft werden. Die ISO 9001-Zertifizierung des Herstellers gewährleistet eine gleichbleibende Produktionsqualität und Rückverfolgbarkeit. Die chemische Zusammensetzung sollte bei jeder Produktionscharge vom Analyselabor des Herstellers überprüft werden, wobei für jede Lieferung Konformitätszertifikate vorliegen müssen. Die Reinheit des Flussmittels ist besonders wichtig für den Feuchtigkeitsgehalt - Wasser im Flussmittel über ca. 0,2% kann heftige Spritzer verursachen, wenn das Flussmittel auf die Schmelze aufgetragen wird. Der Gehalt an Schwermetallen (Blei, Kadmium, Quecksilber) muss unterhalb der festgelegten Grenzwerte liegen, insbesondere bei Flussmitteln für Aluminium, die für den Kontakt mit Lebensmitteln oder für strukturelle Anwendungen in der Automobilindustrie bestimmt sind. Sicherheitsdatenblätter (SDS) gemäß GHS-Anforderungen müssen aktuell sein und Notfallmaßnahmen für den Haut- und Augenkontakt mit geschmolzenem Salz sowie für das Einatmen von Fluoriddämpfen enthalten. Für die Beschaffung auf dem europäischen Markt ist eine REACH-Konformitätsdokumentation erforderlich. Für Flussmittel, die in der Aluminiumproduktion für die Luft- und Raumfahrt verwendet werden, sollte der Hersteller vollständige Rückverfolgbarkeitsaufzeichnungen vorlegen, und die Zusammensetzung des Flussmittels muss auf Kompatibilität mit den Spezifikationen für Verunreinigungen in der jeweiligen Legierung überprüft werden - insbesondere im Hinblick auf den Natrium- und Kalziumgehalt, den das Flussmittel selbst einbringen könnte.
Zusammenfassung: Die Wahl des richtigen Flussmittels für Ihr Aluminiumunternehmen
Bei dem für Aluminium verwendeten Flussmittel handelt es sich nicht um ein einzelnes Produkt, sondern um eine Familie spezialisierter chemischer Behandlungen, die jeweils auf ein bestimmtes Problem der Schmelzqualität abzielen. Das wichtigste Prinzip bei der Auswahl des Flussmittels ist die Anpassung der Flussmittelfunktion an das diagnostizierte Problem, anstatt ein allgemeines “Aluminiumflussmittel” zu verwenden, ohne das tatsächliche Qualitätsproblem zu ermitteln.
Abdeckendes Flussmittel (NaCl-KCl-Basis mit Fluoridmodifikatoren) ist die universelle Grundvoraussetzung - kein Aluminiumhaltungsverfahren sollte ohne angemessene Oberflächenabdeckung durchgeführt werden. Abkrätzungsflussmittel verbessern die Metallrückgewinnung aus der Krätze und reduzieren das Abfallvolumen in Betrieben mit erheblicher Krätzebildung. Reinigungsflussmittel reduzieren den Gehalt an suspendierten Einschlüssen in der Schmelze und wirken synergetisch mit der nachgeschalteten keramischen Schaumfiltration. Alkali-Entfernungsflussmittel beseitigen Natrium- und Kalziumverunreinigungen, die mit Standard-Flussmitteln nicht gelöst werden können. Und die Rotationsentgasung mit kontrollierter Gaschemie (Argon oder Stickstoff mit optionalem Cl₂-Zusatz) übernimmt die Funktion der Wasserstoffentfernung, die reaktive Feststoffflussmittel einst zu erfüllen versuchten.
Das optimale Schmelzebehandlungssystem kombiniert diese Elemente in der richtigen Reihenfolge - abdeckendes Flussmittel für den kontinuierlichen Schutz, periodisches Reinigungsflussmittel für das Management von Schüttguteinschlüssen, Alkali-Entfernungsbehandlung, wenn die Zusammensetzung dies erfordert, und Rotationsentgasung als primäres Werkzeug zur Wasserstoffkontrolle. Jede Komponente hat eine bestimmte Aufgabe, und das System funktioniert am besten, wenn alle Aufgaben korrekt erfüllt werden.
Wir bei AdTech liefern die gesamte Palette an Aluminiumschmelzebehandlungsprodukten, einschließlich Flussmittelformulierungen, Schaumkeramikfiltern und Rotationsentgasungsanlagen, und unser Anwendungstechnikteam unterstützt Kunden bei der Entwicklung von Schmelzebehandlungssystemen, die ihre Qualitätsziele zu den niedrigsten Gesamtbehandlungskosten erreichen.
Dieser Artikel wurde von der technischen Redaktion von AdTech auf der Grundlage von Erfahrungen in Gießereien, veröffentlichten metallurgischen Forschungsergebnissen und der direkten Überwachung von Anwendungen in Aluminiumgießereien erstellt. Zu den wichtigsten Referenzen gehören die Arbeiten von Groteke und Neff (AFS Transactions, 1993) sowie die von der Aluminum Association und European Aluminium dokumentierten Standardverfahren der Industrie. Der Inhalt wird jährlich überprüft.
Zuletzt aktualisiert: 2026 | AdTech Technische Ressourcenbibliothek.
