Nell'appalto dimetallo silicio, molti acquirenti abitualmente danno priorità, o addirittura esclusivamente, al contenuto di silicio. Tuttavia, l’esperienza del settore dimostra che, per la stabilità dei processi a valle e la qualità del prodotto finale, il controllo degli oligoelementi Fe, Al e Ca è spesso più critico del valore assoluto del contenuto di silicio.
L'impatto delle tre principali impurità sui processi delle leghe di alluminio
Le leghe di alluminio rappresentano un'altra importante applicazione a valle del silicio metallico, rappresentandone circa il 18,9%. il silicio metallico viene aggiunto all'alluminio fuso come additivo legante, principalmente per le leghe Al-Si (come ADC12 e A356). In questa applicazione, l’impatto del ferro e del calcio è di gran lunga maggiore di quello dell’alluminio.
1. Requisiti generali per le impurità di silicio nelle leghe di alluminio
| Elementi di impurità | Requisiti tipici | Note |
| Ferro (Fe) | Dipende dal grado della lega | Le leghe di alluminio pressofuso hanno un'elevata tolleranza al ferro; le leghe di alluminio lavorato sono sensibili al ferro. |
| Calcio (Ca) | È preferibile un basso contenuto di calcio | Il calcio influisce sulla fluidità del fuso e sulla qualità della superficie. |
| Alluminio (Al) | Nessuna restrizione specifica | L'alluminio è un elemento della matrice; l'alluminio in silicio metallico può essere utilizzato direttamente. |
2. L'influenza del ferro (Fe)
Il ferro è l'elemento impuro più comune e dannoso nelle leghe di alluminio. Quando il contenuto di ferro supera la sua solubilità solida nell'alluminio (circa 0,05%), forma composti intermetallici aghiformi -Al₅FeSi con alluminio e silicio. Gli effetti dannosi della fase -Al₅FeSi:
| Tipi di pericoli | Prestazione | Meccanismo |
| Divisione della matrice | Diminuzione dell'allungamento | La fase aghiforme-può raggiungere gli 80 μm di lunghezza e le sue proprietà dure e fragili portano alla concentrazione dello stress. |
| Intasamento dei corridori | Aumento dei difetti di fusione | La fase precipita durante la solidificazione, ostacolando l'alimentazione della massa fusa dell'alluminio. |
| Deterioramento della lavorabilità | Usura accelerata dell'utensile | Le particelle dure accelerano l'usura dell'utensile. |
3. L'influenza del calcio (Ca)
Nella produzione delle leghe di alluminio, il calcio è spesso un’impurità più preoccupante del ferro. I motivi sono i seguenti:
Impatto sulla qualità della fusione:
L'alluminio fuso-ad alto contenuto di calcio tende a formare scorie di ossido sulla superficie, aumentando il contenuto di inclusioni.
Il calcio reagisce con l'alluminio per formare composti ad alto-punto di fusione-come Al₄Ca, riducendo la fluidità della fusione.
Interferenza con il trattamento di modifica:
Le leghe Al-Si vengono generalmente sottoposte a trattamento eutettico di modifica del silicio con l'aggiunta di stronzio (Sr).
Il calcio avvelena l'effetto modificativo dello stronzio, consumando il modificatore e portando a una modificazione incompleta.
Le fluttuazioni del contenuto di calcio influiscono direttamente sulla stabilità dell'effetto di modifica.
Impatto sulla qualità della superficie:
I getti ad alto-calcio sono soggetti a differenze di colore e macchie scure sulla superficie.
Per i materiali in alluminio che richiedono l'anodizzazione, il calcio porta a un peggioramento della qualità del film di ossido.
4. L'influenza dell'alluminio (Al)
A differenza delle altre due impurità, l'alluminio è esso stesso un elemento matrice delle leghe di alluminio. La piccola quantità di alluminio introdotta nel silicio metallico (tipicamente inferiore o uguale allo 0,4%) ha un impatto trascurabile sulle proprietà delle leghe di alluminio e, in alcuni casi, può addirittura essere vantaggiosa (come il miglioramento della fluidità).
Pertanto, nell'approvvigionamento di silicio metallico per le leghe di alluminio, l'attenzione dovrebbe essere posta sul controllo del ferro e del calcio; l’alluminio può essere ignorato come indicatore chiave.
Raccomandazioni per l'approvvigionamento e la selezione
| Scenari specifici | Marche consigliate | Requisiti chiave |
| Leghe primarie per fusione (A356, ecc.) |
Fe Inferiore o uguale allo 0,4%, Ca Inferiore o uguale allo 0,1% |
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| Leghe fuse riciclate (ADC12) |
Fe Inferiore o uguale allo 0,5%, Ca Inferiore o uguale allo 0,3% |
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| Leghe di alluminio lavorato | Gradi a basso contenuto di Fe | Controllo rigoroso del Fe |
