용융 알루미늄에 소금과 소다를 첨가하면 산화물과 용존 가스를 제거하고, 금속을 더 깨끗하게 만들고, 다공성을 줄이고, 용융 표면을 보호하여 주조 품질을 개선할 수 있습니다. 적절한 소금 혼합물과 탄산염 화합물을 온도와 양을 조절하여 사용하면 수소를 제거하고 비금속 개재물을 가두며 용해조에 보호막을 형성하는 데 도움이 됩니다. 이러한 효과는 스크랩 손실을 줄이고 주조 수율을 높이며 완성된 부품의 기계적 특성을 개선합니다.
결론에 대한 간략한 개요
염화물 기반 염 플럭스(일반적으로 NaCl 및 KCl 혼합물)와 탄산염제(일반적으로 탄산나트륨, 흔히 세척 소다라고 함)를 함께 사용하면 플럭스 반응이 산화막을 벗기고, 플럭스 층이 내포물을 가두고, 탄산염 분해 또는 플럭스 화학이 용존 수소 제거를 돕는 기포 형성을 촉진하는 등 여러 가지 유익한 효과를 얻을 수 있습니다. 조성, 온도 및 취급을 적절히 선택하면 유해한 배출물과 소금 낭비를 줄이면서 더 부드럽고 밀도가 높은 주물을 얻을 수 있습니다.
마찬가지로 읽습니다: 용융 알루미늄을 정제하는 방법은 무엇인가요?
알루미늄 주조에서 “소금”과 “소다”는 무엇을 의미합니까?
소금(플럭스)용융 알루미늄을 덮고, 보호하고, 정제하는 데 사용되는 무기염의 고체 혼합물. 일반적인 염기에는 염화나트륨(NaCl)과 염화칼륨(KCl)이 포함되며, 습윤성을 개선하거나 융점을 낮추거나 불순물 제거를 돕기 위해 불소 또는 기타 첨가제와 결합하는 경우가 많습니다. 이러한 혼합물을 종종 소금 플럭스 또는 소금 케이크라고 합니다.
소다(세척 소다)일반적으로 탄산나트륨(Na₂CO₃)입니다. 파운드리 사용 시 “소다”는 버블링을 촉진하거나 특정 오염 물질을 중화하기 위해 뿌려지거나 플럭스 혼합물에 포함될 수 있습니다. 가정용 파운드리 및 소규모 소스에서는 가스 제거를 위해 소다 결정을 권장하는 경우가 많으며, 산업용 제제에는 다른 성분과 함께 탄산염 소스를 포함할 수 있습니다.
염 플럭스가 용융 알루미늄을 개선하는 방법
플럭스 커버, 산화물 처리 및 표면 보호
금속 위에 녹은 소금 층은 알루미늄 표면의 빠른 재산화를 방지하는 물리적 장벽을 형성합니다. 소금은 산화막을 적셔 산화막의 분해와 통합을 촉진하여 훑어낼 수 있는 솔트 케이크에 포함시킵니다. 또한 솔트 커버는 보관 및 이송 중에 직접적인 공기 접촉을 제한하여 금속 손실을 줄여줍니다.
불순물 제거를 돕는 화학적 상호작용
많은 플럭스의 염화물 및 불소 성분은 표면 산화물 및 합금 불순물과 반응하여 용해성 또는 제거 가능한 화합물을 형성합니다. 염소화 반응은 플럭스 단계에서 염화 알루미늄 종의 형성을 촉진하여 금속 표면에서 얇은 산화막을 벗겨내어 덩어리로 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 열역학 분석에 따르면 맞춤형 소금 혼합은 금속에서 소금으로 불순물 이동을 촉진할 수 있습니다.
가스 제거(수소 제거)에 대한 기여도
플럭스 성분은 버블 핵 형성을 위한 장소를 제공하고 수소 배출을 돕는 기체 반응 생성물을 생성할 수 있습니다. 탄산염 물질이나 반응성 플럭스가 분해되거나 반응하면 생성된 가스가 기포 내의 수소 분압을 감소시켜 금속에서 기포 내로 용해된 수소가 확산되도록 유도합니다. 그런 다음 기포가 상승하여 수소를 운반하면서 빠져나갑니다. 이러한 습윤, 화학 반응 및 기포 형성의 조합은 플럭싱이 다공성 제어를 개선하는 주된 이유입니다.
