Trong thành phần hợp kim có các nguyên tố dễ cháy hao là Mg và Zn. Hàm lượng nguyên tố Mg rất nhỏ nên nếu nấu hợp kim SAM 15 đi từ kim loại nguyên chất sẽ rất khó tính tốn đảm bảo được thành phần. Do đó để đảm bảo thành phần mác hợp kim cần nấu luyện tạo hợp kim trung gian Al5Mg.
Các mục đích chính việc nấu luyện hợp kim trung gian Al5Mg như sau:
a. Đểđảm bảo chính xác thành phần hóa học:
Mỗi hợp kim theo một tiêu chuẩn nào đó đều chỉ cho phép độ chênh lệch thành phần hóa học dao động trong khoảng rất hẹp, khi đưa nguyên tố hợp kim hóa ở dạng ngun chất vào hợp kim thì khó khống chế được khoảng dao động đó, do có sự cháy hao của các nguyên tố có nhiệt độ nóng chảy thấp hoặc các nguyên tố dễ bị ơxy hóa. Ngồi ra, hợp kim SAM 15 có hàm lượng nguyên tố Mg nhỏ thì đưa vào dạng ngun chất hợp kim sẽ khó đồng đều về thành phần của các nguyên tố đó. Khi sử dụng hợp kim trung gian giàu hàm lượng của các ngun tố hợp kim hóa thì sự cháy hao sẽ nhỏ, dễ đạt được thành phần hóa học chính xác đồng đều hơn [41].
b. Để giảm lượng cháy hao các nguyên tố hợp kim hóa:
Trong thành phần hợp kim SAM 15 có các nguyên tố cháy hao rất mạnh là Mg và Zn. Nếu đưa dưới dạng hợp kim trung gian thì sẽ giảm được lượng cháy hao này.
c . Để giảm độ chênh lệch nhiệt độ nóng chảy của nguyên tố hợp kim: Kẽm có nhiệt độ nóng chảy là 419,530 C khá chênh lệch so với nhiệt độ nóng chảy của Al là 6600 C và Mg là 6500 C. Việc đưa hợp kim trung gian sẽ thuận lợi hơn vì nhiệt độ hợp kim trung gian giảm nhiều so với dạng nguyên chất.
d . Để làm giảm sự chênh lệch về tỷ trọng:
Sự chênh lệch về tỷ trọng các nguyên tố Al, Mg, Zn cũng làm khó khăn về sự đồng đều thành phần hóa học khi pha chế hợp kim. Hợp kim trung gian Al5Mg sẽ giúp giảm sự chênh lệch này.
Các bước tiến hành nấu luyện hợp kim như sau:
- Sử dụng nồi nấu graphit (nồi được tạo thành từ than điện cực), nồi được nung đỏ, sau đó cho nhơm vào và tăng cơng suất lị lên để nhơm chảy hịa tan và q nhiệt nhơm đến nhiệt độ yêu cầu.
- Cho Mg vào nhôm lỏng (Mg đã được sấy khô sơ bộ tránh ẩm ướt ), mỗi lần cho Mg vào nhôm lỏng chiếm khoảng 30% khối lượng toàn bộ Mg cho vào. Mỗi lần cho vào cần khuấy kĩ (khoảng 5 phút) sau đó mới cho tiếp để đồng đều thành phần hợp kim. Que khuấy dùng là thanh titan hoặc thanh graphit.
- Sau khi cho hết Mg vào, giữ nhiệt độ một thời gian, khuấy thật kĩ lần cuối, sau đó vớt xỉ ra và rót vào khn. Khn cần nung nóng trước đến 1500 C ÷ 2000 C để tránh hiện tượng nổ khi gặp hơi ẩm và để bề mặt thỏi đúc được nhẵn đẹp. Để hạn chế cháy hao khi nhôm bắt đầu chảy, cho trợ dung che phủ có thành phần (50% NaCl + 35% KCl + 15 % Na3AlF6 ) với khối lượng 2,5 % khối lượng mẻ nấu [42].
Với qui trình nấu luyện như trên tiến hành nấu như sau. Nhiệt độ chảy của Mg là 6500 C do đó nhơm được nấu chảy đến 6800 C ÷ 7000 C dưới lớp trợ dung che phủ có thành phần: 60 % canalit + 40% CaCl2, với khối lượng trợ dung 2 % ÷ 3% trên một mẻ liệu, cho dần Mg khuấy đều và rót ra khn. Hàm
Mặt khác Mg dễ cháy khi nấu luyện ở dạng kim loại sạch. Vì vậy để cho Mg vào nhơm lỏng thì cần cho Mg vào chụp graphit hoặc cuộn vào lá nhơm và dìm sâu dưới nhơm lỏng. Điều kiện nấu:
- Khối lượng mẻ nấu: 500 g .
- Nhiệt độ nấu luyện: 7000 C÷ 7500 C. - Thời gian nấu luyện: 30 phút.
Kết quả đạt được:
- Thành phần hợp kim: 93,8 % Al và 5,1 % Mg còn lại là tạp chất. - Hiệu suất thu hồi kim loại là 97%.
Hình 3.1. Rót hợp kim trung gian Al5Mg ra khuôn.
Như vậy để nấu luyện hợp kim SAM 15 cần chế tạo hợp kim Al5Mg. Để có được hợp kim chất lượng tốt đảm bảo thành phần các nguyên tố mác hợp kim
cần phải tìm ra các thơng số cơng nghệ nấu luyện phù hợp cho hiệu quả kinh tế cao nhất.
Các thông số công nghệ nấu luyện cần khảo sát là nhiệt độ nấu luyện, thời gian nấu luyện, tỉ lệ chất tinh luyện và khử khí.