在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办的SMM AICE 2026（第二十一届）铝业大会暨铝产业博览会-铝熔铸技术论坛上，上栗县科源冶金材料有限公司总经理 李磊围绕“铝、合金化及熔剂类产品对“新”铝及再生铝熔炼品质和成本的影响”的话题展开分享。
在铝合金生产过程中。熔铸生产往往决定了铝材的品质和成本。因为后续加工往往由设备能力决定。现在和未来再生铝的大量使用势不可挡。国内外对再生铝的使用结果却相差甚远，最典型的案例国内易拉罐体料基本上完全采用的“新”铝铸锭，并且对“新”铝的成分及合金化金属材料的纯净度要求都是非常高的，而国外一些罐体制造厂家完全由回收再生的易拉罐体作为原料铸锭，一样可以达到后续加工的要求，国内再生铝前端的设备装备水平与熔炼加工的装备水平并不比国外的装备水平差，甚至可以称为遥遥领先，究其原因其差别在于对熔铸机理的理解并不到位，工艺方法雷同，所以我们倡导在铝熔铸生产过程中：
“尊重机理，重在实践”
一、铝合金化的机理
1、熔化（熔点）固→液过程
金属熔化：是指金属吸热后从固态变为液态的过程，是有熔点的，当加热温度超过其熔点则出现了熔化的过程，在铝合金主要的合金化元素中，镁和锌是典型的具有熔化过程的金属，因其熔点低于铝水温度。
2、溶解：广义上说，超过两种以上物质混合成为一个状态的均匀相的过程成为溶解，狭义是指一种液体对于固体/液体/或气体产生物理或化学反应使其成为分子状态的均匀相的过程称为溶解。固体的铝合金材料也可以称之为溶液，其中纯铝部分称之为熔剂，而合金化元素的部分称之为溶质。
溶解还应遵循另外一个基本概念“相似相溶”液态金属是可以溶解固态的金属元素，对非金属元素则谈不上溶解，金属元素之间形成的键称之为金属键，非金属盐类或氧化物则称之为夹渣。
金属熔炼过程中还存在一些反应生成物——金属间化合物，有些金属间化合物是可以重新溶解比如TiAl3，还有一些非金属生成物具有双面性，在特定场景下起到非常重要的作用，但在另一个场景下则成为了非金属夹渣物比如：硼化钛TiB在起细化作用的时候起到晶核的作用，双零箔的白条缺陷则是硼化钛TiB的络合聚集物，这类物质与铝往往具有良好的润湿性能，也是现在很多复合材料的理论基础。
熔化和溶解是两范畴内的概念
对过渡族元素，铁、锰、钛、铬、锆其熔点远远高于铝水的温度，这些元素进行合金化过程中需要吸收大量的热量，是一个溶解的过程。这些金属元素溶解于铝水，通常包含两个可以可逆的物理化学过程：一种是溶质原子（或离子）的扩散分离过程，则需要吸收大量的热量，另一种是溶质原子（或离子）和Al原子作用形成Al化合物的过程，这个过程是化合过程，是一个放出热量的过程，生成物包含一些粗大的初晶相（FeAl3、ZrAl3、MnAl6等）也是铝中间合金主要成分，铝的过渡族元素的中间合金是由α铝和初晶相组成，放热使这些初晶相金属元素之间的连接键更加紧密难以被断开，初晶相的熔点要高于α铝的熔点，FeAl3熔点900℃，而ZrAl3的熔点可以高达1300℃。这些初晶相因其熔点较高于铝水的温度，在铝熔炼配制母合金时也是一个溶解的过程，溶解这些初晶相也需要吸收较大的热量。铝中间合金溶于铝水中，α铝是熔化，初晶相是溶解。
过渡族合金化元素是溶解于液态铝中而非熔化，镁、锌金属存在熔化的过程但因其含量少于铝，也是一个溶解的过程，二者不矛盾，是属于不同范畴的概念，在相组成图中，主要表达了温度和铝、合金化元素之间的相互关系。
既然是溶解的过程，那么遵守溶解的基本规律
1、在特定温度下的饱和浓度，是由该元素与铝二元相组成图决定的，过渡族元素在铝水中的溶解度较低在铝熔点660℃时摩尔浓度小于1，随着铝水温度的升高，饱和浓度会不断的提高。
2、溶解速度（扩散系数，不同的金属元素有不同的扩散系数）
以上两个“度”都与铝水温度成正比关系。
下面是市场上现有产品综合对比表：
铁\锰\钛\铬合金化产品对铝材品质和成本的影响分析：
通过上面的图表可以明确的表达以下几个基本事实：