계면 장력 수정 및 금속 유동성
염 플럭스는 용융 알루미늄과 표면 산화물 사이의 계면 장력을 변화시킵니다. 계면 장력이 낮아지면 갇힌 산화막이 합쳐지고 분리되어 금속 흐름을 개선하고 금속 혼입을 줄이면서 드로스를 분리할 수 있습니다. NaCl-KCl 플럭스에 대한 연구는 이 효과를 문서화하여 재용융 중 개재물 제거 개선과 연결합니다.
탄산나트륨(세척 소다)이 녹는 데 도움이 되는 방법
가스 형성 작용 및 기계적 교반
탄산나트륨은 용융 금속 조건에서 분해 또는 반응하여 미세 영역에서 CO₂ 및 기타 기체 종을 생성하여 수소가 용융물에서 빠져나오는 데 도움이 되는 작은 기포를 생성할 수 있습니다. 이러한 가스는 마이크로 교반기처럼 작용하여 기포 형성을 개선하고 알루미늄에서 기포가 빠져나가도록 합니다. 소다의 실제 사용은 소규모 작업장에서 가스 제거 지원을 위해 일반적으로 사용됩니다.
특정 오염 물질 중화
탄산염은 플럭스의 산성 종을 중화하거나 잔류 할로겐화물과 반응하여 계면의 국소 화학을 변화시킬 수 있습니다. 공식화된 플럭스에서 탄산염의 존재는 엔지니어가 융점, 습윤성 및 발포 거동을 조정하는 데 사용하는 하나의 지렛대입니다.
표 1: 소금 + 소다 시스템의 일반적인 구성 요소 및 역할
| 구성 요소 | 용융 처리의 일반적인 역할 | 일반적인 농도(산업용 혼합물) |
|---|---|---|
| NaCl(염화나트륨) | 1차 염 매트릭스, 커버 및 보습 제공 | 30-60%는 많은 블렌드에서 질량 기준입니다. |
| KCl(염화칼륨) | 소금 혼합물의 녹는점을 낮추고 흐름을 개선합니다. | 20-50%의 소금 기준. |
| Na₂CO₃(탄산나트륨) | 미세 기포용 가스 공급원, 가스 제거 지원 | 일부 운영자가 별도로 사용하는 가변, 종종 작은 추가 비율. |
| Na₃AlF₆, Na₂SiF₆(불소 첨가제) | 화학 작용을 통한 산화물 제거 지원, 플럭스 반응성 향상 | 사소한 추가 사항은 제품에 따라 다릅니다. |
| 불소가 함유되지 않은 독점 바인더 | 적용 중 먼지 및 연기 감소 | 저방사성 제형으로 제공됩니다. |
실용적인 레시피 및 작동 매개 변수
아래는 산업 실무에서 흔히 접하는 범위입니다. 이는 시작점입니다. 각 파운드리는 야금 테스트 및 배출 모니터링을 포함하는 시험에서 혼합물과 절차를 검증해야 합니다.
