本發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：
液態鋁合金的氧化在鑄造過程中會產生有害的結果。在熔爐和傳送鑄道中金屬的氧化首先會導致金屬的凈損耗，稱為燒失量。另外，在鑄造過程中，液態金屬的過度氧化在鑄錠上會產生表面缺陷，其對所制備的產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，這個問題會特別嚴重，因為這些褶皺，尤其是當它們長且深時，容易導致表面出現裂紋。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。
技術實現要素：
本發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，尤其是當這些合金不含故意添加的鈹和/或鈣時。本發明方 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，優選低于100Pa，更優選低于70Pa。在一個特別有利的本發明的實施方案中，水分壓甚至低于30Pa，優選低于5Pa，甚至更優選低于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，定義為當氣體i獨自占據該混合物可達到的整個體積時，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、天然氣燃燒產物、甲烷、乙烷、丙烷、天然氣、有機含氟化合物、有機含氯化合物。在某些條件下向干燥氣體中加入二氧化碳可以改進抗氧化效果。在本發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到所需水分壓的空氣。
根據本發明，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表面相接觸。所述氣體與表面的接觸優選以在該表面上方形成一個氣氛的方式實現，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散。
另外，為了在鑄造產品的表面品質方面取得有利效果，通常無需使鋁合金的整個液態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表面優選占所述鋁合金的整個液態表面的至少10％，優選至少25％，更優選至少50％。
鋁合金的液態表面在凝固的大部分過程中都與干燥氣體保持接觸。因此，雖然無需在液態金屬一引入鑄造設備中就使液態表面與干燥氣體接觸，但優選穩定狀態一形成就這樣做。例如，在直接冷卻半連續立式鑄造的情況下，優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，特別是當出現表面缺陷時。所以，在某些情況下，增加干燥氣體流的流量可以使鑄造產品中的褶皺消失。液態表面與干燥氣體之間的接觸可任選地在鑄造結束前撤除，特別是當到達在隨后的操作中將被切割的區域時。一般來說，鋁合金的液態表面在凝固至少50％或者甚至至少90％的過程中與干燥氣體保持接觸。