1、各种添加剂对铝熔炼品质的影响（同等条件下）
（1）纯金属粉末型添加剂的影响是最小的，因为纯金属粉末的含量就是纯金属的含量，金属纯度越高，实收率越高就一定是最好的合金化产品。
（2）熔剂类添加剂当助熔剂含量越高时，助熔剂对铝水的影响就越大（但并不一定有害也可以做到有利比如助熔剂就是精炼剂），从合金化的角度来讲，合金化金属含量越高实收率越高相对成本越低（90型/95型）。
（3）铝基类添加剂当铝粉含氧量（现有标准中的检验方法无法检测出铝基类产品中氧的含量）越高则产生的铝渣（氧化铝）就越高，那么对铝材的夹渣、夹气会产生直接的影响，此类铝基类的产品是所有添加剂类产品当中最差的一类，合金化金属含量越高实收率越高相对成本越低（90型/95型），同时铝粉对铝熔铸制品品质的影响就会更小。
（4）中间合金通常合金化金属元素含量较低10%-20%那么其加量往往要大于其它类型金属添加剂，那么对于杂质元素，会产生累加效应，比如铁。
2、各种添加剂对铝熔炼成本的影响（同等条件下）
通常情况下其使用成本铝中间合金>>铝基型金属添加剂>>熔剂型金属添加剂>纯金属粉末型金属添加剂。
铝原料中金属杂质元素、金属添加剂中金属杂质元素是如何影响铝合金？
铝铸造过程中，杂质元素是否会产生难熔金属间化合物，是其主要影响铸锭质量的因素之一，金属间化合物在铸锭内生成必须具备3个条件。
a、成分条件：既该合金的成分一定位于共晶点和包晶点的附近。
b、温度条件：既液穴内的熔体温度必须低于该合金的液相线的温度。
c、成合条件：既于金属流动成合时间有关。
铝、合金化及熔剂类产品对“新”铝及再生铝熔炼品质和成本的影响
铝合金连续铸造因冷却强度的不同从而使其结晶是在不平衡结晶条件下进行，那么出现金属间化合物一次晶的浓度要低得多。
杂质元素如在制品中形成了难溶的金属间化合物其对最终产品的力学性能、延伸率、腐蚀性、或导电性能产生了有害的影响。杂质元素不能以金属间化合物的方法存在，其影响不大，所以牌号合金中，标明了杂质元素的含量范围和总量，只要杂质元素未能超过约定的杂质范围，注意冷却强度的控制，通常不会产生相对应的危害。现在行业内更倾向于将杂质元素的含量控制在非常窄的范围以内，这将大大会增加铝熔铸的成本。含量不是决定原因只是原因之一
现在有哪些铝合金产品对铝原料，合金化元素金属有纯净度的要求
第一类：对腐蚀性能，疲劳强度有较高要求的铝材，比如军品及航空航天铝材，
第二类：导电类产品与电线、电缆、电排。
第三类：单双零箔纯净度不够，直接影响抗拉强度和针孔度。
这里特别提一下，第二、三类产品铁剂要求使用的高纯度铁粉，但当铁的纯度大于99.5%以上的铁粉，其纯度越高则熔点越高，这类铁剂则需要较长的溶解时间。
下面是实验室检测添加剂实收率的检测方法：
铝熔剂精炼除渣的机理（第一性原理）
液态物质的表面张力、界面张力、润湿和吸附性能
表面张力是液态物质的基础特性之一，在空气中存在于液体表面自动收缩的力叫表面张力，液态物质与固态或其他液态物质，其接触面会产生表面张力，称为界面张力，界面张力的变化，导致一系列表面现象——润湿现象，毛细现象，内吸附现象的发生。这是液态物质本身所具有的物理特性。
液态熔剂的表面张力、界面张力、润湿吸附是熔剂精炼的理论基础。只有液态的物质才有润湿和吸附氧化铝灰渣的能力（按一定比例重熔：NaCl、KCL、MgCl）其熔点低于铝水的熔点。其实质与水湿润灰的基理是一致的，用量多少决定了是水吸灰还是水洗灰，这里利用的是液态熔剂的物理特性。吸附了氧化化铝灰的熔剂渣团，是完全不溶解于液态铝中的（根据溶解的“相似相溶”性原理），冰晶石、氟化铝、氟化钠（电解质）是可以溶解氧化铝的，没有电解质就没有现代电解铝的生产，那么就有了所有教科书里提到的重熔型铝熔剂——1号熔剂的产生。
关于铝熔剂“洗盐”的历史
从上个世纪40年到今天为止，所有教科书只要提到铝水的净化处理（除渣、除气）覆盖，都是指1号、2号、3号熔剂。这三种熔剂，是上世纪40年代德国发明制造，国内最早是东北轻合金上世纪50年建厂之初由苏联引进后自行生产，日本韩国铝材及铝制品生产工艺中，仍然会看到这类熔剂，称之为“洗盐”，现在仍然是某些军品工艺的指定熔剂。