표 2: 플럭싱 및 소다 사용에 대한 공정 파라미터 예시
| 작동 단계 | 일반적인 값 또는 작업 |
|---|---|
| 플럭스 예열 | 플럭스를 예열하여 수분을 제거하고 제품 지침에 따라 100~200°C를 목표로 합니다. |
| 커버링을 위한 용융 온도 | 많은 알루미늄 합금의 경우 680~760°C; 합금 사양을 확인하세요. |
| 플럭스 선량 | 많은 플럭스 정제 또는 분말의 경우 0.5-2.5%의 금속 질량, 작업자에 따라 다름. |
| 소다 용량(사용하는 경우) | 소량, 종종 뿌려짐; 시험 시작점 0.1-0.5%의 금속 질량 취미/소규모, 산업용 공식은 다양합니다. |
| 플럭스 추가 후 체류 시간 | 대부분의 매장 루틴에서 3~10분, 오염이 심한 경우 더 오래 보관해야 할 수도 있습니다. |
표 3: 용융 정제 옵션 비교하기
| 방법 | 기본 강점 | 제한 사항 | 소금 + 소다와 일반적인 조합 |
|---|---|---|---|
| 소금 플럭싱 | 저렴하고, 용융물을 덮고, 산화물 제거 및 가스 제거를 지원합니다. | 솔트 케이크, 먼지, 할로겐화물 배출 가능성 발생 | 소규모 상점이나 가스 공급이 제한적인 경우 탄산음료와 함께 자주 사용합니다. |
| 회전식 불활성 가스 탈기(아르곤, 질소) | 매우 효과적인 수소 제거, 낮은 화학 잔류물 | 장비 비용, 가스 공급 및 로터 시스템 필요 | 종종 고품질 주조에 선호되며 플럭싱 후 사용할 수 있습니다. |
| 정제/고체 플럭스 탈기(프리폼 정제) | 제어된 투여량, 낮은 먼지, 일관성 | 제품 비용, 운영자 규율 필요 | 많은 업무에서 깔끔한 취급을 위해 태블릿을 선호합니다. |
환경, 건강 및 폐기물 관리 고려 사항
배출 및 부산물
플럭싱 작업은 공격적인 염소화 화학 과정에서 공기 중 미립자, 염화수소 및 휘발성 염화알루미늄 화합물을 생성할 수 있습니다. 고체 염 플럭싱에 관한 연구와 논문에서는 염화수소, AlCl₃ 및 먼지를 줄이기 위한 배출 제어 및 공정 대안의 필요성을 강조하고 있습니다. 적절한 연기 추출, 소금 케이크의 백 포장, 저발연 플럭스 제형 선택으로 위험을 줄일 수 있습니다.
소금 케이크 취급 및 재활용
녹은 후 쌓인 소금 케이크에는 금속 잔류물과 혼합 염이 포함되어 있습니다. 산업 현장에서는 소금 케이크를 포집, 냉각, 재처리하는 경우가 많으며, 재활용을 통해 원자재 소비와 폐기 비용을 줄일 수 있습니다. 경제학 연구에 따르면 소금 재활용은 오염이 경제성에 영향을 미치기는 하지만 대규모 사업장에서는 합리적이라고 설명합니다.
안전 수칙
- 증기, 튄 자국 또는 폭발이 발생할 수 있으므로 뜨거운 금속에 습하거나 젖은 소금을 넣지 마세요.
- 예열된 플럭스 또는 습기가 적은 취급 방법을 사용합니다.
- 할로겐화물이 함유된 제품을 취급할 때 호흡기 보호, 국소 추출, 작업자 교육을 제공하세요.
워크플로우에서 ADtech 제품이 속한 위치
ADtech는 작업 현장에서 소금+소다를 보완하는 탈기 장치, 딥 베드 필터 및 세라믹 필터 플레이트를 제조합니다. 사용 사례:
- 가스 제거 장치(ADtech): 플럭스 기반 수소 제거를 대체하거나 보완합니다. 불활성 가스 로터리 또는 인라인 디가스는 화학 잔류물을 줄이고 솔트 케이크 생성을 최소화하여 더 많은 양 또는 더 높은 품질의 작업을 수행할 수 있습니다.
- 심층 여과 시스템(ADtech): 플럭싱 후 비금속 개재물과 드로스 입자를 제거하여 더 깨끗한 금속과 더 일관된 표면 마감을 얻을 수 있습니다.
- 세라믹 필터 플레이트 (ADtech): 따르기 전에 최종 미립자 여과를 제공하십시오. 세라믹 매체는 온도를 견디고 강력한 기계적 여과를 제공합니다.
ADtech 탈기 장비와 선택적 플럭스 사용을 결합하면 수율을 최적화하고 환경 발자국을 줄일 수 있습니다. 엄격한 다공성 제어와 예측 가능한 야금 특성을 목표로 하는 경우 불활성 가스 탈기 및 심층 여과가 권장되는 경로입니다. (이 회사 성명은 ADtech 제품 제공과 일치합니다.)
