铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时,等等。由铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6)共熔电解可制得铝,其主要反应过程如下:
从铝土矿中提取铝反应过程
溶解:将铝土矿溶于NaOH(aq):Al?O?+ 2NaOH+3H?O= 2NaAl(OH)4(四羟基合铝酸钠)
过滤:除去残渣氧化亚铁(FeO)、硅铝酸钠等
酸化:向滤液中通入过量CO?:NaAl(OH)4+ CO? = Al(OH)?↓+ NaHCO?
过滤、灼烧 Al(OH)?:2Al(OH)? =高温= Al?O?+ 3H?O
电解:2Al?O?(l) =通电= 4Al + 3O?↑
注:电解时为使氧化铝熔融温度降低,在Al?O? 中添加冰晶石(Na?AlF?)。不电解熔融AlCl?炼Al;原因:AlCl?是共价化合物,其熔融态导电性极差。
铸件的氧化膜则形成了极易失效的脆弱面,铸铝合金力学性能的不均匀性恰恰就是由于这些氧化膜的存在而引起的,如果没有这些氧化膜,不均匀性就会减少,铸件性能的重复性就会优于锻件,用X射线检查时,这些氧化膜通常是不可见的,但必须做到事前预防而不要等事后发现时再去修补。很多铸铝合金都含有像镁这样的会慢慢与氧气发生反应的元素,熔化的金属保存时间过长,这些元素就会被逐渐氧化,导致铸件的化学成分不达标,而其他一些合金元素,例如具有低气化压的锌,还会从浴槽的表而蒸发。
入厂的合金锭除分析主要成分及杂质含量外,尚就检查低陪组织及断口。实践证明,使用了含有严重缩孔、针孔、以及气泡的铝液,就难以获得致密的铸件,甚至会造成整炉、整批的铸件报废。有人在研究铝硅合金锭对铝合金针孔的影响时发现,用熔融的纯浇铸砂型试块时并不出现针孔,当加入低组织和不合格的铝硅合金锭后,试块针孔严重,且晶粒大。其原因为材料的遗传性所致。铝硅系合金和遗传性随着含量的提高面增大,硅量达到7%时,遗传显著。继续提高硅含量到共晶成分,遗传性又稍减小。