Vid upphandling avkiselmetall, många köpare prioriterar vanligtvis, eller till och med uteslutande, kiselinnehåll. Branscherfarenhet visar dock att för stabiliteten i nedströmsprocesser och kvaliteten på slutprodukten är kontrollen av spårämnen Fe, Al och Ca ofta mer kritisk än det absoluta värdet av kiselinnehållet.
Inverkan av de tre stora föroreningarna på aluminiumlegeringsprocesser
Aluminiumlegeringar är en annan viktig nedströmsanvändning av kiselmetall, som står för cirka 18,9 %. kiselmetall tillsätts smält aluminium som en legeringstillsats, främst för Al-Si-legeringar (som ADC12 och A356). I den här applikationen är inverkan av järn och kalcium mycket större än av aluminium.
1. Allmänna krav för kiselföroreningar i aluminiumlegeringar
| Orenhetselement | Typiska krav | Anteckningar |
| Järn (Fe) | Beror på legeringskvalitet | Gjutna aluminiumlegeringar har hög tolerans mot järn; bearbetade aluminiumlegeringar är känsliga för järn. |
| Kalcium (Ca) | Låg kalcium föredras | Kalcium påverkar smältflytbarheten och ytkvaliteten. |
| Aluminium (Al) | Inga specifika begränsningar | Aluminium är ett matriselement; aluminium i metalliskt kisel kan användas direkt. |
2. Inverkan av järn (Fe)
Järn är det vanligaste och mest skadliga föroreningselementet i aluminiumlegeringar. När järnhalten överstiger dess fasta löslighet i aluminium (ungefär 0,05 %), bildar det nål-liknande -Al₅FeSi intermetalliska föreningar med aluminium och kisel. De skadliga effekterna av -Al₅FeSi-fasen:
| Typer av faror | Prestanda | Mekanism |
| Dela upp matrisen | Minskad förlängning | Den nålliknande-fasen kan bli 80 μm lång och dess hårda och spröda egenskaper leder till stresskoncentration. |
| Täpper igen löparna | Ökade gjutfel | Fasen fälls ut under stelningen, vilket hindrar aluminiumsmältmatningen. |
| Försämring av bearbetbarheten | Accelererat verktygsslitage | Hårda partiklar påskyndar slitaget på verktyget. |
3. Inverkan av kalcium (Ca)
Vid tillverkning av aluminiumlegeringar är kalcium ofta en mer angelägen förorening än järn. Skälen är följande:
Inverkan på smältkvalitet:
Höga-kalciumaluminiumsmältor är benägna att bilda oxidslagg på ytan, vilket ökar inneslutningsinnehållet.
Kalcium reagerar med aluminium för att bilda föreningar med hög-smältpunkt- som Al₄Ca, vilket minskar smältflyten.
Interferens med modifieringsbehandling:
Al-Si-legeringar genomgår vanligtvis eutektisk kiselmodifieringsbehandling med tillsats av strontium (Sr).
Kalcium förgiftar modifieringseffekten av strontium, konsumerar modifieraren och leder till ofullständig modifiering.
Fluktuationer i kalciumhalten påverkar direkt modifieringseffektens stabilitet.
Inverkan på ytkvalitet:
Höga-kalciumgjutningar är benägna att få färgskillnader och mörka fläckar på ytan.
För aluminiummaterial som kräver anodisering leder kalcium till en försämring av oxidfilmkvaliteten.
4. Inverkan av aluminium (Al)
Till skillnad från de två andra föroreningarna är aluminium i sig ett matriselement av aluminiumlegeringar. Den lilla mängd aluminium som införs i metalliskt kisel (typiskt mindre än eller lika med 0,4%) har en försumbar inverkan på egenskaperna hos aluminiumlegeringar, och i vissa fall kan det till och med vara fördelaktigt (som att förbättra flytbarheten).
Därför, vid upphandling av kiselmetall för aluminiumlegeringar, bör fokus ligga på att kontrollera järn och kalcium; aluminium kan bortses från som en nyckelindikator.
Upphandlings- och urvalsrekommendationer
| Specifika scenarier | Rekommenderade märken | Viktiga krav |
| Primära gjutna legeringar (A356, etc.) |
Fe Mindre än eller lika med 0,4 %, Ca Mindre än eller lika med 0,1 % |
|
| Återvunna gjutna legeringar (ADC12) |
Fe Mindre än eller lika med 0,5 %, Ca Mindre än eller lika med 0,3 % |
|
| Smides aluminiumlegeringar | Låga Fe-betyg | Strikt Fe-kontroll |