실습 단계에서 소금과 소다를 안전하게 바르는 방법 단계 절차
- 오염 수준 평가: 불순물이 표면 찌꺼기, 스크랩 품질 또는 혼입된 수분에서 비롯된 것인지 확인합니다.
- 예열 플럭스: 소금 혼합물을 건조시켜 수분을 제거한 후 넣으세요. 이렇게 하면 격렬한 증기 반응을 방지할 수 있습니다.
- 무거운 찌꺼기 걸러내기: 플럭싱하기 전에 거친 드로스와 오염된 크러스트를 제거합니다.
- 부드럽게 플럭스 도포: 예열된 플럭스를 수조 표면에 뿌리거나 놓고 녹아 산화물을 적시는 막을 형성할 때까지 기다립니다. 금속 질량 및 제품 지침에 따라 투여합니다.
- 선택적으로 탄산음료 추가: 가스 제거를 위해 탄산나트륨을 사용하는 경우, 소량을 조금씩 조절하여 사용하고 연기나 거품이 증가하지 않도록 주의하세요.
- 반응 시간 허용: 산화물이 소금 덮개로 이동하고 기포가 형성되어 수소를 배출할 수 있도록 충분한 시간을 줍니다. 일반적으로 몇 분, 샘플링으로 확인합니다.
- 탈지 소금 케이크: 소금 케이크 층과 함께 갇힌 찌꺼기를 제거합니다. 재활용을 위해 수거합니다.
- 기계식 가스 제거 및 여과 옵션: 최상의 내부 건전성과 표면 품질을 위해 불활성 가스 탈기 및 심층 여과를 수행합니다.
일반적인 문제 및 해결 방법
- 과도한 연기 또는 냄새: 수분 함량과 플럭스 화학 성분을 확인합니다. 저연무 제형 또는 정제로 전환합니다. 국소 추출을 개선합니다.
- 수소 제거 불량: 염 플럭싱과 회전식 가스 제거를 결합하거나 ADtech 가스 제거 장치를 사용하는 것을 고려하세요. 투여량과 체류 시간을 확인합니다.
- 소금 케이크에 금속 이월: 스키밍 지연을 줄이고 올바른 유량과 점도를 사용하며 온도 제어를 개선합니다.
보완 및 대체 기술
- 태블릿 플럭스: 자동화된 공장에서 취급하기 쉬운 저분진 소금 대체품으로, 먼지가 적고 미리 준비되어 있습니다.
- 불활성 가스 로터리 탈기: 수소 제거에 효과적이며, 특히 고강도 또는 압력 밀폐 부품에 효과적입니다.
- 용광로 대기 제어 및 건식 폐기 사례: 공급 원료 오염을 줄이고 플럭스 수요를 낮춥니다.
자주 묻는 질문
1) 파운드리에서 하나의 소금 대신 NaCl + KCl 혼합물을 사용하는 이유는 무엇인가요?
NaCl과 KCl을 혼합하면 융점을 낮추고 습윤 성능을 개선하는 동시에 산화물 흡수를 위한 작업 가능한 점도를 제공합니다. 이 혼합물은 과도한 휘발성 없이 실용적인 커버링 성능을 제공합니다.
2) 소다만으로 용융 알루미늄에서 수소를 제거할 수 있나요?
탄산나트륨은 수소 배출을 돕는 기포 형성을 촉진할 수 있지만, 일반적으로 탄산나트륨만으로는 고품질 주물에서 완전한 가스 제거를 하기에는 불충분합니다. 탄산나트륨은 다른 방법과 함께 사용할 때 가장 효과적입니다.
3) 소금 플럭싱은 운영자에게 안전한가요?
예열, 추출 및 개인 보호 장비를 적절히 사용하면 소금 플럭싱을 안전하게 수행할 수 있습니다. 주요 위험에는 연기, 먼지, 습기와의 반응이 포함되며, 통제를 통해 이러한 위험을 완화할 수 있습니다.
4) 소금 케이크는 어떻게 폐기하거나 재사용하나요?
많은 공장에서 염분과 잔류 금속을 회수하기 위해 세척, 처리 또는 열처리를 통해 소금 케이크를 재활용합니다. 재활용은 비용과 폐기물 양을 줄여줍니다.
