本發(fā)明涉及鋁合金的鑄造，具體的說，涉及含有鎂和/或鋰的對氧化敏感的合金的鑄造。
背景技術(shù)：
液態(tài)鋁合金的氧化在鑄造過程中會產(chǎn)生有害的結(jié)果。在熔爐和傳送鑄道中金屬的氧化首先會導(dǎo)致金屬的凈損耗，稱為燒失量。另外，在鑄造過程中，液態(tài)金屬的過度氧化在鑄錠上會產(chǎn)生表面缺陷，其對所制備的產(chǎn)品的使用具有不利作用。這些問題對含鎂和/或鋰的合金尤為顯著。
一個主要的缺陷為在集液槽的表面尤其是由于氧化膜起皺而導(dǎo)致的垂直褶皺。在某些情況下，特別是鑄造7xxx合金時，這個問題會特別嚴(yán)重，因為這些褶皺，尤其是當(dāng)它們長且深時，容易導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂紋。褶皺和裂紋一般必須在鑄造過程中所得的鑄錠變形之前消除。這些缺陷可以通過機(jī)械加工來消除，在某些情況下，裂縫的存在使得鑄錠不能用，并且必須重新熔融。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種含有至少約0.1％的鎂和/或至少約0.1％的鋰的鋁合金的鑄造方法，其中在凝固的大部分過程中，使所述合金的液態(tài)表面和一種干燥氣體接觸，該干燥氣體含有至少約2體積％的氧氣，且其水分壓低于約150Pa。
具體實施方式
本發(fā)明方法可用于含有至少約0.1％的鎂和/或至少約0.1％的鋰的高可氧化性的鋁合金，本發(fā)明方法特別是可用于2XXX、3XXX、5XXX、6XXX、7XXX或8XXX系列的合金，尤其是當(dāng)這些合金不含故意添加的鈹和/或鈣時。本發(fā)明方 法特別有利于含有少于3ppm鈹或甚至少于1ppm鈹和/或少于15ppm鈣或甚至少于5ppm鈣的合金。本發(fā)明方法特別有利的合金的實例為：2XXX系列合金中的合金AA2014、AA2017、AA2024、AA2024A、AA2027、AA2139、AA2050、AA2195、AA2196、AA2098、AA2198、AA2214、AA2219和AA2524；3XXX系列合金中的合金AA3003、AA3005、AA3104和AA3915；5XXX系列合金中的合金AA5019、AA5052、AA5083、AA5086、AA5154、AA5182、AA5186、AA5383、AA5754和AA5911；以及7XXX系列合金中的合金AA7010、AA7020、AA7040、AA7140、AA7050、AA7055、AA7056、AA7075、AA7449、AA7450、AA7475、AA7081、AA7085、AA7910和AA7975。
所述干燥氣體必須含有至少約2體積％的氧氣，并且其水分壓低于約150Pa，優(yōu)選低于100Pa，更優(yōu)選低于70Pa。在一個特別有利的本發(fā)明的實施方案中，水分壓甚至低于30Pa，優(yōu)選低于5Pa，甚至更優(yōu)選低于1Pa。氣體的水分壓也稱為蒸氣壓。理想氣體i在總壓力為P的理想氣體混合物中的分壓，定義為當(dāng)氣體i獨自占據(jù)該混合物可達(dá)到的整個體積時，該氣體的分子所施加的壓力。氣體的露點是指該氣體被水蒸氣飽和而當(dāng)前氣壓條件保持不變時的溫度。其也可以定義為蒸汽壓與飽和蒸氣壓相等時的溫度。150Pa的水分壓對應(yīng)于-17.9℃的露點，以及此溫度下的0.0013kg/m3的水含量。100Pa的水分壓對應(yīng)于-22.6℃的露點，以及此溫度下的0.0009kg/m3的水含量。70Pa的水分壓對應(yīng)于-26.5℃的露點，以及此溫度下的0.0006kg/m3的水含量。
干燥氣體有利地還含有至少一種選自以下的氣體：空氣、氦氣、氬氣、氮氣、二氧化碳、一氧化碳、天然氣燃燒產(chǎn)物、甲烷、乙烷、丙烷、天然氣、有機(jī)含氟化合物、有機(jī)含氯化合物。在某些條件下向干燥氣體中加入二氧化碳可以改進(jìn)抗氧化效果。在本發(fā)明的一個實施方案中，所述干燥氣體含有1到10 體積％的二氧化碳。但是，因為這一效果是有限的，且加二氧化碳會增加成本，因此在本發(fā)明的另一個有利的實施方案中，干燥氣體中二氧化碳的含量少于1體積％、甚至少于0.1體積％。在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，所述干燥氣體主要為通過任意合適的手段干燥以達(dá)到所需水分壓的空氣。
根據(jù)本發(fā)明，干燥氣體在鋁合金凝固的大部分過程中與所述合金的液態(tài)表面相接觸。所述氣體與表面的接觸優(yōu)選以在該表面上方形成一個氣氛的方式實現(xiàn)，該氣氛中的水含量與所述干燥氣體的水含量大致相等，差值一般小于10％或20％，即避免來自周圍空氣的水蒸氣在所述氣氛中的顯著擴(kuò)散。
另外，為了在鑄造產(chǎn)品的表面品質(zhì)方面取得有利效果，通常無需使鋁合金的整個液態(tài)表面都可與所述干燥氣體相接觸。有利地，與干燥氣體相接觸的鋁合金的液態(tài)表面優(yōu)選占所述鋁合金的整個液態(tài)表面的至少10％，優(yōu)選至少25％，更優(yōu)選至少50％。
鋁合金的液態(tài)表面在凝固的大部分過程中都與干燥氣體保持接觸。因此，雖然無需在液態(tài)金屬一引入鑄造設(shè)備中就使液態(tài)表面與干燥氣體接觸，但優(yōu)選穩(wěn)定狀態(tài)一形成就這樣做。例如，在直接冷卻半連續(xù)立式鑄造的情況下，優(yōu)選至少在假底開始下降時，或至少在鑄造隨后操作中不會被切割的區(qū)域開始時就這樣做。鑄造過程中可以改變干燥氣體流的流量，特別是當(dāng)出現(xiàn)表面缺陷時。所以，在某些情況下，增加干燥氣體流的流量可以使鑄造產(chǎn)品中的褶皺消失。液態(tài)表面與干燥氣體之間的接觸可任選地在鑄造結(jié)束前撤除，特別是當(dāng)?shù)竭_(dá)在隨后的操作中將被切割的區(qū)域時。一般來說，鋁合金的液態(tài)表面在凝固至少50％或者甚至至少90％的過程中與干燥氣體保持接觸。