上世纪80年代，国内从美铝最早引进喷粉精炼，最早引进时是重熔1号破碎为颗粒、粉+1.5%六氯乙烷+氮气（氩气）。
重熔1号熔剂是如何精炼铝水的
1号熔剂是指氯化钠(NaCI)氯化钾(KCI)钠冰晶石(NaAIF6)依据熔盐熔度图按37/43/20比例经高温熔合而生成一个新的化合物(1号熔剂)，氯化钠、氯化钾、钠冰晶石都属于盐类，是有相互溶解关系的，遵循了溶解的“相似相溶”的基本特性，熔点为650℃-675℃。高温铝液中的液态氯盐因界面张力的存在而对氧化铝灰具有了润温吸附功能，冰晶石对氧化铝具有良好的溶解能力。
熔剂精炼是指在铝熔炼过程中除去铝水中的渣和气，分离渣和铝，降低铝烧损
（1）除去铝水中的渣和气：液态重熔1号熔剂在高温液态铝中具有润湿和溶解氧化铝渣的能力，通常渣、气是伴生的（AL+H2O ALO2+H+）在除去铝渣的同时就是在除气。
（2）分离铝和渣（俗称渣铝分离）：首先要强调一个非常重要的概念和事实，渣铝分离不是一定通过升温的办法来分离的，1号熔剂有着非常好的渣铝分离效果，如何来验证：1号熔剂使用后，铝渣中的铝是球状的颗粒物，说明铝与1号熔剂和渣是完全不润湿的表面张力最大。
（3）降低铝烧损：1号熔剂在精炼铝液的过程中，任何一种成分都不会使铝水升温，其使用过程是一个吸热的过程。保证合理的使用量的情况下铝水的温度会下降8℃-10℃同时液态的1号熔剂，在润湿吸附铝渣的过程中，阻碍了铝与氧的接触表面，从而降低了铝的烧损。1号熔剂与其他熔剂相比使用后其产渣量少一半以上，系统烧损率同样会下降一半以上。
机械混合的所谓“1号熔剂”为什么没有精炼除渣的作用？
所谓的机混型1号熔剂，NaCl的熔点是820℃，KCl的熔点是780℃，冰晶石950℃，在喷粉精炼的过程是不形成液珠，只能是沿着气道浮在铝水表面；机混熔剂完全没有润湿和溶解氧化铝的作用，但有分离打散铝灰的作用。
重熔2号熔剂的机理与主要技术指标
其主要是依赖于MgCl2不断产生的Cl2，是利用Cl2精炼的。但会增加金属中金属镁的含量，2号类熔剂熔点在420℃-450℃之间，铝合金凝固时该类熔剂仍为液态，同时高温的MgCl2会与空气中的氧气和水气发生反应生成大量的氧化镁。是造成很多铝材（Al2O3▪MgO假性尖晶石）夹渣的主要原因。
对于非高镁合金通常采用3号熔剂作为覆盖剂来使用，重熔3号熔剂的熔点是630℃-650℃之间，具有良好的铺展性能，同时与铝水完全不润湿，氯化钠和氯化钾都是惰性熔盐，它与任何物质不发生反应。
综上所述铝合金熔剂只有1号、2号、3号重熔型熔剂就足够了。我公司依据1、2、3号熔剂的使用机理也开发了一些对应于不同类型铝熔炼熔剂的延伸牌号，性价比较好。
随后，他还介绍了在铝熔铸生产过程铝熔炼后铝水的纯净度判断方式以及铝水的流动性（黏度）的影响因素。实验得知，金属或合金熔体中悬浮的非金属夹杂物和气体饱和程度，对黏度有很大影响。黏度随不溶于金属或合金熔体中悬浮物的数量以及气体饱和程度而增加，通常在合金元素确定的情况下影响金属流动性的因素主要是渣和气的问题。渣气含量越高则铸造温度不得不提高，高温铸造对铸锭的夹渣夹气晶体织构都将产生较大的影响。
检测液体铝水的纯净度的方法非常简单，在同等冷却强度的条件，是否敢于采用低温铸造。
再生铝——未来电解铝（“新铝”）的终结者
一、再生铝的特点
第一：再生铝没有价格底限，其定价依赖于电解铝价格，但从再生资源的角度来看，再生铝是没有底价的。
第二：再生铝不可以被垄断，再生资源的分散性决定其不可以被垄断，这是很多中小型铝加工生存的不二法则。
第三：除了前面提到的一些对耐腐蚀、疲劳性、导电率、铝箔类的产品需要用“新铝”，其它大量民用产品和结构类产品，基本都可以完全采用或部分采用再生铝，比如前面说易拉罐的基材，带喷涂的铝材，比如轮毂、建筑铝材，还有汽车的门板、电池盒材料都可以通过技术手段改变铝材织构，满足其使用性能。