5) 염 플럭싱이 합금 화학을 변화시키나요?
플럭싱은 염화물 또는 불소 반응을 통해 미량의 오염 물질을 제거하고 표면 화학을 변화시킬 수 있지만, 적절하게 배합된 플럭스는 올바르게 사용할 경우 벌크 합금 조성을 크게 변화시키지 않습니다. 분광법으로 확인합니다.
6) 탄산음료를 과도하게 사용하면 다공성이 증가하나요?
탄산염을 과도하게 투여하면 가스를 제거하지 않고 가스를 가두는 거품이나 불안정한 기포가 발생할 수 있습니다. 조절된 투여량과 시험은 이러한 문제를 방지합니다.
7) 무결성이 높은 부품에는 플럭싱과 회전식 탈기 중 어느 것이 더 낫습니까?
회전식 불활성 가스 탈기는 일반적으로 중요한 구성 요소에 대해 우수한 수소 제어 기능을 제공합니다. 플럭싱은 산화물 제거 및 스크랩 처리에도 여전히 유용합니다. 두 가지 방법을 함께 사용하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.
8) 최신 장비를 사용하여 플럭스를 제거할 수 있나요?
고급 탈기 및 여과는 플럭스 의존도를 줄이지만, 특정 스크랩 스트림이나 빠른 용융 조건에서는 여전히 염분 커버의 이점을 누릴 수 있습니다. 장비 투자는 소모품과 폐기물을 줄이는 대신 자본 비용을 절감할 수 있습니다.
9) 불소 함유 플럭스가 필요한가요?
불소 첨가제는 산화물 분해 및 반응성을 개선하지만 배출 문제를 증가시키며, 많은 작업장에서 환경상의 이유로 불소 환원 또는 불소 무첨가 포뮬러를 사용합니다.
10) 소규모 파운드리에서 소금+소다를 안전하게 사용하려면 어떻게 시작해야 하나요?
상업적으로 준비된 플럭스 정제로 시작하고, 소규모의 통제된 시험을 실행하고, 좋은 로컬 추출을 설치하고, 교육을 위해 플럭스 공급업체와 협력하는 것을 고려하세요. 가능하면 플럭스 사용과 주기적인 불활성 가스 제거를 병행하세요.
최종 권장 사항
- 대표 용융물에 대한 플럭스 구성 및 용량을 검증합니다.
- 습기 위험을 줄이기 위해 플럭스를 예열합니다.
- 까다로운 주물을 위해 플럭싱과 기계적 가스 제거 및 여과를 결합합니다.
- 경제적으로 가능한 경우 솔트 케이크 재활용 계획을 실행합니다.
- 작업자의 안전과 규정 준수를 개선하기 위해 저방출 플럭스 제형 또는 정제 형식을 고려하세요.
짧은 제품 배치
ADtech는 용융 준비를 위한 통합 솔루션을 제공합니다: 수소 함량을 줄이면서 화학 잔류물을 최소화하는 탈기 장치, 플럭싱 후 내포물을 제거하는 심층 여과 시스템, 용융 알루미늄의 최종 연마를 위한 고성능 세라믹 필터 플레이트. ADtech 장비와 제어된 염 플럭싱 및 탄산나트륨 주입을 결합하면 스크랩률을 낮추고 신뢰할 수 있는 주조 품질을 제공할 수 있습니다.
참조
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- “알루미늄 재활용을 위한 염속의 정제 능력에 대한 열역학적 분석”, 히라키, T. 외., "알루미늄 재활용을 위한 염속의 정제 능력에 대한 열역학적 분석".” MDPI / 재료, 2014.
- 로프스트롬, G. “용융 알루미늄의 고체 염 플럭싱”, 석사 학위 논문, 오하이오 주립대학교, 2013.
- Roy, R.R., Utigard, TA, “알루미늄과 NaCl-KCl 기반 플럭스 간의 계면 장력”, "알루미늄과 염화나트륨 기반 플럭스 간의 계면 장력".” 재료 연구 저널, 1998.
- 플럭스 유형 및 사례에 대한 업계 요약 페이지 및 제품 노트.