第四：未来5-10 年，再生铝材的数量将会成倍增加，再生铝代替“新铝”的趋势会越来越成为必然。
二、如何解决再生铝生产的痛点和难点
（1）再生铝通常是指加工使用后的回收铝，单位质量体表面积要远远大于铝锭。如果再生铝表面进行喷漆、氧化、着色等工艺，非铝物质就会很多，体表面在使用过程中附着大量非金属杂质、油、水等。再生铝通常经过了合金化的铝材，其合金化金属元素是难以被分离的。
（2）再生铝因其表面积较大其熔化过程中与空气中的氧气接触面要大于“新铝”（电解铝水）造成烧损往往要比“新铝”大很多，再生铝表面的水会与铝反应生成大量的氧化铝和氢气，油作为碳氢化合物在燃烧后会生成二氧化碳和水气，水会与铝生成AL2O3同时放出大量的热量，造成铝水局部快速升温，更加大了铝烧损。
再生铝的断氧熔化
影响再生铝出水率的因素是烧损，烧损主要与氧气相关，对于体表面积非常大的废铝，比如易拉罐盒、铝屑等，再生铝的熔化池内进行断氧是我们首先要解决的问题之一，比如采用双室炉生产再生铝，国外通常采用氩气、氦气来控制熔化池的含氧量，国外采用的是在循环泵池内加入废料的同时，不断地加入大量的重熔熔剂（清渣剂）来分离渣和铝，可以看到铝水表面漂浮着一层液态熔剂渣层，从而防止了铝的烧损，其除渣剂的主要成分如下：NaCl+KCL+AL3F ，熔点为630-675度。除渣效果取决于熔剂使用量。
其比例大致为：铝渣：熔剂=1：0.5-1
吨铝的使用量大约在25公斤-100公斤，通常可以使熔化池的含氧量，下浮50%左右，这样就可以避免了渣的烧损，同时大大提高了再生铝的出水率。国内再生铝的熔炼过程可采用先抛撒相类似的熔剂，通过氮气喷入精炼剂的办法对铝水进行除渣除气，熔剂的使用量一定要满足铝渣：熔剂=1：0.5-1比例，用量过少会造成烧渣的现象。
再生铝的富氧熔化
对于大块的或者整捆的废铝材，从体表面积来讲其与易拉罐及小块的铝，体表面积要小很多，对于废铝型材、机壳料、轮毂等，熔化废料的炉子采用强磁搅拌，猛火加快铝的熔化速度，同时按铝渣：熔剂=1：0.5-1比例加入重熔型熔剂使铝水的表面漂浮着一层液态熔剂渣层，但铝水的温度始终保持低温660℃-680℃以下，化满铝水后，扒去表面浮渣产品转入静止炉内。当熔铝炉炉膛温度越高，（火焰炉）熔化速度越快，使得再生铝材表面的水、油快速挥发，剩下的就是熔化铝的过程，金属铝与氧生成的氧化物要远远小于水和油对铝烧损作用。现国内外有很多厂家，采用回转炉处理铝灰时并不是通过将铝灰升温的办法来进行渣铝分离的，而是按铝渣：熔剂=1：0.5-1比例加入大量的熔剂。其大大的降低了铝的烧损，出水率可以提高10%以上
铝、合金化及熔剂类产品对“新”铝及再生铝熔炼品质和成本的影响。
经过合金化的再生铝合金，其合金化元素是否可以从再生铝液中去除？
铝主要的合金化元素与铝的溶解关系，其主要遵循于铝这些金属元素的二元相图，下面我们从二元相图的角度，具体分析一下这些合金化元素是否能够从铝中进行分离或如何分离。
铜、镁、硅、锌与铝多形成共晶关系，其摩尔浓度都是大于1的，其合金化后的熔点是低于铝水的熔点的，所以通常是很难在再生铝液中去除的，有些观点认为通过氯化法可以去除镁元素，但在实际操作过程中，在除镁的过程中也在除铝。
锰、钛、铬、铁等其与铝在660度时溶解度都不高，但通常在再生铝合金中其含量都低于在660度的饱和溶解度。
在铝熔炼的实际生产过程当中，通过添加“新铝”来降低“杂质元素”的含量，更为有效的工艺方法是通过加入一些可以改变织构（晶粒形状大小）的元素，比如稀土、硼元素来改善铝材的加工性能，从而达到“新铝”的机械性能和使用要求的。也可通过改善铸造工艺调整织构的单纯工艺手段。
再生铝的终极回收方法——纯铝
综上所述 1、铝，合金化的机理是溶解的机理，金属的二元相组成图是现代冶金的理论基础。
2、液态物质的表面张力、界面张力、润湿和吸附是铝合金熔剂精炼的机理。
未来我们通过海量的搜索得到的铝熔铸信息都必须通过“伽利略”测试，敢于对抗共识，坚守逻辑与事实！
